تمپلیت کامل طراحی سازه فولادی Etabs 2016

مقاطع فولادی آماده

این فایل نتیجه بیش از ۱۰ سال تجربه طراحی کارشناسان ارشد سازه در شرکت‌های مهندسین مشاور و طراحی بیش از ۱۵۰ سازه فولادی کوچک، متوسط و بزرگ مقیاس در کشور ایران بوده، علاوه بر این تجربیات تیم‎های مختلف طراحی سازه‌های فولادی و استفاده از تجربیات و توصیه‌های فنی بسیاری از آیین‌نامه‌ها، اساتید مطرح کشور، کنترل‌گرهای سازمان نظام مهندسی و... مبنای کار بوده و در گردآوری این فایل اعمال شده است. تنها جمع بندی مشخصات برای تهیه فایل حاضر بیش از ۳ ماه زمان برده است.

ارزش واقعی این فایل، غیرقابل قیمت گذاری بوده و تنها ایجاد بیش از ۷۰۰ مقطع، بر مبنای مبحث ۱۰ مقررات ملی ایران، شاید چند صد هزارتومان حق الزحمه داشته باشد، که تنها بخش بسیار کوچکی از فایل حاضر است. جهت استفاده عموم مهندسین طراح سازه، و حتی طراحان مبتدی سازه، دانشجویان و علاقمندان طراحی سازه‌های فولادی، این فایل با حداقل قیمت ممکن در سازه پلاس منتشر شده است.

فایل تمپلیت سازه فولادی چیست؟

تمامی مشخصات و مقاطع موجود در فایل حاضر ایرانیزه (ایرانی شده) هستند. هم از لحاظ محدودیت‌های مبحث ۱۰ مقررات ملی ساختمان ایران (طرح و جرای ساختمان‌های فولادی) و هم از نظر مقاطع پروفیل فولادی موجود در بازار ایران. همچنین در بحث‌های مربوط به بارگذاری مبنای مبحث ششم و ۲۸۰۰ ویرایش چهارم است. | اگر بحث بارگذاری مهم نباشد، مقاطع و مشخصات فایل با هر آیین نامه‌ نیز قابل استفاده خواهند بود.

فایل ایتبس فولادی آماده

در شروع مدلسازی سازه در نرم افزار Etabs جهت سرعت عمل و پرهیز از دوباره کاری‌ها، معمولا از فایل‌های مشابهی که قبلا کارشده است می‌توان بعد از کلیک بر روی …File/New Model بصورت (…Choose .EDB (Use Settings from a Model File مقاطع، ترکیبات بار، طیف‌ها و سایر تنظیمات ایتبس را از فایل قبلی وارد فایل جدید نمود.

Setting include Units, Options, Preferences, Properties and Definitions. These can be obtained from an existing model (.edb) file. Objects and assignments from the model file will not be included.

ولی با توجه به شرایط مختلف هر پروژه و نیاز به استخراج ترکیبات بار با توجه به لرزه خیزی و ضریب نامعینی سازه ρ، تنوع مقاطع برای طراحی دقیق‌تر، دسترسی به فایلی کامل که شامل تمامی طیف‌های استاندارد با توجه به زلزله و نوع زمین‌های مختلف، تمامی مقاطع ممکن برای تیر و ستون حتی با وجود فایل نزدیک به پروژه جدید در حین طراحی نیاز به ایجاد مقاطع جدید و تغییرات وجود دارد.

از طرفی استخراج ترکیبات بار و ایجاد مقاطع مختلف فولادی با توجه به ضوابط آیین‌نامه‌ای و در نظر گرفتن مقادیر محدودیت‌ها و... همیشه فرآیندی وقت گیر بوده که نیاز به دقت فراوانی نیز دارد. ما در فایل تمپلیت سازه فولادی کاملترین (Choose EDB (Model File ممکن با درنظر گرفتن همه شرایط آیین نامه‌ای، اجرایی، پروفیل‌ها و فولادهای مختلف موجود در بازار، با نامگذاری های ساده و استفاده راحت و با حفظ وحدت رویه مدلسازی بین طراحان سازه، برای طراحی دقیق، سریع و عاری از اشتباه برای سازه‌های فولادی در نرم افزار Etabs برای استفاده طراحان سازه ایجاد و منتشر کردیم.

جهت استفاده از فایل تمپلیت نیاز به نصب هیچگونه افزونه یا نرم افزار دیگری نیست. تمامی مقاطع، ترکیبات بار و تنظیمات، بصورت دستی داخل ایتبس انجام شده و هیچ گونه تغییر یا دستکاری در فایل‌های استاندارد تولیدی توسط خود نرم افزار Etabs صورت نگرفته است. تمام مقاطع و تنظیمات چندین بار توسط برنامه و بصورت چشمی چک شده و ۱۰۰% عاری از هرگونه اشتباه است.

مزایای تمپلیت:

• افزایش چشمگیر سرعت عمل در طراحی سازه فولادی
• پرهیز از دوباره‌کاری و بروز اشتباهات در ایجاد مقاطع
• وحدت رویه مدلسازی در بین طراحان سازه
• استفاده از پروفیل و مقاطع متداول و موجود در بازار ایران

---

مشخصات مصالح:

فولاد

مشخصات استاندارد فولاد ساختمانی ST57 و ST37 در فایل موجود است.

بتن:

مشخصات بتن fc=210 kg/cm2 و fc=240 kg/cm2 در فایل موجود است.

---

نامگذاری طیف‌های پاسخ زمین زلزله آیین نامه ۲۸۰۰ ویرایش چهارم

SI25 [Soil=S (نوع زمین یک=I) 25=خطرنسبی زلزله کم و متوسط]

SIV35 [Soil=S (نوع زمین چهار=IV) 35=خطرنسبی زلزله زیاد و خیلی زیاد]

در سایر نامگذاری‌ها نیز توصیه‌های واحدهای کنترل نقشه سازمان‌ نظام مهندسی استان‌ها برای ایجاد وحدت رویه در ارائه فایل‌ها لحاظ شده و سعی در نامگذاری ساده، کاربر پسند و استفاده از کاراکترهای معمول شده است. تا در صورت ارتباط ایتبس با سایر نرم‌افزارهای جانبی و  یا خروجی نقشه مشکلی ایجاد نشود.

---

ترکیبات بار:

ترکیب بارها بــا فرض استفاده از آیین نامه ASD89-AISC تعریف شده اند. بـا انتخـاب ایـن آیـین نامه، خـود نـرم افـزار تـنش‌هـای مجـاز را در ترکیب بارهای لرزه‌ای افزایش می‌دهد و بـرای خنثـی کـردن ایـن موضـوع و اقنـاع مبحـث ۶ در مـورد عـدم  افزایش تنش مجاز، ضریب ۱/۳۳ در ترکیب بارهای لرزه‌ای ضرب شده است. همچنین با توجه به بند ۳-۳-۹-۱-الف آیین نامه ۲۸۰۰ ویرایش ۴ نیروی قائم ناشی از زلزله برای کل سازه در پهنه با خطر نسبی خیلی زیاد (A=0.35) از رابطه Fv=0.6AIWp محاسبه می شود. از طرفی ضریب بار زلزله‌ی قـائم در هـر ترکیـب بـار لـرزه‌ای بایـد برابـر ضـریب زلزلـه افقی همان ترکیب بار باشد. بنابراین در هر سه سری ترکیبات بار با ضریب زلزله افقی ۰٫۷ و ۰٫۹۳ و ترکیبات uplift کاهشی وزن، برای پهنه خطر نسبی خیلی زیاد این موارد داخل فایل لحاظ شده است.

ترکیبات بار LRFD

با توجه به این که ترکیبات LRFD به راحت و برای هر شرایطی مطابق مباحث مقررات ملی ساختمان داخل خود ایتبس با تغییرات اندکی در تنظیمات، بصورت پیشفرض ایجاد می شود. (تغییر در Roh و Sds و...) یک تصویر راهنما به همراه فایل‌ها برای ایجاد ترکیبات بار مطابق آیین نامه AISC 360-10 نیز به همراه فایل ارائه شده است.

---

مقاطع موجود در تمپلیت فولادی

مقاطع تیر-ورق در تمپلیت

۳۵۰ مقطع تیر ورق استاندارد (فشرده لرزه ای)

این مقاطع از سایز ارتفاع ۲۵۰ میلی‌متر (ارتفاع تیرورق ۲۵ سانتی‌متر) شروع و تا ارتفاع ۹۰۰ میلی‌متر (ارتفاع تیرورق ۹۰ سانتی‌متر) با پهنای بال (عرض بال ۱۵۰، ۲۰۰، ۲۵۰، ۳۰۰، ۳۵۰، ۴۰۰، ۴۵۰، ۵۰۰ میلی‌متر) و ضخامت بال ( ۸، ۱۰، ۱۲، ۱۵، ۲۰، ۲۵ میلی‌متر) و با ضخامت جان ۸ میلی‌متر ایجاد شده است.

تعداد مقاطع با ثابت بودن ضخامت جان تیرورق فقط با ترکیب "ضخامت بال" و "عرض بال" و "ارتفاع تیر ورق‌" ها در اندازه‌های فوق منجر به ساخت نزدیک به ۸۰۰ حالت تیر ورق می‌شد که با کنترل فشردگی همزمان بال و جان تنها ۳۵۰ مقطع حائز شرایط فشرده‌بودن لرزه‌ای مطابق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران ۱۳۹۲ می‌باشند.

توجه: بنا به تجربیات طراحی و تجربیات کارگاهی، ضخامت ۸ میلیمتر برای جان تیرورق‌ها متداول و کافی می‌باشد.

نام گذاری تیر ورق

در نامگذاری مقاطع تیر ورق وحدت رویه رعایت شده که در مثال مشخص است:

مثال تیر ورق:

S6020815

• S: مقطع Section
• ۶۰: رقم اول ارتفاع کلی تیر ورق [سانتی‌متر]
• ۲۰: عرض بال بالا و پایین [سانتی‌متر]
• ۸: ضخامت جان تیر ورق [میلی‌متر]
• ۱۵: ضخامت بال تیر ورق [میلی‌متر]

---

مقاطع میلگرد در تمپلیت

سایز میلگرد‌های کاربردی به عنوان المان سازه‌ای با درنظر گرفتن معیارهای فنی و اجرایی، از سایز قطر ۱۴Ф به بعد معنی پیدا می‎کند ولی جهت کامل بودن فایل از قطر Ф۸، Ф۱۰، Ф۱۲، Ф۱۴، Ф۱۶، Ф۱۸، Ф۲۰، Ф۲۲، Ф۲۵، Ф۲۸، Ф۳۲ که میلگرد‌های موجود و متداول در ایران است، آورده شده است.

مقاطع میلگرد استاندارد و متداول ایران نیز در منوی Frame Section ایجاد شده است، وجود مقاطع میلگرد در بین مقاطع المان‌های خطی (تیر | ستون | بادبند)، در موارد زیر میلگرد کاربرد دارد:

• میلگرد بعنوان بادبند در سوله (مهاربندی دهنه‌ها و سقف سوله)
• المان کابل در Etabs (با تنظیم تحمل نیروی فشاری صفر در ورژن‌های پایین ایتبس کابل قابل تعریف است.)
• المان دستک (دستک کششی) برای کنترل جابجایی طره، در مواردی که نیرو زیاد نیست.
• میلگرد در مهار سقف طاق ضربی (کنترل صلبیت و ارتعاش کف)
• و...

مثال نامگذاری میلگرد: F25D

• F: فیتور (فی تور) Ф میلگرد
• ۲۵: قطر میلگرد [میلی‌متر]
• D: قطر Diameter

---

مقاطع لوله در تمپلیت PIPE

پروفیل گرد توخالی (گرم تولید شده، بدون درز یا جوش)

با توجه به اینکه، سایز لوله‌ها در بازار و کارگاه ساختمان، با واحد اینچ متداول شده است، مقاطع لوله استاندارد و متداول ایران نیز در منوی Frame Section ایجاد شده است.

لوله‌ها با توجه به کاربرد در سازه، از سایز ۳ اینچ تا سایز ۲۵ اینج و ضخامت جدارهای موجود و متناسب با قطر لوله، از ضخامت ۶ میلی‌متر، ۸، ۱۰، ۱۲، ۱۵، ۲۰ میلی‌متر ساخته شده که منجر به ایجاد ۴۰ مقطع لوله استاندارد در فایل تمپلیت شده است. در موارد زیر پروفیل لوله کاربرد دارد:

• طراحی سازه‌های با المان تیر و ستون لوله‌ای
• طراحی سازه لوله‌ای (سیستم لوله‌های محیطی)
• طراحی سازه غیرساختمانی
• المان تیر برای مواردی که پیچش خیلی زیاد است.
• المان دستک (دستک کششی و فشاری) برای کنترل جابجایی طره
• المان خرپا (خرپای لوله‌ای، برای تابلو تبلیغاتی، پل عابر پیاده و...)
• و...

نام گذاری لوله‌ها

مثال نامگذاری لوله: PIPE-10IN-12M

• PIPE: مقطع لوله
• ۱۰IN: قطر خارجی لوله بر حسب اینچ،  (سانتی متر ۲۵٫۴= ″۱۰)
• ۱۲M: ضخامت جداره لوله [میلی‌متر]

(۱ اینچ معادل ۲٫۵۴ سانتی‌متر است. در برخی موارد توسط کارگران غیر ماهر هر ۱۰ سانتی متر ۴ اینچ در نظر گرفته می‌شود.)

---

مقاطع ناودانی در تمپلیت

مقاطع UPN [ و ۲UPN []

مقاطع ناودانی استاندارد UPN از سایز UPN80 تا UPN400 داخل فایل تمپلیت گنجانده شده است.

همچنین مقاطع دوبل ناودانی، بصوت دوبل از رو برو [] با فاصله ۱۰ میلی‌متری (جهت قرارگیری تسمه | صفحه) از مقطع ۲UNP80 تا مقطع ۲UNP200 آورده شده است، این مقاطع بیشتر برای بادبندی (مهاربندی) مورد استفاده قرار می‌گیرد و حداکثر سایز متداول برای این نوع بادبند، سایز ۲UNP200 بوده (معمولا زیر این سایز ناودانی پاسخگو بوده و برای موارد نیروهای بالاتر، راه‌های دیگری پیشنهاد ‌می‌شود.)

مقاطع تیرآهن در تمپلیت

مقاطع IPE، ۲IPE، و دوبل IPE با ورق

مقاطع تیر آهن نیم پهن IPE استاندارد از سایز IPE100 تا سایز IPE600 داخل فایل تمپلیت گنجانده شده است.

مقاطع ۲IPE چسبیده بهم

مقاطع ۲IPE با نامگذاری، B2IPE از سایز IPE140 تا IPE270 (مقاطع متداول) که بدون فاصله و کاملا چسبیده به هم هستند و بیشتر برای تیرها، و گاها مقاطع ستون (ستون با مقطع تک IPE نمی‌شود.)(ستون با مقطع تک بال پهن IPB اماکن پذیر است که در ایران بندرت یافت می‌شود.)

توجه شود، که در این مقاطع بست بین دو ستون حذف می‌شود ولی برای فشرده بودن مقطع، در نقشه‌ها باید جوش سراسری در نظر گرفته شود.

نام گذاری ۲IPE چسبیده به هم: B2IPE140

مقاطع ۲IPE با فاصله (مشبک جهت تسمه)

محاسبه فاصله بین ۲IPE که همان مقدار a1 (بصورت a و اندیس پایین ۱) در جداول اشتال می‌باشد (پارامتر a1 از بسیاری از جداول اشتال امروزی حذف شده است)، این پارامتر بر اساس برابری شعاع ژیراسیون در rx , ry مقطع دوبل بوده که مقدار a1 (فاصله دو مقطع I شکل مقاطع ستون ترکیبی مشبک با ۲ ipe با فاصله) محاسبه می‌شود، در فایل تمپلیت ارائه شده مقادیر a1 محاسبه و مقاطع مشبک تمپلیت بر اساس این عدد فاصله ساخته شده است. که بهینه‌ترین فاصله بین دو پروفیل IPE است.

ستون مشکبک ۲IPE (بست موازی یا مورب)، از سایز ۲ipe140 با فاصله ۱۱۲ میلی‌متر تا ۲ipe270 با فاصله ۲۲۰ میلی‌متر در فایل ایجاده شده‌اند.

که در جداول اشتایل قدیمی این مقادیر موجود بود که بعدا حذف شده است.

مقاطع لانه زنبوری در تمپلیت

مقاطع CPE، ۲CPE، و دوبل CPE با ورق

مقاطع لانه زنبوری

توجه در مورد استفاده از تیر‌های لانه زنبوری

در یکی از قدیمی‌ترین و مشهورترین کتاب‌های طراحی سازه‌های فولادی (بر مبنای آیین نامه فولاد ایران)، به صراحت ذکر شده است، "که در تکیه‌گاه ها از هر طرف به اندازه دو سوراخ با استفاده از ورق پر می‌شود. بنابراین نیازی به کنترل برش نمی‌باشد."این جمله مبنای کار بسیاری از مهندسان و سازندگان بوده است، در صورتی که با مراجعه به رفرنس‌های اصلی طراحی سازه فولادی در آیین نامه آمریکا، مقاطع لانه زنبوری باید برای برش اولیه و برش ثانویه کنترل شوند. و راه حل مترجم/مولف ایرانی در پر کردن دو سوراخ از ابتدای هر تکیه گاه درست نمی‌باشد، با بررسی‌های مهندسی در تیرهای لانه زنبوری متداول در ساختمان مسکونی، اکثرا سوراخ‌های لانه زنبوری تا وسط تکیه‌گاه در کنترل برش باید پرشوند، نهایت یک یا دو سوراخ وسط تیرها به برش پاسخگو می‌شوند.

در درجه اول، استفاده از تیر لانه زنبوری به دلیل هزینه ساخت بالا نسبت به تیرورق توصیه نمی‌شود، و در درجه دوم کنترل برش برای قسمت‌های خالی جان تیر حتما باید انجام شود.

مقاطع لانه زنبوری ارائه شده در فابل تمپلیت بر اساس جان پُر می‌باشند و کنترل برش، به عهده مهندس محاسب می‌باشد.

CPE

مقاطع لانه زنبوری متداول از لانه زنبوری شده از IPE140 , IPE160 , IPE180 که منجر به ساخت مقاطعی با ارتفاع ۱٫۵ برابر ارتفاع IPE می‌شود، ایجاد شده است. لانه زنبوری CPE180 (ارتفاع مقطع ۲۷۰ میلی‌متر)، معمولا بزرگترین لانه زنبوری متداول بوده که گاها با ورق‌های تقویتی بال نیز تقویت می‌شود.

بنابر این مقطع CPE140 و مقاطع CPE160 و CPE180 علاوه بر لانه زنبوری بدون تقویت، در دو حالت با ورق ۸ و ۱۰ میل جوش شده به بال نیز آورده شده است.

۲CPE

مقاطع لانه زنبوری برای تیرها گاها ممکن است، بصورت دوبل در کنار هم بکار روند، خصوصا زمانی که تیر فولادی از دو سمت بارگیری دارد. بنابر این، مقاطع دوبل لانه زنبوری در کنار هم نیز با ورق‌های تقویتب مختلف داخل فایل آورده شده است.

این مقاطع علیرغم دوبل بودن برای استفاده در ستون (عضو فشاری) به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود، (آیین نامه‌های غیرمعتبر نیز لانه زنبوری برای ستون را فقط در حالت نحوه قرارگیری صلیبی (+) و عبور جان لانه زنبوری دوم از سوراخ لانه زنبوری اول مجاز دانسته اند، که بدلیل جوشکاری دشوار لانه زنبوری در این حالت، استفاده از دوب لانه زنبوری برای ستون توصیه نمی‌شود.) البته داخل فایل تمپلیت مقاطع لانه زنبوری برای ستون قرار داده نشده است.

مقاطع ستون در تمپلیت

مقاطع باکس BOX فولادی برای ستون

۲۵۰ مقطع ستون باکس در SD section با درنظر گرفتن پدیده تورق فولاد با نامگذاری SCOL

مقاطع باکس BOX با در نظرگرفتن اثر تورق فولاد یا همان پارگی لاملار فولاد (بر اثر جمع شدگی جوش)، باید ایجاد شوند، به این منظور مطابق شکل زیر و قسمت بزرگنمایی شده ورق‌ها جهت انجام جوشکاری (جوش کارخانه‌ای) اندکی (مغعمولا ۲٫۵ میلی‌متر) به همدیگر تکیه می‌دهند تا امکان فیکس شدن ورق‌ها جهت جوشکاری فراهم شود.

بنابر این در صورت انتخاب پلیت هایی از هر سایز رند، مثلا ۳۰و۳۵و۴۰و... موقع ساخت مقاطع مربعی، یک بعد ۵ میلی‌متر (۰٫۵ سانتی‌متر) بزرگتر از بعد دیگر ستون خواهد شد. (معمولا در اجرا و طراحی قابل چشم پوشی است.)

در واقع ستون با پلیت‌های ۴۰ سانتی‌متر (ستون مربعی ۴۰*۴۰)، با ضخامت ورق ۲ سانتی‌متر بعد از ساخت دارای ابعاد خارجی ۴۴ و ۴۳٫۵

یا ستون ۳۰۰*۳۰۰ میلی‌متر با این روش دارای ابعاد تمام شده ۳۱۵*۳۲۰ خواهد شد.

چرا ابعاد ورق‌ها غیر رُند گرفته نمی‌شود تا ستون نهایی دارای ابعاد رند باشد؟ چون پیمانکاران ساخت اسکلت با اعداد غیر از مضرب صحیح ۵ یا اعشاری با دقت ۲ میلی‌متر مشکل دارند و عملا ساخت ستونی با عرض پلیت‌هایی متفاوت هم از بابت برش بصرفه نیست و هم احتمال خطا و اشتباه و مشکلات تشخیص جهت ستون موقع نصب و اجرا خواهد داشت.

لاملار یا تورق در سازه فولادی چیست؟

لاملار

پدیده تورق یا لاملار در اتصال جوشی دو قطعه به یکدیگر فلز جوش در هنگام سرد شدن نیروی کششی در امتداد عرضی مقطع ورق های اطراف درز اعمال می کند و گسیختگی های داخلی در ورق ایجاد می شود که تورق یا پارگی لاملار نام دارد و یک نوع تردشکنی است. برای رفع این نوع گسیختگی با تغییر موقعیت ورق های اطراف درزهای اتصال و هم مسیر شدن نیروی کششی ناشی از انقباض جوش و امتداد طولی م قطع ورق ها می توان خطر پارگی لاملار را کاهش داد.

---

تذکر مهم: ارائه فایل تمپلیت، رافع مسئولیت‌های مهندسین محترم نمی‌باشد.