یکی از موارد مهمی که در هنگام طراحی سازه ها حتما باید به آن توجه نمود، آنالیز حرارتی سازه است. تغییرات حرارتی در سازه های نامعین باعث ایجاد نیرو در آن ها می شود این تغییرات حرارتی محیط، هنگامی که یکی از ابعاد سازه زیاد باشد، اثر خود را تحت تغییر شکل‌هایی نشان می‌دهد. این تحلیل مخصوصا در سازه‌های فولادی الزامی میباشد.
در این مقاله جامع قصد داریم به صورت گام به گام و تصویری به همه این سوالات و ابهامات پاسخ دهیم پس حتما تا انتهای مقاله همراه ما باشید.
این آنالیز در همه سازه ها الزامی نیست و متاسفانه در مراجع و مقررات ملی اشاره‌‌ای نشده است که برای چه سازه هایی با چه ابعادی در پلان باید این کنترل صورت بگیرد و بیشتر بستگی به قضاوت مهندسی و تصمیم کنترلر نظام مهندسی دارد. در سازه هایی با ارتفاع بلند یا طول و عرض زیاد ممکن است از شما آنالیز حرارتی بخواهند.
این کنترل بیشتر برای سازه های فولادی انجام میشود چرا که اثرات ناشی از تغییرات دما برروی فولادی قابل توجه است.
در بند 10-2-10-6 مبحث دهم ویرایش 1401 به این موضوع اشاره شده است. این کنترل در زمان بهره برداری سازه باید انجام شود و هدف از انجام آن اعمال اثرات تغییرات دمای شب و روز، یا اختلاف دمای زمان ساخت و زمان بهره برداری بر روی اعضای سازه میباشد.
برای مثال فرض کنید اسکلت یک سازه در ماه تیر ساخته و نصب شده است در این زمان دمای هوا 20 درجه سانتیگراد بوده است، پس از چند ماه دمای هوا کاهش پیدا کرده و هوا سرد میشود در اثر این تغییر دما فولاد به دلیل سرد شدن منقبض شده و کاهش طول پیدا میکند که این تغییر طول باعث به وجود آمدن نیروهای جدید در المان‌ها میشود. ما وظیفه داریم اثر این نیروها را در طراحی ببینیم.
کنترل در ایتبس
در اولین مرحله باید در هنگام تعریف مشخصات مصالح، ضریب انبساط حرارتی فولاد را تنظیم کنیم که طبق مبحث دهم این عدد را وارد میکنیم.
توجه کنید در این مرحله حتما واحد نرم افزار روی سانتیگراد تنظیم شده باشد، در صورتی که از واحدهای انگلیسی استفاده کنید به صورت پیش فرض واحد دما، فارنهایت میباشد.
بعد از اصلاح مشخصات مصالح باید دو حالت بار برای اعمال بارهای حرارتی اعمال کنیم تا در ادامه در ترکیب بارهای طراحی مورد نیاز از آنها استفاده شود.
از منوی تعریف الگوی بار جدید دو حالت بار برای بارهای انبساط و انقباض تعریف کنید توجه کنید حالت بار باید روی (Other) تنظیم شود.
برای ادامه کار باید از فایل اصلی Save as بگیرید تا تغییرات در فایل جداگانه اعمال شوند. الگوی بار TLP برای بار انبساط حرارتی و افزایش طول و بار TLN برای انقباض حرارتی و کاهش طول استفاده میشود البته اهمیت خاصی ندارد و فقط برای تفکیک بارها از هم استفاده میشوند.
سپس باید تمام تیرها را انتخاب کرده و بارهای حرارتی را طبق تصویر زیر اختصاص دهید
مقدار باری که باید برای آنالیز حرارتی اختصاص دهیم بین +25 تا -25 است که بستگی به شرایط محل پروژه دارد. یکبار برای بار TLP مقدار بار مورد نظر را برای حالت انبساط و یکبار برای بار TLN با علامت منفی برای انقباض وارد میکنیم.
بعد از اعمال بارهای مورد نظر باید ترکیب بارهای طراحی را تعریف کنیم، طبق تصویر زیر که مطابق با دستورالعمل نظام مهندسی تهران میباشد ترکیبات بار را تعریف میکنیم.
در آخرین قدم باید دیافراگم سقف را حذف کنیم یا دیافراگم نیمه صلب به سقف اختصاص دهیم چون زمانی که دیافراگ صلب تعریف شود، نیروهای محوری درون تیرها صفر میشود و چون بارهای حرارتی که اعمال کردیم، به صورت بار محوری اثر میکنند، در نتیجه آنالیز ما نتایج اشتباهی خواهد داشت.
پس از آن کافیست از منوی طراحی، ترکیب بارهایی که در گام قبل تعریف کردیم را انتخاب کنیم و طراحی سازه را انجام دهیم.
- برچسبها سازه بتنی, سازه فولادی, طراحی سازه, فلسفه ها
