بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از دیوارهای آجری از اوایل قرن بیستم غالبا به صورت غیر مسلح جهت پرکردن داخل قابها استفاده میشد که در این نوع سازه دیوار فقط نقش محافظت داخل ساختمان در برابر عوامل جوی و زیبایی را بعهده داشته و از نقش وقابلیت آن در رفتار لرزه ای قاب های بتنی استفاده ای صورت نمی گرفت .تجربیات حاصل از زلزله های گذشته و تحقیقات انجام گرفته حاکی از آسیب پذیری قاب های بتنی مسلح و تغییر رفتار قابهای شامل میانقاب در زمینلرزه بوده است علاوه بر این از نقش میانقابها در تقویت و بهینه سازی سازه های موجود نیز میتوان بسیار بهره برد .
در این تحقیق بدین منظور تعدادی ساختمان بتنی با پلان متقارن و دارای قاب خمشی و همسان ولی دارای طبقات مختلف دارد و شامل میانقاب - با میان قا ب هایی از جنس بتن و آجر - و بدون میانقاب در نظر گرفته شده است و مقایسه شده و میزان جابجایی ،جابجایی نسبی طبقه ،برش پایه و نیروی محوری ستون ها در حالت های مختلف چیدمان میانقاب در پلان با هم مقایسه گردیده است.در این تحقیق از نرم افزارETABS2000 در مدل سازی قاب خمشی و قاب میان پر - بصورت المان قطری فشاری - استفاده گردید[4] و مجموع نتایج در قالب منحنی ها و جداول مربوطه ارائه شده است.
-1 مقدمه
در ساختمان های بلند بتنی ،کنترل نیروی جانبی زلزله از اهمیت خاصی برخوردار می باشد و برای کنترل و مهار نیروی جانبی زلزله از سیستم های ترکیبی استفاده می شود ،یکی از این سیستم ها ی سازه ای ،سیستم ترکیبی - قاب خمشی+میانقاب - بوده که در این تحقیق در ساختمان های مدل شده استفاده شده است. [2] قاب میان پر - میانقاب - شامل مجموعه ای از ستونها وشاه تیرهای بتنی یل فولادی با پرکننده های آجری یا بتنی است . پرکننده ها اضافه بر نقش کاربردی جداکننده فدیوار خارجی،دیوار اطراف،پله ها وآسانسور وعبورگاه تاسیسات ،به عنوان مهاربندیهای مقاوم در برابر بارهای افقی نیز عمل می نماید .
در مناطف غیر لرزه خیزی که باد هم حائز اهمیت می باشد قاب های بتنی با پرکننده های آجری از متداولترین فرمهای سازه های بلند می باشد .آسانی اجرا و وجود مهارت کافی در ساخت ،این نوع سازه را بعنوان یکی از سریعترین وکم هزینه ترین فرمهای سازه ای ساختمان های بلند شناسانده است. برای بد ست آوردن نتایج مطلوب از قرار گیری میان قاب ها در ارتفاع و پلان سازه با توجه به هم محوری میان قاب ها با محور ستون ،نحوه آرایش میان قاب ها در پلان در دو حالت -1 قرار گیری میان قاب در طرفین سازه -2 متمرکز کردن میان قاب ها به سمت مرکز جرمی سازه ،مورد بررسی قرار گرفته شده است .در ادامه با افزایش ضخامت میان قاب ها عملکرد سیستم ترکیبی سازه از لحاظ چند ین فاکتور از جمله جابجایی نسبی طبقه - دریفت - بررسی شده است.[6] بدلیل منظم بودن سازه در پلان و همچنین ارتفاع بیش از 50 متر در مدل های مورد بررسی ،از تحلیل دینامیکی طیفی استفاده شده است. [1]
-2آیا واقعاً توجه به نقش میان قابها ضروریست ؟
میان قابها معمولاً بسیار سنگین بوده و باعث می شوند که نیروی اینرسی زلزله وارد به سازه بالا باشد . پس منطقی است که از آنها استفاده مفیدی جهت تحمل نیروی جانبی به نحو مطلوب به عمل آید . همچنین چه بسیار میانقابهایی که در محاسبات ما منظور نمی گردد به علت سختی زیادشان باعث می شوند که مرکز سختی طبقه با آنچه در طراحی فرض شده است بسیار متفاوت بوده و در نتیجه عملاً ساختمان مستعد پیچش غیر منتظره شود . پس حتی در صورت بها ندادن به مقاومت این آلمانها حداقل باید آنها را در محاسبه مرکز پیچش به حساب آورد .
از سوی دیگر وجود میانقاب در یک یا چند دهه متوالی و خالی ماندن سایر دهانه باعث می شود که عمده نیروی زلزله جذب این قسمت شده و سایر دهانه ها بی اثر گردند . این تمرکز نیرو موجب عکس العمل شدید میانقاب در برابر قاب شده و بخصوص در قابهای بتنی ، ستون بتنی را در محل اتصال خرد می کند در حالی که با آگاهی از کم و کیف چنین رفتاری می توان ستون را به نحو مقتضی تقویت نمود .
-3 مطالعات پیشین در مورد اثر بار بر روی ستونها و میانقابها
- استافورد اسمیت* در سال 1968 اثر بار گسترده یکنواخت قائم را که روی تیر بالایی یک قاب فولادی یک دهانه و یک طبقه اعمال شده بود و از نظر سختی جانبی و مقاومت جانبی قاب مرکب تحت آزمایش قرار دارد . و افزایش قابل ملاحظه ای در مقاومت جانبی قاب مرکب تحت آزمایش قرار دارد . و افزایش قابل ملاحظه ای در مقاومت جانبی قاب مرکب بر حسب نسبت ابعادی میانقابها مشاهده نمود .
این افزایش در مقاومت جانبی برای بارهای قائمی که 40 تا 60 درصد بیشتر از مقاومت فشاری قائم میانقاب نبود مشاهده شد . برای بارهای بالاتر ، پارامتر کنترل کننده ، مقاومت فشاری میانقاب می باشد و لذا مقاومت جانبی قاب مرکب کاهش می یابد.
- تیروونگادام [13 ] با شبیه سازی قابهای مرکب متوجه شد که که حضور بارهای قائم روی تیر موجب افزایش طول تماس بین قاب و میانقاب شده و در نتیجه میانقاب سهم بیشتری در مقاومت و سختی کلی سیستم ایفا می کند ، لذا با افزایش طول تماس سختی و مقاومت سیستم افزایش پیدا می کند .
- همچنین والیاسیس و استایلند در سال 1989 درباره نتایج خود روی قابهای بتن مسلح پر شده از میانقاب با مصالح بنایی آجریی گزارش نمودند که یکی از پارامترهای مورد بررسی آنها وجود بار محوری فشاری در ستونهای قاب بود . نیروی محوری در ستون در دو حالت صفر و یا 80 کیلو نیوتن انتخاب شده بودند . آنها متوجه شدند که وجود فشار محوری در ستونها همواره باعث افزایش قابل ملاحظه ای در مقاومت جانبی قاب مرکب به میزان 100 درصد می گردد .
-4 فرضیات و مدل سازی با توجه به اینکه نتایج بدست آمده از مدلها با هم مقایسه میشوند
بارگذاری آنها باید یکسان در نظر گرفته شود ،همچنین تحلیل مدلهای مورد بررسی با توجه به ارتفاع بیش از 50 مترسازه، طبق آیین نامه 2800 ایران،تحلیل دینامیکی طیفی[1] می باشد.در این تحقیق از دو گروه ساختمان با تعداد طبقات 20و25 طبقه با سیستم اسکلت قاب خمشی با شکل پذیری ویژه و سیستم سقف تیرچه بلوک با ضخامت 25 سانتی متر استفاده شده است که این مدلها فاقد هر گونه نا منظمی بوده و هیچ تغییری در چشمه و صفحه اجزای باربر جانبی آنها وجود ندارد.
در مدل های مورد بررسی ST معرف تعداد طبقات و MG معرف سازه با میان قاب بوده وعدد داخل پرانتز ضخامت میان قاب را نشان می دهد. منطقه فرض شده از نظر پهنه بندی زلزله با خطر نسبی خیلی زیاد و ساختمان از نظر اهمیت در گروه با اهمیت متوسط قرار دارد همچنین نوع زمین در این تحلیل از زمین نوع دوم با زمان تناوب 0/5 ثانیه و ضریب رفتار ساختمان با توجه به سیستم انتخابی R=11 در نظر گرفته شده است .
-5 بررسی نتایج
مدلهای مختلف ساختمان 20و25 طبقه با سیستم ترکیبی از نظر چند ین فاکتور از جمله جابجایی نسبی طبقه مورد بررسی و مقایسه قرار داده و در جداول و نمودارهایی نشان داده شده است و در ادامه سیستم سازه ای را با افزایش ضخامت میان قاب و همچنین نحوه آرایش میان قاب ها در پلان مورد بررسی قرار داده شده است .[6]
بتنی تحت زلزله EY
همانطور که مشاهده می شود در نمودار بالا سه حالت جابجایی سازه با سیستم های متفاوت نشان داده شده است و نتیجه می گیریم که درصد کاهش جابجایی سازه در حالت های مختلف سازه با میان قاب و بدون میان قاب به این صورت می باشد که در سازه با میان قاب ضخامت 20 سانتیمتر درصد میزان کاهش جابجایی حدود 20 درصد و در سازه با میان قاب ضخامت 30 سانتیمتر حدود 23 می باشد که نشان دهنده این است که تغییر ضخامت میانقاب تاثیر چندانی بر در صد کاهش جابجایی سازه ندارد.
