אנליזה מסדר שני לעמוד

1. הקדמה ונתונים

מדריך זה מציג כיצד לבצע חישוב אנליזה הכוללת השפעות מסדר שני, עבור עמוד מבטון מזוין. קבצי המודל מצורפים בכפתור מטה.

לצורך הדוגמה, נמדל עמוד עגול בודד ב-SOFiSTiK Structural Desktop (SSD) הכולל את הנתונים הבאים:

• חתך עמוד: עגול בקוטר 80 ס”מ.
• גובה עמוד: 12 מטרים.
• תנאי השענה: ריתום בבסיס העמוד (עמוד זיזי).
• עומס בקצה העמוד: 60 קילו-ניוטון.
• מומנט כפיפה בקצה העמוד: 90 קילו-ניוטון-מטר.

נשים לב כי העמוד שהגדרנו הוא עמוד תמיר ולכן עפ”י התקן ישנה דרישה להתחשבות בהשפעות מסדר שני.

2. הגדרת סביבת העבודה ב-SSD

נפתח פרויקט חדש ונבחר בתקן האירופאי, תוך שימוש בתבנית בשם “Reinforced Concrete Column” כפי שמוצג בתמונה.

לאחר פתיחת התבנית, נשים לב כי תחת הקבוצה “Member Design” קיימים שלוש משימות. נוסיף את המשימה “Column Design” כשלישית בסדר כדי לבצע תכן עמוד תוך התחשבות בהשפעות מסדר שני.

מכאן, נגדיר בכל משימה את הפרמטרים הדרושים לנו לפי נתונים גיאומטריים, לפי דרישותינו ולפי התקן.

3. הגדרת גיאומטריה ע”י משימת Column System

במשימה זו אנו מגדירים את גיאומטריית העמוד.

⚠️ הערה: במידה ואנו מעדיפים מידול ב-SOFiPLUS או ב-Revit, משימה זו מיותרת.

נפתח את המשימה ונגדיר את הנתונים הבאים:

• חתך העמוד (Cross Section): נבחר את החתך המתאים. בדוגמה שלנו נבחר בחתך עגול ונגדיר את קוטרו ל-80 ס”מ כנתון.
• אורך העמוד (Length): נקליד את אורכו של העמוד. בדוגמה שלנו נבחר ב-12 מטרים כנתון.
• תנאי השענה (Constraints): ניתן להגדיר שחרורים בכל דרגת חופש עבור שני קצוות העמוד. בדוגמה שלנו, נגדיר את תחתית העמוד כריתום ואת קצהו העליון נשאיר כקצה חופשי.

נעבור ללשונית “Loads” ונגדיר את העומסים הפועלים בקצה העמוד:

• כוח נקודתי (Pz): לפי הדוגמה נגדיר 60 קילו-ניוטון ואת השאר נשאיר אפסים.
• מומנט כפיפה נקודתי (Mx/My): לפי הדוגמה נגדיר 90 קילו-ניוטון-מטר ואת השאר נשאיר אפסים.

4. אנליזה ע”י משימת Column Calculation

במשימה זו אנו מגדירים את קומבניציות העומסים והתחשבויות נוספות בעת החישוב לתכן העמוד:

• סטיות ביצוע (Imperfections): ניתן להגדיר את כיווני ההתחשבות או להזניח אותן לחלוטין.
• זחילה (Creep): ניתן להגדיר את ההתחשבות בזחילה ואת המקדמים.
• מצבי העמסה (Load Cases): ניתן להגדיר את קומבינציות העומסים לתכן ואת המקדמים להכפלה לפי התקן.

את מקדם אלפא ניתן לשנות כדי שיתאים לתקן הישראלי, תחת לשונית “Control Values“.

5. תכן עמוד ע”י משימת Column Design

במשימה זו נגדיר את ההתחשבויות שנרצה לקחת בחשבון בעת ביצוע תכן העמוד:

• שיטת התכן (Design Method): ניתן לבחור מתוך שתי שיטות כאשר “Nominal Curvature Method” היא שיטה פשטנית ומקורבת להתחשבות השפעות מסדר שני, ושיטת “General Method” היא השיטה לחישוב השפעות מסדר שני לפי אנליזה לא-לינארית. ניתן לקרוא עוד אודות השיטות בתקן האירופאי. קיימת הפניה בחלון המשימה לסעיפים בתקן.
• מערכת מבנית (Structural System): נבחר ב-Cantilever מאחר ובדוגמה נתון עמוד זיזי.
• זחילה (Creep): ניתן להוסיף התחשבות בזחילה ע”י סימון האפשרות בשם המתאים.
• סטיות גיאומטריות (Geometrical Imperfections): מומלץ להוסיף התחשבות בסטיות גיאומטריות לחישוב.

⚠️ הערה: תחת לשונית “Output” ניתן להתחשב בהשפעות מתקדמות מסדר שני ע”י סימון האפשרות “Method A” לפי התקן האירופאי.

6. תכן מתקדם לעמידות אש (Column Fire Design)

כדי להתחשב גם בעמידות אש ולהריץ אנליזה מתאימה לעמוד, ניתן לחשב גם את משימה זו.