بررسی انواع سیستم‌های ساختمانی

اشتراک گذاری در ...

1- آنچه در این آموزش خواهیم خواند…

در قسمت قبل به تعریف مقاطع فولادی در نرم افزار Etabs پرداختیم. حال به بررسی انواع سیستم‌های ساختمانی | آموزش نرم افزار ایتبس 2023 می‌پردازیم. در این آموزش به بررسی انواع سیستم‌های ساختمانی مانند قاب ساده ، قاب خمشی ، قاب مهاربندی ، دیوار برشی و سیستم‌های دوگانه می‌پزدازیم.

2- قاب خمشی

شکل زیر یک قاب با اتصالات ساده تحت بارگذاری ثقلی می‌باشد. این قاب در این حالت پایدار است. اگر در تکیه‌گاه‌ها بتوانیم جلوی بار جانبی را بگیریم قاب تحت بارگذاری جانبی نیز پایدار خواهد بود.

بررسی انواع سیستم‌های ساختمانی | آموزش نرم افزار ایتبس 2023

در حالت اول یک قاب ساده با اتصال مفصلی داریم که یک بار جانبی به آن وارد می‌شود. در این حالت ستون‌ها دو نیرویی می‌باشند و تحمل نیرو فقط در راستای عضو می‌باشد. در این حالت اعضا نیروی برشی را تحمل نمی‌کنند و انتقال نمی‌دهند. همچنین انتقال نیروی جانبی به تکیه‌گاه وجود ندارد.

در حالت دوم یک قاب کنسولی داریم که ستون‌ها گیردار می‌باشند و تحمل و انقال نیروی جانبی و تحمل خمش را دارند. در این حالت هر ستون مثل تیر طره عمل می‌کند و تیر در انتقال برش نقشی ندارد. تنها عملکرد تیر این است که با ایجاد قید تغییر مکان افقی دو ستون یکسان می‌شود. این سیستم نیروی جانبی را تحمل می‌کند اما درجات گیرداری کمی دارد (یکی از ستون ها مشکلی پیدا کند پایداری کل سیستم به مشکل می‌خورد).

در شکل زیر سه حالت دیگر را نیز داریم. عملکرد حالت 2 در این سه حالت بهبود پیدا کرده است. تیرها گیردار شده و سهمی از برش را تحمل می‌کنند. در حالت 5 تیر انعطاف پذیر با اتصالات گیردار و تکیه‌گاه مفصلی است. در حالت 3 تکیه‌گاه مفصلی و تیر صلب است. حالت 4 برایندی از حالت 3 و 5 است. در واقع در حالت 4 تکیه‌گاه و اتصالات گیردار و تیر صلب می‌باشد. حالت 4 بهترین رفتار را دارد زیرا در این حالت گیرداری زیاد است و همه اعضا در تحمل نیروی جانبی سهم دارند همچنین درجات نامعینی زیاد می‌باشد.

بنابراین حالت 4 یک قاب خمشی می‌باشد. رفتار تغییر مکانی قاب خمشی در بارگذاری جانبی شبیه به تیر برشی می‌باشد اما رفتار سیستم کنسولی (حالت 2) شبیه تیر خمشی است. همچنین قاب با اتصالات ساده در برابر نیروی جانبی ناپایدار است.

3- قاب مهاربندی شده

قاب مهاربندی نسبت به قاب خمشی سختی زیادتری دارد. انواع قاب مهاربندی شامل قاب همگرا و واگرا می‌باشد. انواع قاب مهاربندی همگرا شامل قاب همگرای ضربدری، قاب همگرای 8 و 7 و قاب همگرای قطری می‌باشد. قاب مهاربندی واگرا نیز شامل قاب واگرای 8 و 7 و قاب مهاربندی واگرای قطری می‌باشد.

هر یک از این قاب‌ها ویژگی‌هایی دارند به طور مثال قاب مهاربندی همگرا ضربدری محدودیت معماری دارد و یا قاب مهاربندی همگرای قطری رفتار در یک سمت دارد و در زلزله در جهت مخالف عملا عملکردی ندارد. همچنین قاب‌های 7 و 8 سختی کمتر نسبت به قاب ضربدری و مشکلات معماری کمتری دارند.

هرچه هندسه قاب مهاربندی شده به سمت مهاربند واگرا برود رفتار آن بیشتر شبیه به قاب خمشی می‌شود. رفتار قاب مهاربندی شده تحت نیروی جانبی بیشتر شبیه به تیر خمشی است (برعکش قاب خمشی که رفتار شبیه تیر برشی بود.). به دلیل سختی زیاد در بین قاب‌های مهاربندی اولین گزینه برای انتخاب قاب همگرای ضربدری می‌باشد.

4- دیوار برشی

از دیوار برشی برای تحمل دربرابر بار جانبی (با مصالح بتنی یا فولادی) استفاده می‌شود. دیوار برشی به دلیل پیوستگی که دارد نیروی جانبی را منتقل می‌کند. رفتار تغیر مکان جانبی دیوار برشی مثل تیر خمشی است (مشابه قاب مهاربندی شده). دیوار برشی و قاب مهاربندی شده از نظر تغییر مکان جانبی در طبقات پایین رفتار بهتری دارند و برعکس قاب خمشی در طبقات بالاتر رفتار بهتری دارد.

هرکدام از این سیستم ها نقاط ضعف و قوتی دارند. بنابراین به سمت سیستم های دوگانه می‌رویم. قاب های دوگانه مانند قاب خمشی و مهاربند و یا قاب خمشی و دیوار برشی.

5- سیستم‌های دوگانه

روی تغییر مکان جانبی در سیستم های دوگانه کنترل بهتری می‌توان کرد. در طبقات مختلف اندرکنشی بین سیستم قاب خمشی با قاب مهاربندی (یا دیوار برشی) وجود دارد. این اندر کنش باعث می‌شود که سیستمی که در هر طبقه سختی بیشتری دارد در کنترل تغییر مکان‌ها حاکم شود. بنابراین سیستم‌های دوگانه از نظر تغییر مکان جانبی رفتار بهتری دارند. معماری و بازشوها دلایل دیگری هستند که به سمت سیستم‌های دوگانه می‌رویم.