بخشی از مقاله
چکیده
سیستم دالهای بتنی توخالی - کوبیاکس - نوع مناسبی از دالهای بتنی دوطرفه میباشد که با حذف مقادیری از حجم بتن باعث کاهش بار مرده و وزن سقف میگردد. این سیستم اغلب به دلیل سبک بودن در دهانههای وسیع اجراء میگردد. در سقفهای کوبیاکس کرههای پلاستیکی توخالی از جنس پلیاتیلن یا پروپلین جهت سبکسازی به کار برده میشود که با قرارگیری آنها در داخل بتن یک شبکهی حفرهای مانند در داخل دال به وجود میآید.
این نوع دالها به دلیل اجرا در دهانههای وسیع وضخامت کمتردر اثر تحرّکات انسانی و کارکرد دستگاههای تأسیساتی، لرزش و ارتعاش محسوسی در آنها پدید میآید که باعث احساس ناخوشایند ساکنین ساختمان میگردد. همچنین ایجاد بازشوها که در دال اجتناب ناپذیر بوده باعث کاهش سختی و صلبیت دالهای بتنی توخالی شده و مشکل لرزش و ارتعاش را افزایش میدهد.
بنابراین ابعاد و محل قرارگیری بازشوها در دالهای بتنی توخالی بسیار حائز اهمیّت بوده و بایستی در طرّاحی مورد توجّه جدّی قرار گیرد. در این تحقیق پس از مدل سازی دال بتنی توخالی - کوبیاکس - توسّط نرمافزار اجرای محدود ABAQUS فرکانس طبیعی این نوع دال با دال بتنی توپر مقایسه گردیده و سپس تاثیرابعادی بازشوها و محل قرارگیری آنها بر روی فرکانس ارتعاش دال بتنی مجوف - کوبیاکس - و همچنین کاهش جرم و عامل سختی - ممان اینرسی - به عنوان دو پارامتر تاثیرگذار در فرکانس ارتعاش سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج خروجی حاصل از تحلیل نرمافزار مورد بررسی قرار می گیرد. دراین مطالعه سعی گردیده است که ابعاد و محل قرارگیری بهینه بازشوها جهت کنترل ارتعاش و لرزش دالهای بتنی توخالی - کوبیاکس - ارائه گردد.
-1مقدمه
یکی از اجزای اصلی تشکیلدهندهی انواع ساختمانها، سقفهای بتنی هستند که نقش اساسی آنها انتقال نیروهای قائم و افقی ناشی از وزن مردهی سقف، سربارها و نیروهای باد و زلزله به تیرها و ستونها و دیوارهای باربر است.طرّاحان ساختمان سیستمهای متنوّعی را به منظور هر چه اقتصادیتر کردن آنها ابداع و اجراء کردهاند که صرفهجویی در مصرف بتن و فولاد، کاهش یا حذف قالببندی، بهبود روشهای ساخت و ارتقای کیفیت اجرای محورهای اساسی کوششهای انجام شده را تشکیل میدهند.
یکی از این نوع سیستمها، سیستم کوبیاکس میباشد. اساس طرّاحی تکنولوژی کوبیاکس مبتنی است بر سقف سازهای با ویژگی دال دوطرفه مشابه سقفهای دال بتنی دوطرفه مرسوم با این تفاوت که هستهی مرکزی در محلهایی که کاربرد سازهای ندارند با گویهای توخالی کروی جایگزین میگردد. در این سیستم با حذف بار مردهی غیرسازهای خاصّیت باربری دومحوره همچنان حفظ میگردد. همچنین با شکلگیری غشای بتنی مستحکم در قسمت فوقانی و تحتانی دال به همراه شکلگیری شبکهی تیرچههای داخلی در دو امتداد در اثر قراردهی گویها در سرتاسر فضای میانی دال بتنی میتوان باربری ناسبیم را برای این دال متصوّر شد.
ادامهی تمایل به سقفهای با دهانهی وسیع و بزرگ، پارتیشنبندیهای آزاد و افزایش لاغری دالهای بتنی احتمال افزایش ناراحتی و سلب آسایش ساکنین را توسّط لرزش و ارتعاشات سقفها در راث تحرکات و فعّالیتهای انسانی به همراه دارد. لرزش کف باعث احساس ناخوشایندی برای ساکنین ساختمان میباشد که با ترس از ریزش سقف همراه بوده و باعث نارضایتی ساکنین ساختمانهای مسکونی و اداری میباشد که منجر به اختلال در کیفیت زندگی مردم میگردد. پیشگیری از چنین مشکلی باید در مرحلهی طرّاحی سازهها و ساختمانها لحاظ گردد. بنابراین باید برای جلوگیری از ارتعاشها و لرزشهای مزاحم در کفها ساختاری در نظر گرفته شود. یک راه مقابله با این مشکل این است که با افزایش فرکانس طبیعی برای یک کف، ارتعاش آنبه سختی توسّط ساکنین احساس شود.
در طرّاحی و ساخت دالهای بتنی تخت، در نظر گرفتن بازشوها به دلایل مختلف از جمله عبور لولهها و کانالهای تاسیساتی، داکتهای تهویه، گرمایشهای هواساز، داکتهای الکتریکی، راه و پلّه و ایجاد نورگیر اجتنابناپذیر میباشد. اثرات بازشوها در رفتار دالهای بتن آرمه و تأثیر آن بر انعطافپذیری دالباعث شده است که توجّه اغلب مهندسین عمران و سازه به این موضوع جلب شود. یکی از عواملی که از صلبیت و سختی دالها میکاهد و باعث بروز رفتار غیرصلب در آنها میگردد، وجود بازشوها است، به طوری که از دو حیث میتواند باعث کاهش سختی در آنها گردداز. حیث اندازه یا به عبارت بهتر مساحت داکت یا بازشواز حیث محل و موقعیّت قرارگیری بازشو.
-2 مدلسازی عددی و تحلیل
در این تحقیق ضمن مقایسه فرکانس ارتعاش دال بتنی توخالی کوبیاکس نسبت به دال بتنی توپر سعی شده است تا تاثیر ابعاد مختلف بازشو و محل قرارگیری بازشوها برفرکانس اساسی دال بتنی مجوف - کوبیاکس - بررسی شده ودرنهایت ابعاد بهینه بازشو ومحل قرارگیری آنها جهت کنترل ارتعاش کف در سیستم سقف کوبیاکس ارائه گردد. از اینرو دال بتنی توخالی - کوبیاکس - متناسب با اهداف تحقیق توسط نرم افزار اجزای محدود آباکوس مدل سازی شده و مورد تحلیل فرکانسی قرار گرفته است، نوع تحلیل بصورت خطی بوده ونتایج حاصل ازتحلیل، جمع آوری و در نرم افزار Excel مقایسه وبررسی لازم صورت گرفته است. در طی فرآیند این تحقیق پارامترهای متعددی بکارگیری شده است که در ادامه متناسب با هر فرآیند تحقیق ارائه میگردد.
-3 مقایسه فرکانس طبیعی و عملکرد ارتعاشی دال توخالی کوبیاکس و دال توپر
برای بررسی عملکرد ارتعاشی دال بتنی مجوف - کوبیاکس - و دال بتنی توپر تعداد 12 عدد دال بتنی با ابعاد مختلف را توسط نرم افزار اجزای محدود Abaqus مدلسازی نموده و تحلیل فرکانسی بر روی آن ها انجام گردید. این تحقیقات با در نظر گرفتن 4 فرکانس اول و تمرکز بر روی فرکانس اساسی انجام شده است و سپس مقایسه فرکانس اساسی دال بتنی توخالی - کوبیاکس - با دال بتنی توپرصورت گرفته است. خواص مکانیکی بتن مورد استفاده و مشخصات هندسی دال ها به صورت مشروح در جدول شماره1و 2 ارائه شده است.
جدول شماره :1 خواص مکانیکی بتن جهت مدلسازی دال مجوف و توپر
جدول شماره :2 مشخصات هندسی نمونه های دال مجوف و توپر
پس از مدلسازی و انجام فرآیند تحلیل فرکانسی دال ها، نتایج به دست آمده از تحلیل اجزای محدود نرم افزار Abaqus برای انواع مختلف نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته و فرکانس اساسی دال توخالی - کوبیاکس - و دال توپر در نرم افزار Excel مقایسه شده است که در ادامه به آن می پردازیممقادیر. چهار مود اوّل به دست آمده از تحلیل فرکانسی دال ها در جدول 3 ارائه شده است. ضمناً برای اختصار دال کوبیاکس با CS و دال توپر با SS و فرکانس اساسی با 0نمایش داده می شود.
جدول :3 مقادیر فرکانس طبیعی چهار مود اوّل دال های مدل سازی شده
