⭕️مطلب آموزشی : مقاطع معادل در نرم افزار ETABS

در این پست در مورد مقاطع H شکل معادل با باکس و کاربرد آن صحبت میکنیم. به عنوان مثال اگر در قاب خمشی ویژه ی فولادی بخواهید کنترل تیر ضعیف ستون قوی را انجام دهید ، اگر ستون های باکس داشته باشید باید با مقطع H شکل آنها را معادل کنید ، در غیر این صورت نرم افزار این کنترل را انجام نمیدهد. نرم افزار فقط برای ستون H شکل قاعده ی تیر ضعیف ستون قوی را کنترل میکند ، همچنین این کنترل را برای هر دو محور 2 و 3 ستون H شکل انجام میدهد.
یکی از کار آمد ترین روش های تغییر در مقاطع ، استفاده از فایل متنی یا XML است. اگر بخواهیم یک مقطع باکس را با یک مقطع H شکل معادل کنیم ، اولا باید سختی های هر دو مقطع یکسان باشند تا تحلیل سازه دچار مشکل نشود ، دوما باید مقاومت دو مقطع نیز برابر باشد.
برای این موضوع یک مثال عددی بیان میکنیم. اگر مقطع باکس به ابعاد 35 در 35 سانتی متر به ضخامت 1.5 سانتی متر با مشخصات زیر مفروض باشد :
<HT>35</HT>
<B>35</B>
<TF>1.5</TF>
<TW>1.5</TW>
<A>201</A>
<AS2>103.2576</AS2>
<AS3>103.2602</AS3>
<I33>37670.75</I33>
<I22>37670.75</I22>
<S33>2152.614</S33>
<S22>2152.614</S22>
<R33>13.69002</R33>
<R22>13.69002</R22>
<Z33>2526.75</Z33>
<Z22>2526.75</Z22>
<J>56393.06</J>

چنانچه بخواهیم این مقطع باکس را به صورت H شکل معادل کنیم ، باید سختی و مقاومت یکسان برای آن با مقطع باکس در نظر داشته باشیم. دقت کنید از روی ابعاد تعریف شده برای مقطع XML کنترل فشردگی و فشردگی لرزه ای توسط نرم افزار انجام میشود. برای این که نرم افزار ایرادی بر فشردگی مقطع معادل H شکل نگیرد ، میتوان ضخامت بال و جان را مقدار بزرگ تری وارد کرد. همچنین نرم افزار در طراحی نیز برای کنترل برش مقطع ، بدون توجه به مقدار AS2 و AS3 وارد شده ، بلکه بر اساس ابعاد مقطع مساحت برشی را محاسبه میکند. پس اگر ابعاد مقطع معادل H شکل از نظر ضخامت بیشتر از مقطع باکس باشد ، نباید به نتایج طراحی برشی مقطع توجه نمود .
محاسبه ی سختی ها و مقاومت محوری و خمشی مقطع XML بر اساس ابعاد وارد شده کلی مقطع نمیباشد ، بلکه بر اساس مقادیر مستقیم وارد شده برای هر پارامتر (مثل A , I33 , I22 , R33 , R22, Z33 , Z22 , ...) انجام میشود. پس اگر ضخامت های معرفی شده برای بال و جان مقطع H شکل نسبت به مقطع باکس یکسان نباشند اشکالی ندارد . اما با این حال دقت داشته باشید که ابعاد دور تا دور مقطع در محاسبه ی offset ها و طول ناحیه صلبی اثر گذار هستند ، پس نباید ابعاد دور تا دور مقطع H شکل نسبت به ابعاد دور تا دور مقطع باکس متفاوت در نظر گرفته شود(مثلا باکس با اضلاع 35 باید با مقطع H به عرض بال و ارتفاع کل 35 معادل شود تا offsets ها صحیح محاسبه شوند).
مشخصات مقطع H شکل XML معادل سازی شده با مقطع باکس 35 در 35 به ضخامت 1.5 سانتی متر به صورت زیر میباشد:
<D>35</D>
<BF>35</BF>
<TF>4</TF>
<TW>3</TW>
<A>201</A>
<AS2>103.312</AS2>
<AS3>103.312</AS3>
<I33>37670.75</I33>
<I22>37670.75</I22>
<S33POS>2152.614</S33POS>
<S33NEG>2152.614</S33NEG>
<S22POS>2152.614</S22POS>
<S22NEG>2152.614</S22NEG>
<R33>13.69002</R33>
<R22>13.69002</R22>
<Z33>2526.75</Z33>
<Z22>2526.75</Z22>
<J>56393.06</J>
<CW>3000007279</CW>

در مشخصات مقطع H شکل یک پارامتر Cw وجود دارد که در مشخصات مقطع باکس وجود نداشت. این پارامتر برای محاسبه ی کمانش پیچشی کاربرد دارد که در مقاطع باکس کمانش پیچشی نیاز به کنترل ندارد. به همین دلیل در مقطع H شکل معادل سازی شده مقدار CW را عددی بزرگ وارده نموده ایم.

موارد کاربرد مقطع معادل شده H شکل با مقطع باکس: از این مقطع میتوان برای کنترل تیر ضعیف ستون قوی استفاده نمود. همچنین اگر به کل از این مقاطع H شکل به جای مقاطع باکس شکل برای طراحی سازه استفاده شود(اصلا از مقطع باکس شکل در طراحی استفاده نشود و مقطع H معادل جایگزین شود) ، صحیح است. صرفا در این حالت باید دقت شود که به دلیل ضخامت های متفاوت بال و جان مقطع H برای جلوگیری از ارور کنترل فشردگی نسبت به مقطع باکس ، اولا کنترل برش مقطع در عملیات طراحی نباید توجه شود و دوماََ کنترل فشردگی و فشردگی لرزه ای مقطع با توجه به سطح شکل پذیری باید توسط کاربر انجام شود . در قاب سازه ی فولادی با ستون باکس با انواع سیستم های سازه ای میتوان در طراحی اصلا مقطع معادل H شکل را جایگزین مقطع باکس نمود و عملیات تحلیل و طراحی را انجام داد و نتایج یکسانی از تحلیل و طراحی سازه نسبت به استفاده از مقطع باکس حاصل میشود.