بررسی رفتار سیستم سازه خرپای پله

لینک دریافت خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  قابل ویرایش پرینت

تعداد صفحات: 20

بررسی رفتار سیستم سازه خرپای پله‌ای

چکیده:

سیستم سازه پله (staggreed truss) سیستمی که تازگی جانب مهندسین سازه کشورهای عربی توجه استفاده قرار گرفته است.در تحقیق ابتدا خصوصیات هندسی معماری سیستم سازه خرپاهای پله توصیف سپس عملکرد سیستم مدلسازی المان محدود مطالعه قرار گرفته است.در مطالعه میزان تغییر مکان جانبی نسبی طبقات،نیروی کششی پی (uplift) همچنین وزن فولاد مصرفی اسکلت سیستم سایر سیستم رایج اسکلت فولادی (قاب‌های خمشی قابهای باد بندی)مقایسه شده است.

1- مقدمه

به منظور دستیابی یک سیستم کار ارایی بیشتر مفابله بارهای جانبی توام تحمل بارهای قائم همچنین تغییر دادن فضای معماری رسیدن یک فضای بزرگ بدون ستون میانی،نظریه اولیه سیستم خرپای پله ای(شکل 1)ابتدا توسط تیم معماری مهندسین عمران دانشگاه M.I.T. دهه 1970 میلادی معرفی شد[1] اما دلیل عدم امکان شناخت دقیق رفتار سیستم که ناشی محدودیتهای تحلیل محاسباتی ، چندان توجه قرار نگرفت . پیشرفتهای حاصل شده درسالهای اخیر درعلم تئوری سازه بخصوص روشهای عددی همچنین علاقه مهندسین ارشیتکت فضاهای باز ، سیستم چندی قبل مجددا توجه خاص قرار گرفته . سیستم کنون ساخت انواع گوناگون سازه نمیه مرتفع (15 20 طبقه) مثل هتلها ساختمانهای مسکونی خوابگاه‌ها بیمارستان‌ها دانشگاهها کار رفته است.

2- خصوصیات سیستم خرپاهای پله ای

نظریه پایه سیستم خرپاهای پله که کل قاب سازه مقابله بارهای جانبی شکل یک تیر طره قائم رفتار کند . دراین حالت تمامی ستونها پیرامون سازه قرار گیرند عنوان بال تیر طره خر پاها بعنوان جان تیر طره عمل کنند . بدین ترتیب اسکلت سازه فقط دو ردیف ستون کناری خواهیم داشت که خرپاها مابین ستونها قرار خواهند گرفت . شکل (2) قرار گرفتن ستونها دیوارهای پیرامونی ساختمان ، ستونهای داخلی حذف شوند بنابراین عرض ساختمان هیچگونه ستونی موجود نخواهدبود . انجا که ترتیب قرار گیری خرپاها کل طبقه صورت یک میان بین ستونها باشد نتیجه یک فضای خالی دو دهانه بین دو خرپای مجاور هر طبقه ایجاد می‌شود. (شکل 3).

در جهت طولی ساختمان عمدتا سیستم قاب خمشی استفاده گردد محل قرارگیری پنجره‌ها بعد طولی ساختمان هیچ عضو سازه (مثل اعضای بادبندی ) قرار نگیرد . صورت اگر دو برش نمای طولی ساختمان محل دو قاب مجاور نظر بگیریم ملاحظه می‌شود که خرپاها قابهای متوالی صورت یک درمیان دهانه مجاور نصب شوند. همچنین خرپاها درهر قاب بصورت یک درمیان طبقات قرار گیرند. (شکل 4).

همانطور که شکل 4(ب ج ) ملاحضه شود اینکه خرپاها کل عرض ساختمان مسدود نکنند یک دهانه خالی وسط خرپاها تعبیه شود یک راهرو دسترسی درهر طبقه فراهم شود.

از دیدگاه معماری، یکی خصوصیات جالب سیستم بحث که طبقه همکف نیازی اجرای خرپا نیست توان نصب مهاربندی طبقه برش حاصل بارهای جانبی طبقات فوقانی پی سازه منتقل نمود . ازدیگرمزایای معماری وسازه سیستم خرپاهای پله توان موارد زیر اشاره کرد . [1] [2]:

ایجاد فضاهای خالی بدون ستون میانی فاصله بین دو خرپا کل عرض سازه اندازه دو دهانه جهت طولی ساختمان.

لنگر خمشی ناچیز ستونها ناشی بارهای ثقلی جانبی بدلیل عملکرد طره قاب ساختمان.

بدلیل قرار گیری ستون دیوارهای پرامونی ، فونداسونها فقط خطوط ستونها قرار گیرند که تواند تنها شامل دوپی نواری باشد . موضوع کاهش حجم قالب بندی هزینه مربوط دنبال خواهد داشت.

بدلیل اینکه بیشتر اعضای خرپاها ستونها حالات مختلف بارگذاری نیروهای محوری ایجاد میشود توان فولاد مقاومت بالا استفاده کرد درنتیجه وزن سازه کاهش داد.

از جهات مختلف ، طراحی یک سیستم خرپای پله طراحی سازه فولادی مرسوم ساده تر اغلب جزییات اجرایی تکراری هستند .

سرعت نصب اجرا.

3- بررسی عملکرد اجزای سیستم

3-1 سیستم سقف:

سقف ساختمان مابین عضو پایین یک خرپا عضو بالایی دو خرپای مجاور گسترش یابد بارهای ثقلی صورت یک طرفه خرپاها منتقل کند . اما مسیر انتقال بارهای جانبی سیستم خرپاهای پله بدین صورت که بارهای جانبی طریق کف ساختمان شکل یک دیافراگم تیر عمیق عمل کند عضو بالایی خرپای مجاور منتقل شوند.

نیروها سپس طریق اعضای جان خرپا که شکل دیوار برشی عمل کنند (یعنی سختی انها سختی جانبی ستونها بیشتر است) عضو پایینی خرپا منتقل میشوند . اما عضو پایینی هر خرپا، بارها نمی توانند مستقیما پایین منتقل شوند چون خرپایی درادامه عضو نمی باشد .بنابراین نیروهای برشی برش طبقه جمع شده توسط سیستم کف عضو بالایی خرپاهای مجاور منتقل میشوند.

بدین طریق بارهای جانبی مسیر رسیدن پای ساختمان ، مکررا توسط سیستم کف بین خرپاها عقب جلو رانده میشوند . درنتیجه سازه قادر خواهد یک قاب مهاربندی شده طریق خرپاهایی که بین دو موازی قرار گرفته اند کمک سیستم سقف فراهم سازد. بدین ترتیب سیستم کف باید فراهم کردن مقاومت وسختی دورن صفحه‌ای لازم طراحی شود تنش برشی خمشی ناشی بارهای افقی خوبی تحمل نماید.

نو.ع سیستم کفی که سیستم خرپاهای پله بکار میرود معمولا توسط عوامل اقتصادی محل اجرای پروژه تعیین گردد . سیستمهای گوناگونی کف توانند بکار گرفته شوند جمله سقف مرکب، ‌دال بتنی جا پیش ساخته سقف بتنی پیش ساخته مجوف .

اتصالات سیستم کف خرپاها باید قادر انتقال مستقیم بارهای ثقلی برشی درون صفحه‌ای باشد . برش درون توسط اتصالات برگشیر اعضای افقی خرپا منتقل میشود اتصالات بگونه طراحی شوند که برش جهت عرض ساختمان رابطور مناسب طول اعضای بالاو پایین خرپاها توزیع کنند.