نرم افزار ترسیم دیاگرام تداخلی سازه (اندرکنش سیستم دوگانه - قاب و دیواربرشی) تحت Matlab

اندرکنش قاب و دیواربرشی و لزوم مطالعه آن:

مطابق تعریف استاندارد 84-2800، سیستم دوگانه یا ترکیبی نوعی سیستم سازه‌ای است که در آن بارهای قائم عمدتا توسط قاب‌های ساختمانی تحمل می‌شود و مقاومت در برابر بارهای جانبی توسط مجموعه‌ای از دیوارهای برشی یا قاب‌های مهاربندی شده همراه با مجموعه‌ای از قاب‌های خمشی صورت می‌گیرد. سهم برشگیری هر یک از دو مجموعه با توجه به سختی جانبی و اندرکنش آن دو در تمام طبقات، تعیین می‌شود. در این سیستم‌ها لزوما قاب‌های خمشی باید بتوانند مستقلا حداقل ۲۵% درصد نیروی جانبی زلزله و مطابق ویرایش جدید استاندارد ۲۸۰۰  (ویرایش چهارم-پیش‌نویس) دیوارهای برشی باید حداقل ۵۰% این برش را جذب کنند.

برای شناخت رفتار این سازه مرکب باید اندرکنش بین این دو سیستم مطالعه و بررسی شود. برای مثال عملکرد دیوار برشی مجزا به صورت خمشی است، در صورتی که عملکرد قاب‌های خمشی به صورت برشی است. اگر اتصال بین دیوار برشی و قاب خمشی از نوع مفصلی باشد، تغییر مکان قسمت‌های تحتانی سازه از نوع خمشی و تغییر مکان قسمت‌های فوقانی از نوع برشی خواهد بود(شکل ۱). در سیستم‌های دوگانه دیوار برشی مانند یک طره خمشی تغییر شکل می‌دهد و سختی آن با توان سوم ارتفاع رابطه عکس و تغییر مکان با این متغیر رابطه مستقیم دارد. (رابطه ۱ و ۲)

شکل (۱): حالات تغییر شکل. الف: دیوار برشی ب: قاب خمشی ج: اثر توام دیوار برشی و قاب خمشی

در رابطه (۱) و (۲) E، مدول الاستیسیته مصالح دیوار، I، ممان اینرسی مقطع افقی، و L، ارتفاع دیوار در کل سازه است.

اما قاب‌های خمشی مانند یک طره برشی تغییر شکل می‌دهند و سختی آن‌ها با ارتفاع رابطه عکس و تغییر مکان آن‌ها با ارتفاع رابطه مستقیم دارد. اما اثر آن نسبت به دیوار برشی (طره خمشی) کمتر است. اثر متقابل این دو تغییر شکل اندرکنش قاب و سازه را نتیجه می‌دهد.

اندرکش بین قاب و سازه موجب می‌شود دیوار برشی در طبقات تحتانی برش زیادی را جذب کند و در طبقات فوقانی از جذب دیوار کاسته ‌شود و نیروی بیشتری به قاب‌ها وارد شود. در سازه‌های بلند جذب دیوار معکوس شده و نه تنها برشی جذب نمی‌کند بلکه حتی نیروی اضافی به قاب تحمیل می‌کند و موجب برش منفی می‌شود که حذف دیوار می‌تواند این اثر سوء را برطرف کند (شکل ۲). استفاده از این برنامه این موضوع را به روشنی نشان می‌دهد. همچنین از آنجا که مطابق استاندارد ۲۸۰۰ قاب‌ها باید حداقل ۲۵% برش پایه و مطابق ویرایش اخیر آن دیوارها باید ۵۰% برش پایه را جذب کنند که به کمک این نرم افزار می‌توان مدل اصلی را به این هدف نزدیک کرد تا قاب‌ها برای نیرویی بیشتر از آنچه لازم است طراحی نگردند و سازه در حالت بهینه قرار گیرد.

شکل (۲): اندرکنش قاب و دیواربرشی الف: ساختمان ۳۰ طبقه ب: ساختمان ۴۰ طبقه

این برنامه با گرفتن خروجی از نرم افزار Etabs (بصورت خروجی اکسس)؛ دیاگرام اندرکنش سیستم‌های دوگانه، یعنی میزان جذب برش هر طبقه توسط دیوارهای برشی و قاب‌های خمشی را ترسیم می‌کند و از این رو مهندس محاسب می‌تواند در مورد میزان سختی و جذب بین دو سیستم تصمیم‌گیری کرده و طرح خود را بهینه‌سازی کند.

نرم‌افزار فوق توسط یکی از همکاران و کاربران خوش ذوق و بااستعداد ۸۰۸ جناب اقای «مهندس مهدی فامرینی» زیر نظر استاد عالی‌قدر جناب آقای «دکتر علی خیرالدین» (استاد دانشگاه سمنان) ؛ تهیه و نوشته شده است. علاقه‌مندان می‌توانند پس از پرداخت اعتبار لازم، لینک دانلود نرم‌افزار را به همراه فایل راهنمای نصب و استفاده، دریافت کنند.

قابل ذکر است که این نرم‌افزار تحت نرم‌افزار متلب نوشته شده و در صورتی قابل استفاده است که نرم‌افزار Matlab 2013 a را بر روی رایانه خود داشته باشید. در غیر این‌صورت می‌توانید کامپایلر برنامه را از لینک زیر دانلود و نصب کنید.

http://www.mathworks.com/products/compiler/mcr

همچنین در صورتی‌که MS Access Database را در سربرگ User DSN در فسمت OBDC Data Sources (64-bit) ندارید؛ می‌توانید از لینک زیر Access Database Engine را متناسب با سیستم خود ؛ دانلود و نصب کنید.

http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?displaylang=en&id=13255