طراحی سازه های فولادی به روش LRFD با نرم افزار ETABS 2016
...
پیشگفتار مؤلفین
با حمد وسپاس از خدای بی‌کران که شاهکار خلقتش را به‌گونه‌ای آفرید که منشأ پیدایش علم، دین، اخلاق وهنر گردید و با التاف ویژه و اعطای نعمت تعقل و تفکر او را از جهالت، نادانی و تاریکی رهانید و به نور علم و دانش رهنمون ساخت.
امروزه طراحی سازه‌های فولادی از مسائل مهم در مهندسی عمران به شمار می‌آید. از طرفی طراحی سازه‌های فولادی به روش حدی نهایی امروزه در اکثر آیین‌نامه‌های فولاد کشورهای معتبر دنیا ارائه گردیده است که مبحث دهم مقررات ملی ساختمان نیز ازجمله این آیین‌نامه‌ها به شمار می‌آید. در ویرایش 1392 از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، روش طراحی سازه‌های فولادی به روش حدی نهایی اجباری شده است و لذا کمبود مرجع مناسب برای طراحی سازه‌های فولادی به روش گفته‌شده در کشور احساس می‌شد که ازاین‌رو مؤلفین را به تهیه مرجع مناسب و کامل حمایت کرد. امروزه با توجه به وجود نرم‌افزارهای طراحی مختلف، اکثر مهندسین و همچنین دانشجویان را به استفاده از این نرم‌افزارهای طراحی حمایت می‌کنند. ازجمله نرم‌افزارهای طراحی می‌توان به مجموعه نرم‌افزارهای شرکت CSI اشاره کرد که از محبوبیت بیشتری نسبت به دیگر نرم‌افزارها برخوردار هستند. نرم‌افزار ETABS برای طراحی سازه‌های فولادی و همچنین بتنی و از نرم‌افزار SAFE جهت طراحی پی‌ها استفاده می‌شود. در کتاب حاضر نیز از این دو نرم‌افزار در آخرین ویرایش آن‌ها در هنگام تدوین کتاب کمک گرفته‌شده است.
با توجه به روش طراحی سازه فولادی که در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ارائه‌شده است، روند اعمال ضوابط آن در نرم‌افزار بسیار مهم خواهد بود. ازآنجاکه شباهت قابل قبولی بین مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و آیین‌نامه فولاد آمریکا (AISC) وجود دارد و با توجه به عدم وجود آیین‌نامه فولاد ایران در نرم‌افزار، به‌ناچار مجبور به استفاده از آیین‌نامه AISC در نرم‌افزار جهت طراحی خواهیم بود. از طرفی علاوه بر ضوابط عنوان‌شده در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، الزام است که ضوابط ارائه‌شده در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان و استاندارد 2800 را جهت طراحی مدنظر قرارداد. بدیهی است که اعمال ضوابط این آیین‌نامه‌ها در نرم‌افزار باید به نحوی صورت گیرد که مؤلفین در این کتاب سعی کرده‌اند که تمامی ضوابط را به‌نوعی به نرم‌افزار معرفی کنند و روند اعمال آن‌ها را نیز به‌صورت گام‌به‌گام در بخش‌های مربوطه ارائه کرده‌اند. ازاین‌رو محوریت و هدف این کتاب این‌گونه است که هم بر روی نکات نرم‌افزاری و هم به‌صورت همزمان به نکات آیین‌نامه‌ای و محاسبات دستی که از اهمیت بالایی برخوردار است تأکید دارد. درواقع هدف، آموزشی کاملاً کاربردی است که خروجی آن نه یک کاربر صرفاً آشنا به نرم‌افزار و غیر آشنا به نکات محاسباتی و آیین‌نامه‌ای است و نه یک کاربر صرفاً آشنا به محاسبات دستی بدون قابلیت به‌کارگیری نکات آیین‌نامه‌ای و کاربردی در طراحی سازه‌های فولادی با استفاده از نرم‌افزار است. در این کتاب با شیوه‌ای نوین و کاملاً هدفمند علاوه بر آموزش کامل مطالب موردنیاز جهت طراحی سازه‌های فولادی محیط یک کلاس را برای خوانندگان این اثر تداعی می‌کند و می‌توان اذعان کرد که چنانچه خواننده‌ای مطالب ارائه‌شده در این کتاب را به‌خوبی مطالعه کند دیگر نیازی به کلاس‌های آموزشی نخواهد داشت. در این کتاب آموزش مطالب به گونه است که هم موردنیاز دانشجویانی که قصد انجام پروژه نهایی دوران کارشناسی خود رادارند و همچنین مهندسینی که قصد طراحی انواع سازه‌های فولادی به روش LRFD رادارند می‌باشد . پایه و اساس این اثر به‌گونه‌ای است که برای کلیه مخاطبان با هر سطح علمی ( شامل مبتدی ، متوسط و پیشرفته ) مناسب می‌باشد. همچنین سعی شده است که مطالب به‌روز و مفیدی جهت آشنایی خوانندگان در کتاب ارائه گردد .
مطالبی که در این کتاب ارائه‌شده است به شرح ذیل است:
- در فصل اول کتاب مقدمه‌ای برسازه‌های فولادی ازلحاظ اساس و بنیاد آن‌ها ارائه می‌گردد. مؤلفین مطالعه این فصل را به خوانندگان پیشنهاد می‌کنند. چراکه در آن مطالب مفید و بنیادی مناسبی ارائه گردیده است.
- در فصل دوم یک ساختمان 5 طبقه از ابتدا تا انتهای کار طراحی می‌شود. در این فصل در ابتدا مسائل مربوط به بارگذاری سازه‌ها بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ارائه می‌گردد. در این بخش به مسائل مهمی همچون بارگذاری ثقلی و جانبی، محاسبه بار برف و همچنین محاسبه بار باد و مقایسه آن با بار زلزله پرداخته می‌شود. خوانندگان می‌توانند بامطالعه این بخش از فصل دوم، آشنایی مناسبی با ضوابط ارائه‌شده در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان پیدا کنند. در ادامه این فصل به روند طراحی سازه فولادی به روش LRFD در نرم‌افزار و اعمال ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان به‌طور مفصل پرداخته‌شده است. در انتها نیز کنترل‌های مهم روی سازه بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از نرم‌افزار صورت می‌گیرد.
- در فصل سوم که ازجمله فصل‌های بسیار کاربری این کتاب می‌باشد، به روند طراحی دستی کلیه المان‌های فولادی و مقایسه با نتایج نرم‌افزار پرداخته‌شده است. درواقع این فصل به‌نوعی مباحث مربوط به دروس طراحی سازه‌های فولادی 1 و 2 در دوران کارشناسی را به روش LRFD تشریح خواهد کرد و مهندسین و یا حتی دانشجویانی که با روش LRFD آشنایی ندارند این فصل می‌تواند بسیار مفید باشد. در این فصل همچنین به نحوه طراحی اتصالات مفصلی در انواع مختلفی که امروزه در اجرا از آن‌ها استفاده می‌شود به‌صورت گام‌به‌گام و بسیار مفصل پرداخته‌شده است و همچنین در کنار آن به ضوابط مقررشده در مبحث دهم نیز اشاره‌شده است. این حالت برای طراحی اتصالات مهاربندها نیز صادق است. همچنین در این فصل به نحوه طراحی وصله‌ها در تیرها و ستون‌ها به‌طور مفصل پرداخته‌شده است. ازجمله ویژگی این فصل می‌توان به طراحی کف ستون‌ها در حالات مختلف و ارائه یک‌روند گام‌به‌گام از مرحله برداشت نیرو‌ها از نرم‌افزار تا مرحله ارائه جزئیات اجرایی اشاره کرد. مؤلفین به‌تمامی خوانندگان این کتاب توصیه اکید می‌کنند که مطالب این فصل را به‌طور کامل و با دقت مطالعه کنند.
- در فصل چهارم کتاب حاضر به نحوه طراحی پی‌ها در نرم‌افزار SAFE2014 پرداخته‌شده است. طراحی پی ساختمان‌های فولادی که به روش حدی نهایی طراحی می‌شوند دارای نکات بسیار زیادی می‌باشد که در این فصل به‌طور بسیار مفصل به آن پرداخته‌شده است. ازجمله نکات بسیار مهم در مورد نحوه کنترل برش پانچ به‌طور صحیح توسط نرم‌افزار طی یکسری راه‌کارهای عملی و همچنین نحوه تهیه فایل جهت کنترل ترکیب بار تشدید یافته می‌توان اشاره کرد. مطالب این فصل به‌طور کامل به همراه اعمال ضوابط مبحث نهم و دهم مقررات ملی ساختمان ارائه گردیده است.
- در فصل پنجم درواقع پروژه ارائه‌شده در فصل دوم را با تغییرات اساسی در سیستم‌های آن تشریح می‌کند. در این فصل از سیستم ترکیبی قاب خمشی در یک‌جهت و قاب مهاربند هم‌محور در جهت دیگر استفاده‌شده است که با نکات بسیار مهمی در طراحی این‌گونه سازه‌ها آشنا خواهید شد. در این فصل همچنین به نحوه طراحی اتصالات گیردار به‌طور مفصل و تشریح گام‌به‌گام آن‌ها پرداخته‌شده است که با مطالعه آن خواننده قادر به طراحی اتصالات گیردار با استفاده از نتایج نرم‌افزار خواهد بود. همچنین در این فصل به نحوه طراحی اتصالات مهاربندهای با سطح شکل‌پذیری ویژه پرداخته‌شده است که در آن نکات بسیار مهمی نهفته است و مؤلفین سعی کرده‌اند که تمامی نکات را به نحو مناسب و گویا ارائه دهند.
- طراحی تیرهای کامپوزیت نیز در این کتاب و به‌طور خاص در فصل دوم به روش LRFD ارائه‌شده است. مؤلفین برای طراحی تیرهای کامپوزیت مراحل بسیار مفصل و مفهومی را ارائه کرده‌اند که خواننده بامطالعه دقیق آن‌ها در فصل دوم، تسلط کافی بر طراحی این تیرها پیدا خواهد کرد.
مواردی که در چند بند فوق اشاره شد به‌صورت خیلی کلی ارائه شد و در بطن کتاب مسائل و نکات بسیار مهمی نهفته است. درواقع مطالب به‌گونه‌ای جمع آوری شده اند که خواننده را مجاب به مطالعه کلیه مطالب ارائه‌شده در آن خواهد کرد.
در این قسمت لازم می‌دانیم که از کلیه همکارانی که به کارهای نگارشی و ترسیم اشکال در تدوین کتاب، ما را یاری نموده‌اند تشکر قلبی خود را اعلام نماییم. از مدیریت محترم انتشارات نگارنده دانش جناب آقای مهندس علی کلانتری که زحمت چاپ و انتشار کتاب را پذیرفته‌اند تقدیر و تشکر می‌نماییم . همچنین از سرکار خانم حاتمی بابت صبر و حوصله بسیار زیادی که برای صفحه‌آرایی و ویرایش نهایی کتاب انجام داده‌اند تا سعی شود درنهایت کتابی بی‌نقص ارائه شود تشکر ویژه می‌نماییم .
و در آخر امیدواریم که این کتاب بتواند مجموعه مناسب و مفیدی را فرا راه دانشجویان ، مهندسین و متخصصین مهندسی عمران قرار دهد . با توجه به اینکه تلاش و زحمت فراوانی جهت ارائه کتاب بی‌نقص و عاری از اشکال شده است ولی همچنان امکان وجود این موارد در کتاب خواهد بود . از کلیه کسانی که این کتاب را موردمطالعه قرار می‌دهند خواهشمندیم که انتقادات و نقطه نظرات خود را به ما منعکس فرمایند . همچنین با دلگرمی‌های شما بتوانیم کار تدوین جلد دوم کتاب را که دارای مفاهیم بسیار اساسی درزمینهٔ طراحی سازه‌های فولادی است به پایان برسانیم .
...