بررسي اثر بازشو بر رفتار ديافراگم‎هاي مركب فولادي- بتني در سازه‎هاي فولادي كوتاه مرتبه

Study Of The Effect Of Opening On The Behaviour Of Composite Steel-Concrete Diaphragms In Low-rise Steel Structures

ديافراگم‎هاي كف، علاوه بر تحمل بارهاي ثقلي و انتقال اين بارها به اعضاي قايم سازه‎اي، وظيفه‏ي جمع‎آوري نيروهاي جانبي و توزيع آن‎ها بين سامانه مقاوم جانبي را بر عهده دارند. بنابراين درك رفتار درون‎صفحه‎اي ديافراگم‎ها براي تحليل و طراحي سازه‎ و هم‏چنين به‏دست آوردن عملكرد بهينه‎ي لرزه‎اي داراي اهميت است. به‏اين منظور در اين مقاله، براي بررسي اثر بازشو بر رفتار ديافراگم‏هاي مركب فولادي – بتني در سازه‏هاي فولادي كوتاه‏مرتبه، سازه‎هاي فولادي از يك تا شش طبقه، با نسبت‎هاي ابعادي 1، 3 و 5 و سطوح مختلف بازشو توسط نرم‎افزار ETABS طراحي شده‎اند. پس از تحليل ديناميكي طيفي، نتايج حاصل نشان مي‏دهند كه در سازه‏هاي مورد مطالعه فرض صلب بودن ديافراگم، به‏ويژه در طبقات پاييني، تا حدودي نامناسب به نظر مي‏رسد و در سازه‏هاي با نسبت‏هاي ابعادي 1، 3 و 5 به‏ترتيب طبقات اول، اول و دوم، و اول الي چهارم به‏صورت انعطاف‏پذير عمل مي‏نمايند. هم‏چنين ديافراگم‏هاي داراي سطح مشاركت بين 20 الي 50 درصد بازشو، انعطاف‏پذيري بيش از حد انتظاري نشان مي‏دهند و در صورت وجود بازشوهاي با مساحت بيش از 20 درصد سطح ديافراگم، بسامد سازه‎ها به‏صورت چشم‏گيري افزايش يافته و لزوم تفكيك سازه را به چند بخش ايجاب مي‏نمايد.

The most important function of structural diaphragms is to support and transmit gravity loads to vertical structural elements such as columns. In addition, diaphragms play an important role in collecting lateral loads at specific elevations and distributing them to the lateral resistance system. Thus, in-plane behaviour of diaphragms can be considered for structural analysis and design of structural elements and securing the optimum seismic performance of the structure. In order to investigate structural behaviour of composite steel-concrete diaphragms in low-rise steel structures, one to six storey steel structures with planar aspect ratios of one, three and five with different areas of openings have been analysed by the ETABS code. Results from response spectrum dynamic analysis indicate that the assumption of rigid diaphragms in the studied structures, in particular in the lower floors, is inappropriate. Diaphragms with openings of 20 to 50 percent of area have a flexible behaviour. An opening area of more than 20 percent increases the natural frequency of the structure; hence, necessity for an expansion joint.