علت استفاده از المان Stiff در طراحی فونداسیون‌ها در نرم‌افزار SAFE2016
...
🔺برای پاسخ به این سؤال که چرا در نرم‌افزار SAFE از المان Stiff (المان سخت) برای طراحی فونداسیون‌ها استفاده می‌شود؛ باید به مقطع بحرانی خمش در طراحی پی‌ها اشاره کنیم. مقطع بحرانی خمش ازجمله ضوابطی است که در آیین‌نامه‌ها نظیر ACI 318 در مورد آن بحث می‌کند. مطابق شکل (1)، به‌عنوان‌مثال، برای ستون‌های بتنی مقطع بحرانی خمش در بر ستون خواهد بود و نیازی نیست لنگر حداکثر را در مرکز ستون برداشت و طراحی آرماتور را برای آن انجام داد. همچنین برای ستون‌های فولادی، مقطع بحرانی خمش در محل متوسط بعد کف ستون و ستون باید انتخاب گردد.
🔺برای اعمال و تعریف این ضابطه در طراحی پی‌ها (نواری، گسترده، منفرد) در نرم‌افزار SAFE2016 می‌توان از المان Stiff استفاده کرد. این المان که یک المان صلب خواهد بود، ضخامت آن باید برابر ضخامت پی تعریف و مدل‌سازی گردد (نه ارتفاع طبقه!). ابعاد این المان صلب نیز باید برابر ابعاد توزیع بار باشد که ابعاد توزیع بار برای حالات مختلف در شکل (1) نمایش داده شده است. به‌عنوان‌مثال برای ستون‌های بتنی، ابعاد این المان برابر ابعاد ستون بتنی در پایه موردنظر خواهد شد. در سازه‌های فولادی ابعاد این المان برابر متوسط بعد ستون فولادی و کف ستون خواهد شد.
🔺چنانچه المان Stiff با ابعاد گفته‌شده مدل‌سازی شود، تقریباً ضابطه آیین‌نامه در مورد مقطع بحرانی خمش اقناع می‌گردد.همان‌طور که در شکل (2) نمایش داده شده است، با مدل‌سازی المان Stiff لنگر خمشی حداکثر در بر ستون اتفاق می‌افتد (و نه مرکز ستون) و به‌نوعی اثر گفته‌شده به‌درستی می‌تواند شبیه‌سازی گردد. در صورت عدم مدل‌سازی، لنگر خمشی حداکثر در مرکز ستون اتفاق می‌افتد.
✔️ نکته 1: استفاده از المان Stiff برای دیوارهای برشی نیز قابل‌استفاده است. نرم‌افزار به‌صورت پیش‌فرض از تیر عمیق برای شبیه‌سازی اثر دیوارهای برشی در فونداسیون‌ها استفاده می‌کند اما این روش دقت خوب و کافی ندارد! (نمودار لنگر کاملاً غیرواقعی است). بنابراین برای اعمال اثر دیوارهای برشی ابتدا تیرهای عمیق را حذف کرده و المان استیف را مدل‌سازی کنید. با این روش توزیع لنگر در نوارهای پی مناسب‌تر خواهد شد.
✔️نکته 2: المان Stiff موجب افزایش لنگر نامتعادل برای کنترل برش پانچ نیز خواهد شد! بنابراین اگر از مزایای آن در کاهش نمودار لنگر خمشی استفاده شد، نباید از افزایش نسبت برش پانچ آن فرار کرد.
✔️ نکته 3: برای ستون‌های سازه‌های فولادی نیز می‌توان از المان Stiff استفاده کرد به شرطی که ابعاد آن برابر متوسط بعد ستون و کف ستون باشد.
