بخشی از مقاله
خلاصه
یکی از موضوعات مهم در طراحی ساختمان های بلند مرتبه علاوه بر بحث سیستم باربری جانبی، معماری خارجی ساختمان است بر همین اساس انتخاب یک سیستم مناسب سازه ای که بتواند علاوه بر ویژگی های سازه ای نظیر شکل پذیری ، سختی و مقاومت ، معماری قابل توجهی داشته باشد نیز از مهمترین اصول در زمینه بناهای بلند مرتبه است زیرا پارامترهای سختی ، شکل پذیری و مقاومت سازه با تغییر نوع سیستم باربری جانبی به میزان نسبتا زیادی تغییر پیدا میکند و انتخاب سیستم سازه ای که بتواند از نظر معماری نیز جالب توجه باشد امری اجتناب ناپدیر است به همین منظور در این پژوهش سیستم های سازه ای لوله ای و شبکه قطری و شبکه های شش ضلعی لانه زنبوری در سازهه های 30 طبقه مشابه در پلان ، ارتفاع ، بارگذاری و ...
در نرم افزار SAP 2000 مدلسازی شده و پس از محاسبات ضرایب زلزله بر سازه های مذکور - توسط برنامه نوشته شده در محیط نرم افزار متلب بر اساس آیین نامه - 2800 تحلیل های استاتیکی و دینامیکی خطی و استاتیکی غیر خطی - پوش آور - به ترتیب بر روی سازه های مذکور انجام شده و مزایا و معایب و برتری های نسبی این سیستم های باربری جانبی در سازه های ذکر شده بر اساس پارامترهای سختی ، تغییر مکان های نسبی ، شکل پذیری و مقاومت با یکدیگر مقایسه میگردد. اهمیت این مقایسه در این است که بر اساس یافته های حاصل از آن میتوان سیستم باربری جانبی مناسب را بر اساس خطر لرزه ای در محل احداث بنا تعیین کرد نتایج حاصله از تحلیل های بالا نشان میدهند که سازه های شبکه قطری و شیکه شش ضلعی سختی بالاتری نسبت به سازه لوله ای دارند اما میزان شکل پذیری آنها از سیستم لوله ای کمتر است .
مقدمه
توسعه سریع مناطق پر جمعیت شهری و در نتیجه نیاز به فضای مناسب برای زندگی به طور قابل ملاحظه ای بر توسعه مناطق مسکونی شهری تاثیر میگذارد. قیمت بالای زمین ، پرهیز از زندگی در مناطق پر رفت و آمد شهرها و نیاز مبرم به حفظ فضای سبز شهری وحیات پایدار آن و ... همگی باعث میشوند تا سازه های مسکونی به سمت بلند مرتبه سازی پیش روند . با افزایش ارتفاع سازه ها ، اهمیت سیستم های باربری جانبی نسبت به سیستم های سازه ای که بارهای ثقلی را تحمل میکنند بسیار بیشتر میشود .
از جمله سیستم های مقاوم باربری جانبی میتوان به این موارد اشاره کرد : قاب صلب ، دیوار برشی ، سیستم قاب - دیوار ، سیستم لوله ای و سیستم لوله دسته بندی شده همچنین اخیرا از سیستم سازه ای به نام شبکه قطری که با توسعه تئوری سیستم لوله ای پدید آمده است در طراحی برخی سازه های بلند مرتبه به علت مزایای آن از قبیل کاهش وزن اسکلت سازه ای و جنبه های زیبایی و هندسه منحصر به فرد آن استفاده میشود .
معرفی سیستم های سازه ای بناهای بلند مرتبه
معرفی سیستم سازه ای لوله ای
یکی از سیستم های مقاوم در ساختمان های بلند که توسط فضلور خان توسعه داده شده است، سیستم لوله ای می باشد >1@ در این سیستم سازه ای ستونهای پیرامونی با فاصله ای نسبتا نزدیک - 3تا 6,1 متر - در دور تا دور ساختمان قرار میگیرند که توسط تیرهایی با عمق زیاد - بین 0,9 تا 1,5 متر - به یکدیگر متصل هستند و اتصال تیرها و ستونها در این قاب پیرامونی گیردار است و تمامی نیروهای جانبی توسط این قاب محیطی تحمل میشوند و ستونهای داخلی با فاصله ای نسبتا زیاد از یکدیگر قرار گرفته و تنها برای مقابله با نیروهای ثقلی طراحی میشوند و تمامی اتصالات تیرها و ستونهای داخلی از نوع مفصلی است .
رفتار سیستم لوله ای تحت اثر بارهای جانبی مانند خمش یک طره توخالی می باشد که در اثر آن تارهای سمت مخالف نیروهای جانبی ، کوتاه شده و تارهای سمت نیروی جانبی، طویل می گردد. >5@این سیستم سختی جانبی و مقاومت پیچشی بالایی دارد اما به علت توزیع غیر یکنواخت نیرو در ستون های بال - عمود بر بار جانبی - لنگی برش خواهد داشت. اثرات لنگی برشی در لوله های قابی، استفاده از حداکثر ظرفیت سختی و مقاومت سازه را محدود کرده و لنگر مقاوم و صلبیت خمشی را کاهش می دهد . در شکل1 نمای کلی این سیستم سازه ای شرح داده شده است.
معرفی سیستم سازه ای شبکه قطری
سیستم شبکه قطری که با توسعه تئوری سازه های لوله ای پدید آمد ، نمونه خاصی از خرپای فضایی است که شامل شبکه ای پیرامونی است که از خرپاهای مثلث شکل ساخته شده است . سیستم شبکه قطری از تقاطع اعضای مورب و افقی ، شکل گرفته است .>5@ اعضای مورب در سیستم سازه ای شبکه قطری میتوانند نیروهای ثقلی به علاوه نیروهای جانبی را به دلیل ساختار و موقعیت شبکه مثلثی شان تحمل کنند زاویه اعضای مورب - ستونهای مورب - نقش کلیدی در سازههای با سیستم شبکه قطری ایفا میکند. منظور از زاویه بهینه در سازههای با سیستم شبکه قطری زاویهای است که به ازای آن حداقل مصالح در سازه مصرف شود و جابهجایی جانبی نیز کمتر باشد. بنابر مطالعات صورت گرفته توسط محققین این زاویه بهینه در حدود 60 تا 70 درجه است.
مدلسازی ، طراحی و تحلیل سیستم های سازه ای
در این پژوهش ما به بررسی و مقایسه دو سیستم سازه ای شبکه قطری و لوله ای با ابعاد هندسی و بارگذاری کاملا مشابه در نرم افزار - - 6$3 میپردازیم لازم به ذکر است که در تمامی مدلسازی ها فرض بر این است که فاصله بین دیوارها و تیرها و ستونهای سازه به گونه ای است تا اثر میانقاب ها حذف شود. همچنین اسکلت تمامی سازه ها فولادی هستند در جدول1 ابعاد و مشخصات سازه های مدلسازی شده آورده شده است .
