بررسی اثر بازشو بر رفتار دیافراگم‎های مرکب فولادی- بتنی در سازه‎های فولادی کوتاه مرتبه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و دانشیار مهندسی سازه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، دانشکده مهندسی عمران،

2 استادیار مهندسی سازه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، دانشکده مهندسی عمران

3 دانشآموختهی کارشناسی ارشد مهندسی سازه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، دانشکده مهندسی عمران،

چکیده

دیافراگم‎های کف، علاوه بر تحمل بارهای ثقلی و انتقال این بارها به اعضای قائم سازه‎ای، وظیفه‏ی جمع‎آوری نیروهای جانبی و توزیع آن‎ها بین سامانه مقاوم جانبی را بر عهده دارند. بنابراین درک رفتار درون‎صفحه‎ای دیافراگم‎ها برای تحلیل و طراحی سازه‎ و هم‏چنین به‏دست آوردن عملکرد بهینه‎ی لرزه‎ای دارای اهمیت است. به‏این منظور در این مقاله، برای بررسی اثر بازشو بر رفتار دیافراگم‏های مرکب فولادی – بتنی در سازه‏های فولادی کوتاه‏مرتبه، سازه‎های فولادی از یک تا شش طبقه، با نسبت‎های ابعادی 1، 3 و 5 و سطوح مختلف بازشو توسط نرم‎افزار ETABS طراحی شده‎اند. پس از تحلیل دینامیکی طیفی، نتایج حاصل نشان می‏دهند که در سازه‏های مورد مطالعه فرض صلب بودن دیافراگم، به‏ویژه در طبقات پایینی، تا حدودی نامناسب به نظر می‏رسد و در سازه‏های با نسبت‏های ابعادی 1، 3 و 5 به‏ترتیب طبقات اول، اول و دوم، و اول الی چهارم به‏صورت انعطاف‏پذیر عمل می‏نمایند. هم‏چنین دیافراگم‏های دارای سطح مشارکت بین 20 الی 50 درصد بازشو، انعطاف‏پذیری بیش از حد انتظاری نشان می‏دهند و در صورت وجود بازشوهای با مساحت بیش از 20 درصد سطح دیافراگم، بسامد سازه‎ها به‏صورت چشم‏گیری افزایش یافته و لزوم تفکیک سازه را به چند بخش ایجاب می‏نماید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Hejazi 1
  • Parham Memarzadeh 2
  • Mohammadali Sobhani Foroushani 3
1
2
3
چکیده [English]

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.     

کلیدواژه‌ها [English]

  • Composite diaphragm
  • Opening
  • In-plane behaviour
  • Rigidity
  • Response spectrum analysis

مراجع

[1]اوشک سرایی، رضا (مترجم)، ”کتاب مرجع طراحی سازهها . در برابر زلزله“، جلد دوم، انتشارات دانشگاه گیلان، ۱۳۷۴
[2]Muto, K. A., “Seismic Design Analysis of Buildings”, Maruzen Ltd., Tokyo, pp. 241-260, 1974.
[3]Saffarini, H. S., and Qudaimat, M. M., “In-Plane Floor Deformations in RC Structures”, Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 118, No. 1, pp. 3098-3102,November 1992.
[4]Colina, J. D. L., “In-Plane Floor Flexibility Effects on Torsionally Unbalanced Systems”, Earthquake Engineering and Structure Dynamics, Vol. 28, pp. 1705-1715, June 1999.
[5]Joel, M. B., Mary, B. D., “Diaphragm Effects in Rectangular Reinforced Concrete Buildings”; ACI Structural Journal, Vol. 101, No.5, pp. 615-624,September-October 2004.
[6]Lee, D. G., Kim, D. K. and Ahn, S. K., “Efficient Seismic Analysis of Building Structure Including Floor Slabs”, Engineering Structures, Vol.27, pp. 675-684,2005.
[7]Lam, D., and Fu, F., “Experimental Study on Semi- Rigid Composite Joints with Steel Beams and Precast Hollowcore Slabs”, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 62, pp. 771-782, 2006 .
[8]Ji, T., and El-Dardiry, E., “Modeling of the Dynamic Behaviour of Profiled Composite Floors”, Engineering Structures , Vol. 28, pp. 567-579, 2006.
[9]Tokoro, K. T., Anderson, J. C. and Bertero, V. V., “Uncertainties in Determining Diaphragm Flexibility”, Proceeding of the 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vol. 1, pp. 565-580, Canada, August 2004.
[10]Rodriguez, M. E., Restrepo, J. I., and Carr, A. J., “Earthquake-Induced Floor Horizontal Accelerations in Buildings”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 31, pp. 643-718, 2002.
[11] کمیته دائمی بازنگری آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله، ”آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله -. استاندارد ۲۸۰۰ “، ویرایش سوم، تابستان ۱۳۸۶
[12]Salmon C. G., Johnson J. E., “Steel Structures: Design and Behavior”, 5th ed., Prentice-Hall, New York, 2009.
[13]دفتر تهیه و ترویج مقررات ملی ساختمان، ”مبحث دهم: طرح. و اجرای ساختمان های فولادی“، نشر توسعه ایران، ۱۳۸۷
[14] حجازی، مهرداد؛ معمارزاده، پرهام؛ سبحانی، محمدعلی، ”بررسی رفتار دیافراگم مرکب فولادی – بتنی در سازههای فولادی کوتاه مرتبه“، مجموعه مقالات کنفرانس بینالمللی . سبک سازی و زلزله، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ۱۳۸۹

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار