تمایز مفاهیم و فرضیات مرتبط با تعاریف Shell و Membrane به قدری تاثیرگذار و پر اهمیت است که در هر کجا شاهد بحث پیرامون تحلیل و طراحی دال ها و دیوارهای برشی هستیم، این دو خود نمایی می کنند. در حوزه مش بندی دال ها و دیوارهای بتن آرمه نیز بایست به این تفاوت توجه ویژه داشت.
در این مقاله خواهیم آموخت که:
همانطور که قبلا در مقاله shell یا membrane گفته شد، در تعریف نرم افزاری Membrane، انتقال بار از روی تمام طول لبه های المان صورت می گیرد. این درحالی است که انتقال بارها در shell صرفاً از طریق گره ها صورت می گیرد. بنابراین مطابق شکل زیر اگر تعریف دال از نوع shell باشد، کل بار در چهار گره گوشه دال توزیع شده و عملاً تمام بار به ستون ها وارد می شود و تیرها سهمی از بار را احساس نخواهند کرد. ولی چنانچه تعریف دال از نوع membrane باشد به علت انتقال بار از روی تمام طول لبه چنین مشکلی نخواهیم داشت.
دال بدون مش بندی
مثال ساده فوق بیانگر وضعیتی است که اگر تعریف دال از نوع shell باشد، لازم است تا سطح دال به تعداد مشخصی المان کوچکتر تقسیم شود تا گوشه های هر یک از این المان ها انتقال دهنده بار باشند. از این طریق تیر و ستون هر دو از بار سهم خواهند داشت. به این عمل اصطلاحاً مش بندی گفته می شود. برای درک بهتر به تصویر زیر توجه نمایید.
دال مش بندی شده
تذکر! می توان برای افزایش دقت هرچه بیشتر، تعداد چهار ضلعی ها را افزایش داد. ولی بایست توجه داشت که این عمل سرعت تحلیل را تا حد زیادی کاهش می دهد. در ادامه بحث مفصلی در خصوص ابعاد مش بندی ارائه خواهد شد.
با استدلالی مشابه برای دیوارهای برشی بتن آرمه نیز تنها در حالتی که تعریف دیوار از نوع shell می باشد نیاز به مش بندی خواهیم داشت.
در نسخه های پیشین نرم افزار ETABS، همچون نسخه 9.7.4، مش بندی بایست به صورت دستی انجام می گرفت. امروزه با ورود نسخه های جدیدتری چون 15 و 16، قابلیت مش بندی اتوماتیک به نرم افزار افزوده شده است. با این حال مش بندی دستی در بسیاری از مواقع همچنان نیاز خواهد بود. و طراح برای دیوارهای برشی و برخی دال های بتن آرمه خاص بایست از مش بندی دستی استفاده نماید. به همین منظور در این بخش نحوه مش بندی دستی را به صورت گام بندی شده بیان خواهیم کرد:
انتخاب سطوح و مش بندی
تعیین ابعاد مش ها
بعد از اعمال تغییرات دال به شکل زیر در خواهد آمد:
نحوه مش بندی دیوارهای برشی نیز دقیقاً مشابه با آن چیزی است که برای دال ها بحث کردیم و به همین دلیل از تکرار روند آن پرهیز می نماییم.
گاهاً شاهد هستیم که برخی از مهندسین دیوارهای برشی با تعریف membrane را در جهت طولی مش بندی می کنند. بحث راجع به اینکه اساساً کاربرد membrane تا چه اندازه برای دیوارهای برشی مناسب است بسیار مفصل بوده و خارج از بحث این مقاله است. در این خصوص به شما پیشنهاد می کنیم تا مقاله shell یا membrane را مطالعه کنید. ولی در هر حال نظر اساتید بر آن است که دیوارهای برشی با تعریف membrane اساساً نیازی به مش بندی نخواهند داشت.
آیا می توان ابعاد مشخصی برای مش بندی مناسب ارائه داد؟
در انتخاب ابعاد مش ها همواره 2 اصل دقت و سرعت تحلیل در نرم افزار از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به این 2 اصل، نکات زیر می تواند دید مهندسی خوبی در تعیین ابعاد مش بندی به شما مهندسین عزیز منتقل کند.
علی رغم افزودن قابلیت مش بندی اتوماتیک در نسخه های به روزتر نرم افزار، هم چنان در دیوارهای برشی و نیز دیوارهای حائل مش بندی بایست به صورت دستی انجام گیرد. ولی در دال ها تا حد بسیار زیادی می توان بر مش بندی اتوماتیک نرم افزار اطمینان داشت.
آیا در نسخه های به روزتر نرم افزار ETABS می توان کلیه عملیات مش بندی دال ها را به گزینه اتوماتیک نرم افزار سپرد؟
پاسخ به طور قاطع خیر خواهد بود. به عنوان یک مثال می توان به دالهای مجوف تخت اشاره داشت که با نام هایی تجاری چون کوبیاکس ، یوبوت و… امروزه کاربرد وسیعی یافته اند. در این دالها توپ های پلاستیکی خاصی جایگزین بخشی از بتن سقف می شوند.
با انجام این کار سقف بسیار سبک تر از معمول خواهد بود ولی درعین حال، مقاومت آن در برابر برش یک طرفه و دو طرفه ( برش پانچ ) کاهش می یابد. به همین علت در مجاورت ستون ها که اثر برش پانچ بسیار شدید است طراح ملزم خواهد بود از به کاربردن گوی های پلاستیکی خودداری کند. این تفاوت در توزیع گوی ها و تغییراتی که در مقاومت دال پدید می آید، نیاز به مش بندی دستی دال را ایجاب می کند.
از طریق قابلیت مش بندی دستی، طراح، بسته به وضعیت مقاومت دال و مباحث اجرایی، اقدام به مش بندی خواهد کرد. بدیهی است تشخیص این موارد از دامنه توانایی مش بندی اتوماتیک نرم افزار خارج می باشد. علاوه بر این، عملیات دستی، همواره به خودی خود دید بهتری برای طراح ایجاد می کند که نبایست از آن غافل شد.
دال ماندگار طراح، مجری و بزرگترین تولید کننده یوبوت