بررسی رفتار بهینه سیستم braced tube در ساختمانهای بلند فولادی

از اواخر قرن نوزدهم که بلند مرتبه سازی در جهان رونق گرفت، تاکنون سیستم های سازه ای گوناگونی برای ساختمان های بلند مورد استفاده قرار گرفته است.در این میان، سیستم های سازه ای لوله ای از بهترین فرمهای سازه ای شناخته شده برای استفاده در ساختمانهای بلند مرتبه می باشد. در این سیستمها که تکامل یافته سیستم قاب صلب سنتی محسوب میگردند، سعی می شود تا با استقرار ستون ها در پیرامون ساختمان، صلبیت خمشی و پیچشی سیستم به حداکثر خود رسیده و از ممان اینرسی کل ساختمان برای تحمل بارهای جانبی استفاده گردد.در میان سیستم های لوله ای، سیستم لوله ای مهاربندی شده(سیستم لوله خرپایی) که دارای اعضای قطری با عملکرد محوری می باشد، مقاومت برشی موثرتری نسبت به سیستم با اعضای متعامد از خود نشان می دهد.همچنین قرارگیری این اعضاء در محیط پیرامونی ساختمان در تشابه با رفتار سیستم های لوله ای، کارآیی سازه ای این سیستم را به ماکزیمم مقدار خود رسانده است.این سیستم به دلیل دارا بودن ویژگیهای خاص از جمله تغییر مکانهای جانبی ناچیز در برابر بارهای جانبی، باعث می شود به اجزاء غیرسازه ای ساختمان خسارات کمتری وارد گردد و به همین دلیل به عنوان یکی از مهمترین و کارآمدترین سیستمهای سازه ای در ساختمانهای بلند شناخته شده است. به منظور درک بهتر مفاهیم سازه ای، مطالعه پارامتریکی بر روی دسته ای از ساختمان های بلند 48، 60 ، 72 و 84 طبقه، با نسبت وجوه مختلف، که دارای سیستم لوله خرپایی می باشند توسط برنامه ی کامپیوتری صورت گرفته است که نتایج حاصل از این تحقیق در این پایان نامه آورده شده است.همچنین در این تحقیق تأثیر پیکربندی هندسی مهاربندهای پیرامونی و تغییر زاویه ی آنها نسبت به افق، بر روی پارامترهایی همچون ماکزیمم تغییرمکان جانبی، میزان فولاد مصرفی در قسمتهای مختلف ساختمان، میزان باربری اعضای پیرامونی در حالات مختلف قرارگیری مهاربندهای پیرامونی، پدیده ی لنگی برشی در ساختمان های با سیستم لوله ای و توزیع نیروی بالابرنده در ستونهای پیرامونی بال و جان ساختمان مقایسه می شود. نتایج نشان دادند که مهاربندهای پیرامونی در موثرترین حالت باعث میشوند که تغییر مکان جانبی در ساختمانهای 48، 60 ، 72 و 84 طبقه به ترتیب 60،57، 51 و 47 درصد در مقایسه با ساختمانهای بدون مهاربند پیرامونی کاهش یابد.همچنین بهینه ترین حالت کاهش مقدار فولاد مصرفی در مهاربندهای پیرامونی زاویه ی 45 درجه میباشد که باعث کاهش 1/4 ، 7/6 ، 9/2 و 9/7 درصدی در ساختمانهای 48، 60 ، 72 و 84 طبقه میشود.علاوه بر این موارد، نتایج نشان دادند که نیروی بالابرنده در تمامی حالات مهاربندی پیرامونی در ستونهای گوشه ای بال و جان ساختمان بیشتر از ستونهای میانی می باشد.همچنین افزایش زاویه ی مهاربندهای پیرامونی باعث کاهش صلبیت برشی جانبی ساختمان میشود که همین عامل باعث میشود مهاربندهای با زاویه ی بیشتر تاثیر کمتری در کاهش مقدار لنگی برشی داشته باشند.