مقاله تحلیلی: طراحی قاب فولادی در نرم افزار Sap2000

 مقدمه

سازه‌های فولادی به دلیل دسترس بودن و زمان ساخت کم، در سطح گسترده‌ای در صنعت ساخت و ساز استفاده می‌شوند. در این مقاله ما پلان یک ساختمان اداری را در اختیار داریم و می‌خواهیم آن را در نرم افزار طراحی کنیم.

• مصالح استفاده شده، فولاد A9950 است.
• نرم افزار استفاده شده برای طراحی نیز SAP 2000 است.

آنالیز مدل

طراحی قاب فولادی در نرم افزار SAP 2000 انجام شده است. قاب مورد نظر گیر دار است به این معنا که در مقابل نیروهای جانبی به واسطه سیستم مهاربندی مقاومت می‌کند. فقط قاب A-A نسبتاً دقیق مدل سازی شده است تا سیستم قاب ساده باشد. بارها مطابق با ASCE 7-10 فرض شدند و سپس روی قاب A-A توزیع شدند. آنالیز شروع می‌شود و پس از آن با استفاده از ترکیب بارها در ASCE 7-10، مقاطع به وسیله sap auto list طراحی می‌شوند. AUTO list مجموعه‌ای از مقاطع تائید شده توسط ASCE است که به SAP اضافه شده است. نرم افزار SAP با استفاده از این لیست امکان طراحی اولیه مقاطع را برای ما فراهم می‌کند.

محاسبات بار

این محاسبات برای بارهای مرده، زنده، باد و حالت‌های متفاوت سقف انجام می‌شود. جزئیات محاسبات این بارها فراتر از این مقاله است، از این رو به این جزئیات پرداخته نمی‌شود.

طرح اولیه مدل

در ابتدای مدل سازی هیچ الگویی انتخاب نشده است، بنابراین یک مدل شبکه‌ای با در نظر داشتن ریزترین جزئیات قاب آماده می‌شود تا بتوان طراحی را به راحتی انجام داد.

تعریف مقاطع

مقاطع زیر را می توان به المان ها اختصاص داد. پس از این کار است که می توانیم این اعضا را به طور جداگانه طراحی کنیم و فولادی که در همه موارد استفاده می‌شود از نوع A9950 است.

• خرپا
• تیرها
• ستون‌ها
• مهاربندها

می توان مشخصات مقاطع مختلف مورد نظر را در Auto Selection اضافه کرد تا نرم افزار طراحی را طبق این لیست انجام دهد.

تعریف الگوهای بار

هر کدام از الگوهای بار زیر که قابل اعمال در مدل ما باشند را می توانیم تعریف کنیم.

• بار زنده
• بار باد
• بار مرده
• بار سقف

 تعریف ترکیب بار

پنج ترکیب مختلف بار از ASCE 7-10 در نرم افزار SAP وجود دارد تا نتایج حاصل از آنالیز بیشترین حالت‌های ممکن را پوشش دهد.

اختصاص نقاط آزاد (مفصل‌ها)

به دلیل این که قاب مورد نظر ما مقاوم در برابر لنگر نیست، باید در هر دو انتهای هر مقطع مفصل‌هایی را تعریف کرد تا لنگر از مقطعی به مقطع دیگر منتقل نشود.

نتایج آنالیز

دیاگرام نیروی برشی

دیاگرام نیروهای محوری

دیاگرام گشتاور خمشی

طراحی مقطع

در نرم افزار sap2000 طراحی به دو روش LRFD و ASD انجام شد. هنگام بررسی طرح مقاطع LRFD را به رنگ روشن‌تر می‌بینیم که نشان دهنده مقرون به صرفه بودن آن‌ها است.