رفتار كمانشي شبكه هاي دو لايه فضاكار تخت مختلط

Buckling behavior of composite double-layer space-grid structures

بمنظور شناخت بهتر از رفتار سازه اي شبكه هاي دو لايه تخت مختلط در مقياس واقعي و در ابعاد متفاوت، نتايج مطالعات تحليلي درخصوص تاثير لايه بتني بصورت عملكرد مركب با شبكه تخت دولايه فضاكار در رفتار كمانشي شبكه در اين مقاله ارائه شده است. ابتدا مشخصات هندسي مدلهاي اوليه به دهانه 15، 30 و60 متر به روش چگالي وزني تعيين شده و به منظور بهره‌گيري از قابليت هاي تحليلي نرم افزار آباكوس، مدل هاي انتخابي با المانهاي تير دراين نرم افزار مدلسازي شده اند. با انجام تحليل هاي خطي استاتيكي و كمانش الاستيك نه تنها رفتار اوليه و ظرفيت كمانش الاستيك مدلهاي سازه اي ارزيابي شده است بلكه مطالعات تكميلي و رفتار پس كمانش با در نظر گرفتن دو عامل غير خطي مصالح و هندسي صورت گرفته است. نتايج مطالعات انجام شده در اين تحقيق نشان داد اجراي دال بتني بطور متوسط 29/2 درصد صرفه جويي در مصرف فولاد و بيش از 61/24 درصد كاهش خيز در بر دارد. اين نتايج نشان مي دهد ظرفيت كمانش الاستيك كه يكي از شاخص هاي مهم در سازه هاي فضاكار بشمار مي رود با اجراي دال بتني روي مدل هاي سازه اي بطور ميانگين 93/62 درصد ارتقاء يافته است. نتايج تحليل‌هاي غيرخطي كه براي بررسي رفتار پس كمانش مدلهاي سازه اي صورت گرفته است نشان مي دهد، مركب سازي شبكه هاي دولايه ايده موثري است كه نه تنها ظرفيت اوليه اين مدلها را بطور متوسط بيش از 98 درصد نسبت به مدل هاي غيرمختلط ارتقاء داده بلكه با بهبود رفتار پس كمانش، مانع خرابي پيشرونده و شكست ناگهاني اين نوع سازه ها مي گردد كه خود يكي از ويژگي هاي مهم سازه هاي ايمن به شمار مي‌رود.

In order to better understanding the structural response of double-layer flat grids, the effects of using of a reinforced concrete (RC) topping in composite action with double-layer space-grid structures on the buckling behavior of such grids are studied. Both non-composite and composite flat grids (with and without any integral RC topping) with different span lengths are considered. The base models with span lengths of 15, 30 and 60 meters are initially selected and designed employing the well-known weight–density procedure. The finite element models are then developed in the ABAQUS environment with special consideration in the modeling procedure for beam type elements of pin connections at two ends in order to employ the capabilities of the software for buckling and post-buckling analyses. Elastic buckling analyses as-well-as non-linear analyses incorporating both the geometric and material non-linearities emphasizing the structural stability and post-buckling behavior are performed. It was found that the presence of a RC cover in composite action with double-layer flat grids can lead a decrease in the weight of steel around 29 % as-well-as maximum vertical deflection around 61 %. The presence of a RC layer can also improve the elastic buckling capacity up to 94 %. The results showed that the ultimate strength of such structures in composite state increases significantly. Finally, the RC layer can improve the post-buckling behavior which can lead an increase in the structural reliability from progressive failure or sudden loss of the structural strength.