منابع مقاله درباره تحلیل طیفی، بهبود عملکرد، فضاهای باز

کاهش تعداد دیوارها در بالاترین تراز انجام پذیرد، هم لنگر و هم برش قاب کاهش داده می شود. در هر دو حالت مزبور، حذف دیوارها بر تغییرمکان بالای سازه تاثیر بسیار ناچیزی خواهد داشت و حتی ممکن است باعث کاهش مختصر تغییر مکان گردد.
بنابراین، روش عملی طرح دیوارهای کوتاه شده آن است، که ابتدا سازه را با تمام دیوارها و هسته ها (بدون قطع نمودن آنها) آنالیز نمود و سپس با استفاده از نتایج، دیاگرام تغییرمکان سازه را رسم و نقطه عطف خمش را پیدا کرد. سپس می توان، تعدادی از دیوار ها و هسته ها را در منطقه بالای نقطه عطف خمش و بدون کاهش سختی جانبی سازه، قطع نمود. با استفاده از توضیحات فوق، می توان گفت که درصورت نیاز به فضاهای باز بزرگ در طبقات میانی و یا در شرایط تغییر پلان سازه، قطع تعدادی از دیوارها یا هسته ها در صورتی که این کار در بالای نقطه عطف خمش صورت پذیرد. هیچگونه کاهشی در سختی جانبی سازه ایجاد نخواهد کرد.
2-9-خلاصهی تحقیقات پیشین در رابطه با چیدمان دیوارهای برشی
محققان و متخصصان در سرتاسر جهان، تلاش ها و تحقیقات زیادی در رابطه با طراحی و بررسی دیوارهای برشی، شکل آنها، و راه کارهایی برای بهبود عملکرد این سیستم سازه ای به عمل آورده اند.
هجل و چوپرا در تحقیقات خود با استفاده از تحلیل طیفی بیان کردند که در سیستمی که از لحاظ پیچشی سخت است، مود اصلی، حرکت جانبی است و مود دوم پیچشی است. بر خلاف این، در سیستم هایی که به لحاظ پیچشی ( انعطاف پذیر) نرم است، مود آن جانبی یا پیچشی نیست. در نهایت، برای سیستم های با فرکانس غیر مزدوج خیلی نزدیک بهم حرکت های جانبی و پیچشی مشابه است.[14]
تحقیقات گسترده ای بر روی عملکرد ساختمان های نامتقارن در محدوده الاستیک صورت گرفته است و قیود پیچشی آیین نامه ای برای آنها پیشنهاد شده است اما، تحقیقات محدودی بر روی پاسخ غیر الاستیک پلانهای نامتقارن صورت گرفته که همگی محدود به ساختمان های یک طبقه هستند.
نیکولاس باکاس در تحقیقات خود به بررسی اثر پیچش بر هزینه نهایی و هزینه طول عمر سازه پرداخته است. و بیان داشته است که اثر پیچش زمانی فعال می شود که مرکز جرم و مرکز سختی یک سیستم سازه ای بر هم منطبق نباشند و در این صورت سیستم، خروج از مرکز نامیده می شود. هنگامیکه چنین سیستمی تحت تحریک دینامیکی قرار بگیرد، نیروهای اینرسی بر مرکز جرم و نیروهای مقاوم بر مرکز سختی اثر می کنند. کوپل حاصله از این نیروهای خلاف جهت، اثر پیچشی ایجاد می کنند. بر همین اساس با بررسی طراحی الاستیک ساختمان نامنظم بتنی مسلح در 3 طبقه مشاهده کرد که با کاهش فاصله بین مرکز جرم و سختی از 133 سانتی متر به 2.26 سانتی متر، ستون های با مقطع کوچکتری در مدل بهینه استفاده شده است و در نتیجه آرماتورهای طولی کمتری مورد نیاز است.
هم چنین نتیجه گرفت، تاثیر خروج از مرکز بودن مرکز جرم نسبت به مرکز سختی، در پاسخ لرزه ای ساختمانها بسیار مهم است. کاهش دادن فاصله بین مرکز جرم و مرکز سختی به کاهش چشم گیر کرنش های پیچشی در المان های قائم منجر می شود. و بنابراین مشخصا طراحی مقرون به صرفه المان های سازه ای را نتیجه می دهد.
باخمن در کتاب خود به این قضیه اشاره کرده است که درصد بالایی از تخریب های ساختمانی، و حتی فرو ریزش ها بدلیل چیدمان نادرست ستون ها و دیوارهای برشی بوده است، زیرا به لرزش های ترکیبی پیچشیانتقالی سیستم سازه ای اجازه بروز داده است، که به دلیل محدودیت های معماری و آیین نامه ای این مشکل رایجی بین ساختمان های بتنی مسلح است.[15]
در تحقیقات مرتضایی و خیر الدین بر روی عملکرد دیوارهای برشی T شکل در مقایسه با دیوارهای مستطیلی، ساختمان های مورد مطالعه در ETABS و NONLACS آنالیز گردیده است و تحت ممان های مثبت و منفی، پارامترهای موثر بر روی رفتار دیوار برشی T شکل و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نحوه رفتار دیوار های برشی T شکل و مستطیلی با هم مقایسه شده است. نتایج تحلیل نشان می دهد، وقتی بال دیوار برشی T شکل در فشار قرار می گیرد، شکل پذیری بیشتری را دیوار برشی از خود بروز می دهد. همچنین یک دیوار برشی T شکل مقاومت جانبی بالاتری را نسبت به یک دیوار برشی با مقطع مستطیل داشته و سبب کاهش تغییر مکان و برش منفی در طبقات بالای ساختمان می شود. با توجه به عملکرد سه بعدی دیوار برشی T شکل، می توان آن را در دو جهت ساختمان به عنوان سیستم مقاوم در برابر زلزله مورد استفاده قرار داد.[16]
شمسایی و همکارانش در تحقیقات خود با هدف بهبود مقدار مصالح مصرفی و تغییر مکان جانبی، به بررسی چیدمان های متفاوت پانل های برشی سازه در ارتفاع پرداخته اند و هفت نوع چیدمان را در دو ساختمان 16 و 32 طبقه ای، از نظر تغییر مکان جانبی مقایسه کرده اند، و به این نتیجه رسیده اند که جا بجایی جانبی در اثر چیدمانی به شکل بادبندی در پانل های ارتفاعی، 70 تا 80 درصد نسبت به حالت متداول ثابت در ارتفاع، کاهش یافته است.این چیدمان ها را در شکل زیر مشاهده می شوند. بر اساس نتایج این تحقیق چیدمان های شماره 2و 3 بهترین عملکرد سازه ای از نظر تغییر مکان را داشته اند.[17]
شکل 3 )چیدمان های مختلف پانل های برشی
لی و همکارانش در تحقیقات خود به بررسی چیدمان و ارتفاع قطع مناسب دیوارهای برشی در یک سازه کاملا متقارن 18 طبقه پرداخته اند و زمان تناوب، برش پایه و جا بجایی انتهایی سازه را در هر کدام مورد مقایسه قرار دادند و به نتایج زیر رسیدند:
دیوارهای برشی خارجی در وسط اضلاع عملکرد بهتری دارند تا در گوشه ها
دیوار های برشی در بخش مرکزی ساختمان بهتر از دیوارهای خارجی عمل می کنند
فرکانس طبیعی ساختمان به هر دوی چیدمان و ارتفاع دیوارهای برشی وابسته است
چنانچه دیوارها تا انتهای ارتفاعی ساختمان ادامه نیابند نتایج مطلوبی در جا بجایی ساختمان مشاهده می شود.[18]
مرتضایی و خاتمی با مدل نمودن سه ساختمان بتن آرمه نامنظم با دیوارهای برشی در اشکال مختلف، رفتار هر یک از دیوارها، درصد جذب برش و تغییر مکان سازه در شرایط یکسان بارگذاری ثقلی و لرزه ای مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصل از این تحلیل ها نشان داده است که عملکرد دیوارهای برشی بالدار در کنترل تغییر مکان و جذب برش یسیار مفیدتر از دیوارهای برشی مستطیلی رایج در ساختمان ها می باشد. این امر بدین دلیل است که بال دیوارهای برشی بالدار با تاثیر گذاری همزمان در هر دو جهت رفتار سازه را تا حد زیادی بهبود می بخشد. کاهش تغییر مکان نسبی، جذب برش بیشتر و تولید برش منفی کمتر نسبت به دیگر اشکال دیوارها، دیوار برشی Z شکل را متمایز از سایر اشکال دیوار نشان می دهد.[19]
شکل 4)اشکال مختلف دیوار برشی
در تحقیقی که توسط خیر الدین و خاتمی صورت گرفته است، دیوارهای برشی U شکل و Z شکل را با هم مقایسه کرده اند. رفتار خطی آنها در سه ساختمان 12 و 16 و 20 طبقه منظم بررسی شده استو میزان جابجایی جانبی و برش منفی آن ها باهم مقایسه شده است. در تحلیل غیر خطی این مدل ها نیز به بررسی میزان مقاومت نهایی، شکل پذیری و بار ترک خوردگی پرداخته شده است. این تحلیل ها بیانگر این نکته بوده است که اگر از دیوار انتظار رفتاری غیر خطی باشد، دیوار برشی U شکل، نتایج مفیدتری نسبت به مدل Z شکل ارائه کرده است. در رفتار خطی، دیوار برشی Z شکل تا 10 درصد کمتر از دیوار U شکل، برش منفی بروز داده است. همچنین در این مدل از دیوار برشی، جابجایی جانبی تا 30 درصد کمتر از دیوار U شکل ارائه بوده است. دیوار U شکل ضمن جذب برش بیشتر از مدل Z شکل، شکل پذیری بیشتری را از خود بروز داده است.که با توجه به نوع پیکره بندی دیوار برشی U شکل، می توان از این دیوار برشی در محیط راه پله استفاده نمود و در باربری لرزه ای، انتظار رفتار غیرخطی بهتری داشت.[20]
3- فصل سوم- شناسایی الگوهای پر استفاده چیدمان دیوارهای برشی بتنی
شناسایی الگوهای پر استفاده چیدمان دیوارهای برشی بتنی
3-1 مقدمه
آنچه در این فصل میآید نتیجه بررسی الگوهای استفاده شده دیوارهای برشی در ساختمان های نیمه مرتفع میباشد. بدیهی است الگوهای استخراج شده نمی تواند تمام حالت های ممکن را پوشش دهد،ولی میتواند شوه های مناسبتری از قرار گیری دیوارهای برشی در ساخت ساختمان هایی با پلان نامتقارن را معرفی کند، که منجر به ساخت این ساختمان ها با استفاده مناسب تر از مصالح ساختمانی می شود.
برای انتخاب محل قرارگیری دیوارهای برشی در نظرگرفتن این نکات حائز اهمیت است که اولا قرارگیری دیوارهای برشی حتی المقدور متقارن باشد و دیگر اینکه فاصله قرار گیری این دیوارها از مرکز جر ، کم نباشد زیرا مشکل ناپایداری به همراه می آورد.
این دیوارها ممکن است بصورت دیوارهای خارجی یا داخلی و یا هسته هایی که محوطه آسانسور یا پله ها را در بر می گیرند ساخته شوند.پس به نظر نیمرسد که هیچ محدودیتی برای شکل هندسی سیستم های دیوار برشی وجود داشته باشد. شکل های مثلث، مستطیل، نبشی، ناودانی و I شکل با بالهای عریض از مثالهای آشنا در روشهای معماری بشمار می روند. متداول ترین شکل های اصلی در حلقه مرکزی شکل 1 آورده شده است.
سیستم های اصلی دیوار برشی را می توان به سیستم های باز و بسته تقسیم کرد، سیستم های باز از عناصر خطی انفرادی تشکیل می شوند و یا ترکیبی از چنین عناصری می باشند که یک فضای هندسی را بطور کامل محصور نمی کنند. شکل های L,X,Y,H,T مثال هایی از سیستم باز می باشند. در مقابل آن سیستم های بسته یک فضای هندسی را احاطه می کنند و شکل های متداول آن عبارتند از هسته های مربع، مثلث، مستطیل، و دایره ای.[7]
شکل 5) پلان برج سوث- واکر10،شیکا گو
شکل 6 ) پلان برج میگلین-بیتلر11، شیکا گو
شکل 7) پلان برج 29 طبقه ای در خیابان پنجم بروکلین، نیویورک
جهت آزمودن چیدمان های مختلف و مقایسه آنها از نقطه نظرهای گوناگون، چند الگوی برگزیده را بر روی پلان قرار می دهیم تا بتوانیم الگوهای چیدمانی خود را آزموده باشیم. در ادامه به معرفی الگوهای برگزیده شده جهت مدل سازی در این مطالعه، میپردازیم.
3-2- پلان مورد پژوهش
پلان با شکل ذوزنقه در شکل 8 دیده می شود. این پلان باتوجه به اینکه هیچگونه محور تقارنی ندارد، طبق دسته بندی آیین نامه در دسته سازه های نامنظم قرار میگیرد. این پلان باتوجه به بالا بودن احتمال ایجاد شکل ذوزنقه در زمین های تهران زیاد است به این شکل انتخاب شده است.همچنین می توان آن را نمایندهای از یک شکل چهارضلعی نامتقارن دانست.در تمام چیدمان های انتخاب شده، به جهت اینکه قابل مقایسه باشند سعی بر آن بوده است که سطح دیوارهای استفاده شده برابر باشند، که در این پلان از 4 دیوار تقریبا با دهانه 5.5 متری استفاده شده است.
شکل 8) پلان شماره 1، ذوزنقه نامتقارن
3-2-1- چیدمان شماره 1
در چیدمان شماره یک دیوارها به صورت شکل 9 میباشد. براساس پژوهش های پیش از این، به لحاظ میزان باربری، قرارگیری دیوار برشی بتنی در قاب های بیرونی و در دهانه های کنار هم در قاب ها، شیوه مناسبی است. قرار گرفتن دیوارهای برشی در امتداد یکدیگر(در صورت امکان) نقش بیشتری بر پیچش و تغییرمکان طبقات ایفا می کند.
هم چنین تغییر موقعیت دیوارها به محیط پلان اثر نیروی پیچشی را کمتر خواهد شد، تغییر موقعیت دیوار برشی به محیط پلان باعث پایین آمدن نیروی پیچشی شده و همچنین نیروی بلند کننده فنداسیون( -UP LIFT) نیز کاهش پیدا می کند.
شکل 9) چیدمان شماره یک

مطلب مشابه :  منابع و ماخذ پایان نامهمصرف کنندگان