بخشی از مقاله
چکیده
طراحی صفحات ستون یکی از مسایل نسبتا دشوار در طراحی سازه است و خطاهاي قابل ﺗﻮﺟﻬﯽ درطراحی آن صورت میگیرد. روشهاي موجود جوابگوي مسایل پیچیدهاي که مهندس طراح با آن مواجه است نمی باشد. از این رو ایده توسعه نرم افزاري که با دقت بالا بتواند صفحات ستون را تحلیل و طراحی کند شکل گرفت. در این مقاله به روند توسعه نرم افزار تحلیل و طراحی صفحه ستون براساس روش اجزاي محدود پرداخته میشود . نرم افزار Auto-Base در واقع افزونهاي است که برمبناي نرم افزار SAP2000 توسعه داده شده است. کاربر با انجام تعاریف اولیهي هندسه مدل صفحه ستون میتواندتوسط این نرم افزار به مدل اجزاي محدود صفحه ستون دلخواه دست یابد. این مدل ریاضی به گونهاي تعریف میشود که بتوان صفحه ستون را در شرایط بارگذاري و هندسی مختلف تحلیل نمود. پس از بارگذاري و تحلیل نتایج توسط نرم افزار دریافت شده و طراحی به دو روش LRFD و ASD صورت میگیرد. در پایان به منظور صحت سنجی نرم افزار نتایج تحلیل و طراحی اجزاي محدود با روش تحلیلی برمبناي آیین نامه AISC مقایسه شده و دقت نتایج مورد بررسی قرار میگیرد.
واژگان کلیدي:صفحه ستون، توسعه نرم افزار، روش اجزاء محدود، تحلیل غیرخطی
مقدمه
در سازههاي فولادي نیروهاي ستون از طریق صفحه ستون به فونداسیون منتقل میگردند که صفحه ستون با پخش تنشها در سطحوسیعتر از عواقب تنش متمرکز جلوگیري و اتصال کافی برقرار میکنند. از آنجایی که صفحه ستون از اجزاي بحرانی سازههاي فولادي به شمار میآیند و نقش اصلی در سختی اولیه قاب دارند، طراحی دقیق آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. اکثر مطالعات انجام شده و آئین نامه هاي موجود مربوط به آنالیز و طراحی صفحه ستون، عملکرد آن را تحت خمش حول یک محوردر نظر میگیرند - . - Rosca et al, 2013; Fisher and Klobier, 2006; Sophianopoulos et al, 2005 در حالی که درواقعیت مدل صفحه ستون سه بعدي است غالباًو تحت نیروي محوري و لنگرهاي خمشی دو محوره قرار میگیرد.
مطابق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، باید اتصال ستون به صفحه ستون براي انتقال کلیه نیروهاي موجود در پاي ستون طراحی گردد - دفتر مقررات ملی ساختمان ایران، . - 1392 در تحلیل صفحه ستون تحت اثر نیروي محوري و خمش دو محوره، استفاده از روابط معمول همانند خمش تک محوره براي تعیین محل تار خنثی امکان پذیر نیست و باید از روش سعی و خطا کمک گرفت - میرقادري و ازهري، . - 1392 در روش سعی و خطا، صحت محل فرضی براي تار خنثی، باید با برقراري معادلات تعادل نیروهايفشاري و میل مهارها بررسی شودمحاسبات. دستی این عملیات براي رسیدن به جواب دقیق گاهاً نیاز به زمان طولانی دارد.
محققان همچنین براي بررسی رفتار صفحه ستون تحت بارگذاري مختلف از محاسبات پیچیده تحلیلی اجتناب کرد ه و از روش اجزاي محدود بهره گرفتهاند - فیوض و همکاران، 1390؛ حسینی و همکاران،. - Tsavdaridis at al, 2016 - - 1391 البته هدف از این نوع مطالعات بررسی رفتار کلی و پارامتریک میباشد و به تحلیل و طراحی صفحه ستون نمیانجامد.در این مطالعه، با توجه به پیچیدگیهاي مطرح در تحلیل و طراحی صفحه ستون، نرم افزار Auto-Base ارائه گردیده و پیش زمینههاي تئوري توسعه نرم افزار، فرضیات و قابلیتهاي آن مورد بررسی قرار گرفته است. این نرم افزار بر مبناي نرم افزارمعروف و قدرتمند SAP2000 توسعه داده شده است . - SAP2000, 2015 - صحت و دقت نرم افزار توسعه داده شده به کمک مثال عددي بخش 4.7 مرجع - Fisher and Klobier , 2006 - مورد بررسی قرار گرفته و نتایج به دست آمده از روش طراحی LRFD با استفاده از نرم افزار و آئین نامه AISC مقایسه گردیدهاند. مقایسه نتایج نشان دهنده دقت بالاي نرم افزار در تحلیل وطراحی صفحه ستون بودهاند.
معماري نرم افزار1
نرم افزار Auto-Base افزونه اي است که با استفاده از موتور تحلیل نرم افزار SAP2000 اتصالات صفحه ستون را تولید و سپس تحلیل و طراحی میکند. این نرم افزار داراي یک رابط گرافیکی قدرتمند است که اطلاعات ورودي براي تولید مدل صفحه ستون را دریافت میکند. پس از این مرحله نرم افزار به کمک توابع API در نرم افزار SAP2000 مدل اجزاي محدود صفحه ستون رابرمبناي وروديهاي کاربر تولید کرده و به طور خودکار تحلیل و طراحی میکند و در پایان نتایج طراحی در رابط کاربري به نمایش در میآید. به علاوه پس از اتمام تحلیل و طراحی، کاربر به مدل اجزاي محدود صفحه ستون دست مییابد و میتواند دیگر
