مطالعه رفتار سازه هاي ساختماني با سقف ها و ديوارهاي متشكل از شبكه هاي دو لايه فضاكار

A Study of the Behavior of Building Structures Composed of Double Layer Grid Walls and Ceilings

در مقاله حاضر، به منظور بررسي امكان سنجي و شناخت نقاط ضعف و قوت كاربرد شبكه هاي دولايه فضاكار به عنوان سقف ها و ديوار ها در سازه هاي مسكوني، آموزشي، بيمارستاني، تجاري و اداري متعارف در مناطق لرزه خيز، از طريق مجموعه مطالعاتي تحليلي به روش‌هاي استاتيكي و ديناميكي، مدل هاي نمونه سازه هاي فضاكار مورد ارزيابي كمّي قرار داده شده اند. در ارتباط با مدل هاي سازه هاي ساختمانيِ يك طبقه نمونه اي كه منطبق با ملزومات روش‌هاي طراحي مبتني بر تنش هاي مجاز طراحي گرديده و مورد مطالعه تحليلي قرار داده شده اند، نتايج تحليل بار افزون حاكي از آن بوده‌است كه مي‌توان ضمن كاهش قابل ملاحظه وزن سازه، به سختي و مقاومت به مراتب افزونتري در مقايسه با نمونه سازه قاب خمشي فولادي متناظر دست يافت. همچنين نشان داده شده است كه با اعمال محدوديت نسبت لاغري بر تعدادي از اعضاي بحراني منتخب مي توان ميزان شكل‌پذيري سازه را به ميزان قابل ملاحظه اي ارتقا داد. در زمينه اهميت رفتار پس كمانشي اعضا نشان داده شده است كه ميزان شيب پس كمانشي منحني هاي رفتاري اعضا تاثير تعيين كننده اي در رفتار مجموعه سازه دارد. مقايسه نتايج تحليل ديناميكي غير خطي تاريخچه زماني تحت تاثير تحريك سه مولفه اي زمين لرزه با حالت تك مولفه اي حاكي از آن است كه صرفنظر نمودن از اثر مولفه قايم مي تواند قابليت اعتماد طرح را به طور قابل ملاحظه اي كاهش دهد. مقاومت قابل ملاحظه و شكل پذيري مطلوبِ حاصل از تحليل مدل سازه فضاكار با اعمال محدوديت نسبت لاغري در تعدادي از اعضا كليدي، تحت تاثير زمين لرزه آلتادنا با بيشينه شتاب مقياس شده به g 1.0 (شتاب ثقل)، نويد دهنده آن است كه با توجه به سبكي وزن، درجه نامعيني نسبتاً زياد و قابليت توليد انبوه صنعتي، سيستم سازه پيشنهادي به عنوان گزينه اي ذيربط در احداث سازه هاي ساختماني متداول فوق الاشاره در مناطق لرزه خيز به شمار آيد. بنابراين گسترش مطالعات نظري و آزمايشگاهي در اين زمينه مورد توصيه است.

In the present work, a feasibility study has been carried out in order to investigate the suitability of the use of skeletal double layer grid systems as the ceilings and walls of residential, educational, hospital, commercial and administrative buildings in seismic areas by a series of the nonlinear static as well as dynamic time history analyses of representative models. In the case of the sample single story buildings designed in accordance with the common Allowable Stress Design methods, the pushover analysis results have indicated that a lighter structure with higher stiffness and lateral load carrying capacity can be achieved compared with a similar building composed of the moment resisting frame system. It has been demonstrated that with the imposition of appropriate limitations on member slenderness ratios for a few critical members, the ductility of the structure can be improved considerably. Also, the influence of the slope of the post buckling curve representing the member behavior has been found to be remarkable. A comparison of the response of the structure under the influence of three translational components of ground motion with single component excitation has demonstrated the significance of the consideration of the vertical component of ground motion in the analysis and design of such building structures. With due consideration of the lightweight and high indeterminacy of the structural system under consideration, the preliminary investigation carried out here has revealed that the proposed system is a potential candidate for the mass production of common types of building structures in seismic areas and hence deserves further theoretical and experimental investigations.