دانلود مقاله ‌تحلیل و طراحی یک ساختمان

بخشی از مقاله

گزارش كار كارآموزي - ‌تحليل و طراحي يك ساختمان

در این پروژه از تصاویر زیادی استفاده شده است که امکان قرار دادن در سایت ندارد
عنوان صفحه

1- مقدمه
در اين پروژه ،‌تحليل و طراحي يك ساختمان سه طبقه را در نظر داريم .
براي مقايسه نتايج حاصل از طراحي دستي و رايانه‌اي برخي از اعضاي اين ساختمان به طور كامل به روش دستي تحليل و طراحي مي‌كنيم و سپس با نتايج رايانه‌اي مقايسه مي شوند .

2- معرفي پروژه
- هندسه‌ي ساز منظم ودر دو وجه شرقي و غربي ديوارها نمادار و در دو وجه شمالي و جنوبي سازه ديوارها بدون نما هستند .
- ضخامت سقف Cm 30است .
- ارتفاع جان پناه Cm70 است .
- پلان همكف با ارتفاع m5/2 به عنوان پاركينگ و دو طبقه ديگر m 8/2 مي‌باشد .
- در اين سازه به دليل كوتاه بودن ساخمان در دو وجه شمالي و جنوبي كه ملك مجاور قرار دارد ، نيازي به تأمين درز انقطاع وجود نداشته وساختمان ، هم مرز همسايه خواهد شد .
- مبلغ استفاده شده :
1) آيين نامه زلزله 2800 ويرايش سوم
2) مبحث دهم : طرح و اجراي ساختمان فولادي از مقررات ملي ساختمان
3) مبحث ششم : بارهاي وارد بر ساختمان از مقررات ملي ساختمان

3- مشخصات مصالح :
در اين پروژه سعي شده است كه مشخصات مصالح ، مشابه مشخصات بكار رفته در پروژه‌ هاي ساختمان رايج در كشور باشد .
مشخصات مصالح فولادي
وزن واحد حجم W
مدول ارتجاعي ، ES
ضرايب پواسون
3/0
تنش تسليم Fy
تنش گسيختگي Fa

مشخصات مصالح بتني
وزن واحد حجم W
مدول ارتجاعي Ec
ضرايب پواسون
2/0
مقاومت فشاري Fc
تنش تسليم ميلگرد طولي Fy
تنش تسليم ميلگرد عرضي Fys

مشخصات خاك
تيپ خاك طبق آيين نامه تنش مجاز qa ضريب بسته ks
Type II

در طراحي سازه پروژه از مقاطع IPE براي تيرها ، از مقاطع 2IPE به هم چسبيده براي ستون‌ها واز مقاطع 2UNP براي بادبندها استفاده شده است .

4- ستون گذار ، تيرريزي :
جهت تيرچه‌ ها به صورتي انتخاب شده كه تيرهاي حمال جهت x بار را از تيرچه‌ها گرفته و به ستون‌ها انتقال دهند . براي سيستم باربر در جهت x بدليل عدم امكان جايگذاري بادبندها ، از سيستم قاب خمشي استفاده شده و ستون‌ها بايد در جهت x (قاب خمشي ) قوي باشند .
در پروژه بار ثقلي روي تيرهاي حمال جهت x قرار داده شده است .

5-تعيين سيستم‌هاي باربر:
- اتصالات تير در جهت عرضي(قاب خمشي ) ، بجزء در مورد تير محور 1 واقع بين دو محور A و Bكه تير نيم طبقه پله است ، به صورت صلب هستند .
- در جهت Y به دليل استفادهاز قاب ساده ، تمام اتصالات تير به ستون مفصلي هستند .
- در جهت X بار جانبي توسط قاب خمشي تحمل مي‌شود .
- بار پله‌ها نيز روي تيرهاي پاگردها بصورت بار متمركزوارد مي‌شود .
- اساساً اتصالات تيرهاي پله به سازه مفصلي بوده و پله‌ها تنها بار ثقلي را منتقل مي‌كنند .

6- بارگذاري ثقلي :
1-6- سقف‌ها :
- فرض شده است كه پوكه ريزي با ملات ماسه سيمان معادل آجر كاري با آجر مجوف و ملات ماسه سيمان است .
- به بارهاي وارده بايد وزن اسكلت سازه فولادي اضافه شود .
- وزن اسكلت سازه فولادي درنظر گرفته شده است .

شكل 1-6 جزييات سقف طبقات

25/56 = (2250)(25%) -1
63=(2100)(3%) -2
5/59 = (850)(7%) -3
125= (2500)(5%) -4
80 = (8)(10)-5
-6
32=(1600)(2%)-7
13= (1300) (01/0)- 8

شكل 1-6 جزييات سقف بام

110= (2200)(5%) -1
42=(2100)(2%) -2
85= (850)(1%) -3
125= (2500)(5%) -4
80 = (8)(10)-5
-6
32=(1600)(2%)-7
13= (1300) (01/0)- 8

2-6 ديوارها

50= (2500)(2%)-1
42= (2100)(2%) -2
170=(850)(2%)-3
32=(1600)(2%)-4
13=(1300)(1%)-5

شكل 2-6 ديوار بدون نما

170=(850)(2%)-1
32=(1600)(2%)-2
13=(1300)(1%)-3

براي بارگذاري ديوارهاي نماداراز ضريب كاهش7/0 براي درنظر گرفتن اثر بازشدن نماي پنجره‌ها استفاده مي‌شود .
با ديوار جانبي نمادار : Kg(m2) 215=(3/0 -1) (307)

شكل 2-6 پارتيشن cm 10

13=(1300)(1%)-1
48=(1600)(3%)-2
85=(850)(1/0)-3

شكل 2-6پارتيشن cm20

26=(1300)(2%)-1
64=(1600)(4%)-2
170=(850)(2/0)-3

از آنجايي كه وزن واحد سطح ديوارهاي داخلي كمتر از است، ميتوان از سربار معادل براي تيغه‌هاي استفاده كرد . ارتفاع خالص طبقات وپاركينگ به ترتيب m 8/2 و m2/2 است.
پارتيشن cm10 طبقات m4/25
پارتيشن cm20طبقات m20/9
پارتيشن cm10 پاركينگ m25/5
پارتيشن cm 20 پاركينگ m20/6
وزن پارتيشن پاركينگ:
15/1×52= (265)(2/2)(2/6)+(145)(2/2)(25/5)kg
وزن پارتيشن طبقات
17010=(260) (8/2)(20/9)+(145)(8/2)(4/25)kg
مساحت پلان m295
سربار معادل تيغه پاركينگ
سربار معادل تيغه طبقات
از پارتيشن پاركينگ تنها جهت محاسبه جرم طبقه اول استفاده مي‌كنيم.

3-6 پله :
عرض دوقسمت پله ( رفت وبرگشت) برابر m05/1 است. در شكل ارتفاع هر گام پله به طور تقريبي برابر cm در نظر گرفته شده است .
شكل 3-6 نماي پله

5/31=(2500)(4%)(05/1)(3/0): سنگ كف افقي
88/7=(2500) (2%)(05/1)(15/0): سنگ قائم
آجر كاري:
وزن گام پله :
مربوط به برش A-A
8/25=(9/12)(2): تير آهن
75/183=(1750)(05/1)(1/0): آجر كاري
62/48=(850) (05/1) (7%):پوكه‌ريزي
65/13=(05/1) (1300) (1%)= گچ
6/33=(05/1) (1600) (2%) : گچ وخاك

بار مرده واحد طول پله‌ها :

4-6 بارزنده و خلاصه بارگذاري :
مطابق مبحث ششم مقررات ملي ساختمان براي بارزنده داريم :
پاركينگ :
طبقات مسكوني :
بام :
پله :
در جدول زيربراي محاسبه بار مرده سقف بار اسكلت سازه نيز كه برابر فرض شده اعمال شده است .

شكل4-6خلاصه بارگذاري سازه (kg/m2)
طبقه بارمرده سقف بارتيغه‌ها ديوار جانبي بدون نما ديوار جانبي نمادار بارزنده ملاحظات
بام وخرپشته 665 180 215 307 150 _
طبقات 605 180 215 307 200 _
پاركينگ _ 55 215 307 500 پاركينگ روي زمين قرار دارد
پله‌ها kg/m 663 _ 215 307 350 بار پله‌ها در اتاق پله است

7- توزيع بارثقلي:
- در توزيع بار تيغه‌ها با بار مرده جمع خواهد شد .
- توزيع بار سقف‌ها به صورت يك طرفه است .
- بار اتاق پله نيز به صورت يكطرفه در جهت شمشير‌ي‌ها توزيع مي شود .
براي محاسبه بار ديوارهاي جانبي ارتفاع خالص طبقات برابر m8/2وارتفاع جان پناه برابر m7/0 است .
براي جان پناه ضريب بازشو7/0 ضروري نبوده و در جهت اطمينان بار سراسر محيط پلان برابر kg/m 215=(307) (7/0) در نظر گرفته شده است .

محاسبات توزيع بار مرده و زنده بين تيرها در طبقات :
محور1

محور 2


محور3:

محور 4:


محورA:

محور B:

محور C:

محور D:

محاسبات توزيع بارمرده و زنده بين تيرها در بام :
محور1:

محور 2:

محور 3:

محور 4:

محور A:

محور B:


محور C:

محور D:

الف ) بارگذاري طبقات ب) بارگذاري بام

بارهاي ثقلي از تيرهاي مفصلي جهتYروي قاب‌هاي اصلي اعمال خواهند شد .بار شمشيري‌هاي پله به طور متمركز روي تيرهاي عمود بر آنها وارد مي‌شود . پس از آن بار به قاب‌هاي جهت X انتقال داده خواهد شد .در شكل زير بارگذاري تيرهاي اتاق پله در طبقات وبام نشان داده شده است .

شكل 7- بارگذاري اتاق پله
در شكل بالا بارگذاري قاب‌ هاي 1 تا نشان داده شده است .در قابهاي 3 و 4 بارهاي متمركز روي ستون‌ها ، نشان‌دهنده عكس‌العمل تيرهاي امتداد عمود بر قاب است . بار اين تيرها ناشي از ديوارهاي جانبي است . در قاب‌هاي 1 و 2 اين بار نشان داده نشده است .

الف ) قاب محور 1 (بار ديوارهاي عمود بر قاب ، لحاظ نشده است) ب) قاب محور2 (‌بار ديوارهاي عمود بر قاب، لحاظ نشده است)

پ) قاب محور3 (بارمتمركزناشي از ديوارهاي عمود بر قاب نيز لحاظ شده است) ت) قاب محور4 (‌بارهاي متمركز ناشي از ديوارهاي عمود بر قاب نيزلحاظ شده است)
شكل 7- بارگذاري ثقلي قاب‌ هاي جهت X

1-8- بارگذاري زلزله
پس از تعيين وزن طبقات وبام و محاسبه مركز جرم ، برش پايه بدست آمده و بين طبقات توزيع خواهد شد . جرم سه طبقه شماره متفاوت بوده لازم است به طور جداگانه وزن طبقات برآورد شود . پس از تقسيم جرم در پلان مي‌توان جرم و مركز جرم سه تيپ طبقه را بدست آورد . در طبقه بام ، وزن خرپشته نيز به وزن طبقه اضافه مي شود وزن خرپشته شامل وزن سقف و ديوارهاي آن است .

شكل 1-8 تقسيم جرم پلان‌ها
براي محاسبه وزن پارتيشن‌ها و ديوارهاي جانبي ، نصف وزن ديوار از طبقه بالا و نصف ديگر وزن آن از طبقه پايين در نظر گرفته مي‌شود . مطابق آيين نامه 2800براي ساختمان مسكوني ، جرم از كل بارمرده به اضافه %20 بار زنده بدست مي آيد .
بار سطحي پله
بار سطحي طبقات
بار خطي ديوار جانبي
در جداول زير محاسبات مربوط به جرم و مركز جرم طبقات ساختمان آمده است . پس از آن وزن كل ساختمان بدست آمده است .

محاسبه جرم ومركز جرم طبقه اول
شماره جرم طول / سطح جرم واحد طول/ سطح Mi(kg) Xi(m) Yi(m) Mixi(kg.m) Miyi(kg.m)
1 8.64 615.0 5313.6 1.20 9.070 6376.3 48194.4
2 26.64 762.5 20313.0 6.10 9.070 123909.3 184238.9
3 71.25 762.5 54325.0 4.90 3.635 266192.5 197471.4
4 9.80 537.5 5267.5 4.90 0.000 25810.8 0.0
5 9.80 537.5 5267.5 4.90 10.870 25810.8 57257.8
6 10.87 537.5 5842.6 0.00 5.435 0.0 31754.5
7 10.87 537.5 5842.6 9.80 5.435 57275.5 31754.5
Sum _ _ 102171.8 _ _ 505375.2 550671.5

وزن طبقه اول
مركز جرم طبقه اول

محاسبه جرم و مركز جرم طبقه دوم
شماره جرم طول / سطح جرم واحد طول/ سطح Mi(kg) Xi(m) Yi(m) Mixi(kg.m) Miyi(kg.m)
1 8.640 615.0 5313.6 1.20 9.070 6376.3 48194.4
2 26.640 825.0 21978.0 6.10 9.070 134065.8 199340.5
3 71.246 602.0 58778.0 4.90 3.635 288012.0 213658.0
4 9.80 602.0 5899.6 4.90 0.000 28908.0 0.0
5 9.80 602.0 5899.6 4.90 10.870 28908.0 64128.7
6 10.87 602.0 6543.7 0.00 5.435 0.0 35565.0
7 10.87 602.0 6543.7 9.80 5.435 64128.3 35565.0
Sum _ _ 110956.2 _ _ 550398.4 596451.6