علوم و مهندسی زلزله
سال:1399 | دوره:17 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

بی شک یکی از اعضای اصلی و مؤثر در سازه های ساختمانی، سقف می باشد که نوع اجراء این قسمت از سازه نقش بسزایی در سرعت و کیفیت کل سازه خواهد داشت. استفاده از مصالح قدیمی و روش های سنتی ساخت، دیگر جوابگوی سرعت مورد نظر و نیازهای طراحی نمی باشد. در این تحقیق سعی شده است علاوه بر معرفی ساختار سقف یوبوت، رویکرد مقایسه ای از نظر عملکرد سازه ای با دیگر سقف های متداول نظیر سقف عرشه فولادی، دال بتنی و کوبیاکس ارائه گردد. بدین منظور پس از اطمینان از نتایج مدل سازی با استفاده از نرم افزار اباکوس، به مدل سازی نمونه های عددی و مقایسه آنها با سایر سقف های متداول پرداخته شده است. نتایج حاصل نشان دهنده این است که با مقایسه دال های بتنی مشاهده می شود که با افزایش مقاومت فشاری نمونه ها مقدار بار نهایی تسلیم افزایش یافته ولی بعد از نقطه تسلیم شکست نمونه ها آنی بوده و سپس ظرفیت باربری به ازای جابجایی یکسان ثابت مانده و با کاهش 30 درصدی تعداد یوبوت ها و با افزایش 20درصدی مقاومت فشاری، مقدار ظرفیت باربری در حدود32/22درصد افزایش یافته است. با مقایسه این نمونه ها با حالت بدون کاهش تعداد یوبوت ها مشخص می شود که تقریبا به ازای هر نمونه مشابه، مقدار ظرفیت باربری 10 درصد افزایش یافته است. همچنین سقف یوبوت نسبت به سایر سقف ها دارای سختی و ظرفیت باربری بیشتری می باشد و دال بتنی نیز دارای کمترین ظرفیت باربری در جابجایی های یکسان بوده و عملکرد سقف عرشه فولادی با سقف کوبیاکس نیز از نظر ظرفیت باربری نزدیک هم بوده ولی از نظر میزان سختی یا شیب منحنی نیرو-جابجایی، سقف کوبیاکس سختی بیشتری از خود نشان داده است.

یکی از عوامل مؤثر در فرآیند طراحی ساختمان ها، چگونگیِ کنترل و مدیریت نیروی زلزله برای دستیابی به مقاومتِ لرزه ای مطلوب، در عینِ رعایت شکل پذیریِ مناسب می باشد. در این راستا، به کارگیریِ سیستم های مهاربندیِ مختلف در سازه ی ساختمان های بلندمرتبه، نظیر دیوار برشی هایِ فولادی و بتنی از راهکارهای متداول است. لذا در این پژوهش، یک بار با در نظرگرفتن اندرکنش خاک-سازه و بار دیگر بدون لحاظِ این اندرکنش بر روی دو سازه ی 10و 15 طبقه، در حالات وجود دیوار برشی های فولادی و بتنی، مدل هایِ مختلفی در نرم افزار ABAQUS به روش تحلیلِ غیر خطی بررسی شدند. به همین منظور با مدل سازیِ سازه های مذکور در نرم افزار، تأثیرِ استفاده از دیوار برشی هایِ فولادی و بتنی، با لحاظِ اثر اندرکنشِ خاک-سازه و بدون آن تحلیل شدند. نتایجِ حاصل از مدل سازی ها برای سازه 10 طبقه نشان داد که عملکرد سازه با دیوار برشی فولادی بهتراز دیوار برشی بتنی می باشد. هم چنین نتایج به دست آمده برای سازه 15 طبقه نیز نشان داد که عملکرد این سازه با دیوار برشی فولادی بهتر از دیوار برشی بتنی بوده است. به طور کلی، نتایج نشان داد که دیوار برشی فولادی رفتارِ بهتری را نسبت به دیوار برشی بتنی از خود نشان می دهد. در مجموع به دست آمد که با لحاظ نمودنِ اندرکنش خاک-سازه در مدل سازی هایِ انجام شده برای هر دو نوع سازه، خروجی ها به واقعیت نزدیک تر می شوند.

با افزایش جمعیت اهمیت ایجاد ساختمان های بیشتر در مدت کوتاه و با هزینه کم، مانند سازه های پیش ساخته بیش از پیش نمایان می شود. به همین منظور در این مقاله با استفاده از نرم افزار SAP2000-14، سه قاب بتنی 2، 4 و 6 طبقه به صورت دو بعدی با در نظرگیری اتصالات به صورت مفصلی، نیمه صلب و گیردار، که دارای 5 دهانه با ابعاد 4 متر برای چشمه وسط و ابعاد 5 متر برای دهانه های کناری می باشد، طراحی شدند. بدین ترتیب در دهانه های 4 متری وسط قاب بادبند فولادی X شکل تعبیه شده است. سپس با انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی تأثیر عواملی نظیر تعداد طبقات و صلبیت اتصالات بر ضریب رفتار مورد بررسی قرار گرفته، سپس خود ضریب رفتار برای این قاب ها محاسبه شده است. نتایج نشان داد با افزایش گیرداری اتصال و ارتفاع سازه مقدار ضریب رفتار نیز افزایش می یابد.

در طرح لرزه ای سازه ها، تعیین تعداد و موقعیت دهانه های مهاربندی با توجه به طرح معماری در پروژه ها معمولاً با مشکل مواجه می شود. این موضوع باعث شده در مواردی انتخاب بهترین موقعیت و تعداد دهانه های مهاربندی مشکل بوده و بویژه در قابهای دوگانه به اختلاف در تعیین نیروهای طراحی اعضاء مجاور آنها (ستونها) گردد. از الزامات طرح لرزه ای سیستم های باربر جانبی کنترل ستونهای مجاور دهانه های مهاربندی برای ترکیب بار زلزله تشدید یافته می باشد که تابعی از ضریب اضافه مقاومت سازه است. این تحقیق به دنبال ارائه و معرفی بهترین مدل سازه ای درمورد تعدادوموقعیتدهانههایمهاربندی در یک سیستم سازه ای با سیستمدوگانهقابخمشیومهاربندبرونمحورفولادی می باشد. علی رغم کنترل رابطه زلزله تشدید یافته در مدلهایی که ستونها از 2 جهت به مهاربندها متصل هستند و نیروی زلزله از هر 2 راستا به ستون وارد می شود تعداد مفاصل خرابی (از CP گذشته) نسبت به مدلهایی با مهاربندهای پراکنده میزان قابل توجهی افزایش می یابد. از آنجایی که افزایش نیروی محوری در این ستونها باعث کاهش ظرفیت خمشی آنها می شود که به علت وجود لنگر خمشی در قاب های دوگانه امری اجتناب ناپذیر است، این ستونها بسیار زودتر از ستون های دیگر دچار خرابی ترد و عبور از آستانه فروریزش می شوند. بنابراین پیشنهاد می گردد مانند نشریه 360، کنترل این ستونها در زلزله تشدید یافته صرفاً بر اساس نیروی محوری نبوده بلکه اندرکنش نیروها بررسی گردد.

اتصالات تأثیر به سزایی درروند استهلاک انرژی در سازه و رفتار آن در برابر بارهای غیرعادی که اغلب منجر به پدیده خرابی پیش رونده می شوند دارند؛ از همین رو به مطالعه تأثیر تغییر مشخصات مکانیکی و هندسی بر روی اتصالات قاب های خمشی فولادی در برابر خرابی پیش رونده در این تحقیق پرداخته شده است در این راستا پارامترهای متغیر شامل نوع اتصال تیر به ستون (اتصال گیردار مستقیم تیر با مقطع کاهش یافته یا RBS و اتصال خمشی یا FF)، نوع فولاد مورد استفاده در محل اتصال تیر به ستون (فولاد نرمه ساختمانی St37 و فولاد با آلیاژ پایین Steel LY 160) و محل حذف ستون در طبقات (بدون حذف و حذف ستون در طبقات همکف، دوم و چهارم) می باشند. تحقیقات بر روی قاب فولادی شش طبقه با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS و روش مسیر جایگزین صورت گرفته است اعتبار سنجی روش المان محدود با استفاده از شبیه سازی عددی یک قاب فولادی انجام شده و تطابق مناسبی مشاهده گردید مهم ترین نتایج حاصل نشان می دهد در قاب هایی که در محل اتصال از فولاد با نقطه تسلیم پایین استفاده شده است بهترین عملکرد از جنبه نسبت تقاضا به ظرفیت (DCR) تیرهای پیرامون محل حذف متعلق به قاب های دارای اتصالات FF است.

امروزه استفاده از دیوار برشی فولادی بدون سخت کننده توصیه می شود. یکی از نوآوری های دیوار برشی فولادی، استفاده از ورق های موج دار به جای ورق های ساده است. بنابراین برای به تعویق انداختن وقوع کمانش از ورق های موج دار استفاده می شود. در این تحقیق، با توجه به اهمیت موضوع، برای اطمینان از صحت مدل سازی، نمونه ی آزمایشگاهی چوی و پارک برای راستی آزمایی انتخاب و پس از اطمینان از درستی نتایج، تعداد 8 نمونه ی دیوار برشی فولادی با ورق موج دار توسط نرم افزار آباکوس (ABAQUS) مدل سازی گردید. در این نمونه ها به بررسی پارامترهایی از قبیل ضخامت ورق فولادی، نسبت طول به عرض ورق (a/b) و تغییر مشخصات هندسی المان های محیطی پرداخته شده است. نتایج عددی نشان دادند که پایداری چرخه های منحنی هیسترزیس در نمونه با ضخامت ورق 8 میلی متر ثابت نبوده، به طوری که در گام های آخر بارگذاری، افت مقاومت و کمانش موضعی در چرخه های بارگذاری مشاهده شده است. از نظر عددی می توان گفت که نمونه با ضخامت ورق 8 میلی متر نسبت به نمونه هایی با ضخامت ورق های 4 و 6 میلی متر دارای بیشترین ظرفیت باربری می باشد. تأثیر المان های مرزی در عملکرد نمونه ها ناچیز بوده است. در نهایت مشخص شد که با افزایش طول ورق نسبت به ارتفاع آن، میزان شکل پذیری افزایش قابل توجهی یافته است.