بررسی تاثیر مهاربند بر عملکرد و انهدام پیش رونده سازه های بلند فولادی با دهانه های بزرگ ورودی به همراه حذف ستون تحت بار جانبی

در ساخت سازه های بلند یکی از مهمترین نکات مورد توجه طراحان ایجاد ورودی بزرگ در طبقات پایین ساختمان می باشد. نیاز به وجود چنین دهانه های بزرگی عمدتا بدلیل مسائل معماری همچون ترافیک زیاد عبور و مرور در ورودی ساختمان، مسائل زیبایی شناسی و ورودی پارکینگ ها است. ایجاد این دهانه های بزرگ چنانچه با حذف یک ستون همراه باشد موضوع را با مسائل دیگری از مباحث سازه ای همچون اثر توالی ساخت، انهدام پیش رونده، بارهای حین اجرا و وجود یا عدم وجود تکیه گاه های کمکی (شمع های موقت) پیوند زده و مسئله را پیچیده تر می نماید. در این مطالعه ۳۶ سازه منظم ۱۰، ۲۰ و ۳۰ طبقه با ارتفاع ۴۰ تا ۱۲۰ متر، با سیستم قاب خمشی در برنامه ETABS در نظر گرفته شد. برای بارگذاری ثقلی ساز ه ها از مبحث ششم مقررات ملی ساختمان و برای محاسبه و بارگذاری بارهای جانبی زلزله از استاندارد ۲۸۰۰ ایران استفاده گردیده است. پس از تحلیل دینامیکی طیفی و آنالیز بار افزون سازه های مذکور رفتار آنها از دیدگاه سازه ای و اثر استفاده از مهاربند در یک تا چهار طبقه بالایی ستون حذف شده مورد بررسی قرار گرفت. در سازه های مورد بررسی تغییرات روند تشکیل مفصل پلاستیک، سطح عملکرد سازه، نسبت نیاز به ظرفیت المان های سازه، زمان تناوب مود اول و جابه جایی جانبی نسبی در حالت حذف ستون کناری مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین تاثیر حذف ستون کناری به منظور ایجاد ورودی بزرگ برای ساختمان، بر احتمال خرابی پیش رونده سازه ۱۰ طبقه فولادی مورد مطالعه قرار گرفت.  نتایج نشان داد که استفاده از مهاربند برای تقویت تیر دهانه بزرگ راه حل مناسب و اقتصادی است به ویژه مهاربندهای ۷ عملکرد بهتری را در مقایسه با مهاربند شورون نشان می دهند، در صورتی که تعداد طبقات مهاربندی شده بالای دهانه مورد نظر تا قبل از نقطه عطف ساختمان باشند. زیرا در حالتی که مهاربندها وارد ناحیه مجاور نقطه عطف ساختمان گردند به علت شکل پذیری پایین در فشار،  با خرابی در فشار سبب کاهش سطح عملکرد ساختمان می شوند. اولین مفصل پلاستیک در هر سطح عملکردی از محل نقطه عطف آغاز می شود و در نتیجه استفاده از المان های با شکل پذیری پایین در این نواحی سبب کاهش شکل پذیری سازه می گردد. سازه های با مهاربند ۷ در اکثر موارد دارای ابعاد المان کوچک تری نسبت به سازه های با مهاربند شورون بوده و اقتصادی تر می باشد. سازه هایی که صرفا با افزایش ابعاد مقاطع تیر و ستون و بدون اضافه نمودن مهاربند تقویت شده اند، نسبت به سازه های دارای مهاربند مقاومت بیشتری دارند. هر چند که در این حالت ابعاد تعداد زیادی از مقاطع نسبت به سازه های مهاربندی شده در برخی موارد تا چند برابر افزایش می یابد و لذا این افزایش مقاومت با افزایش زیاد هزینه توام خواهد بود. نتایج حاصل از آنالیز بار افزون و طراحی بر اساس عملکرد نشان داد در صورتی که سازه از ابتدا با فرض عدم وجود ستون طبق روش های متداول آیین نامه طراحی گردند، با در نظر گرفتن نکاتی، سازه دچار کاهش سطح عملکرد نمی گردد و بطور کلی بهتر است از مهاربند های با شکل پذیری بالاتر استفاده شود.

کلیدواژه ها:

tall buildings ، lateral loading ، steel brace ، removed column ، Performance level ، progressive collapse ، سازه های بلند ، بارجانبی ، مهاربند فولادی ، حذف ستون ، سطح عملکرد ، انهدام پیش رونده