بررسی فنی و اقتصادی کاهش جرم در ساختمان های فلزی نامنظم مقاوم در برابر زلزله

مقابله با زلزله، از طریق حفظ تغییرشکل ها به گونه ای که خسارت های زلزله های معمولی در آن به صورت غیرسازه ای باشد و نیز سازه در زلزله های شدید دچار تخریب نشود، از جمله موضوعات ضروری در طراحی یک سازه است. نیروی زلزله وارد بر ساختمان با جرم ساختمان رابطه مستقیم دارد و افزایش جرم ساختمان به منزله افزایش نیروی جانبی وارد بر ساختمان و به تبع آن افزایش هزینه مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله است. با توجه به پیشرفت روز افزون طراحی بر اساس عملکرد با استفاده از تغییر مکان، مطالعاتی روی سازه های مختلف انجام شده که بیشتر این مطالعات بر روی سازه های متقارن در پلان بوده است. در این تحقیق سعی شده است که سازه های فولادی با پلان نامتقارن طراحی شده بر اساس استاندارد 2800 ایران را از نظر عملکرد فنی و اقتصادی در قالب سیستم های سازه ای قاب خمشی و قاب ساده به علاوه مهاربند بررسی شوند و از این طریق سطح عملکرد سازه های طراحی شده بر اساس این استاندارد به دست آورده شوند. برای نشان دادن این موضوع از معیار پذیرش اعضا و معیار تغییر مکان در آنالیز دینامیکی استفاده شده است. به صورت کلی در این تحقیق با انتخاب سیستم سازه ای مناسب در کاهش فولاد مصرفی و در نتیجه دستیابی به طرح موثر و اقتصادی سازه گام برداشته خواهد شد. بدین منظور سه نمونه ساختمان با تعداد طبقات 5، 9 و 12 ، با دو نوع پلان نامنظم که میزان نامنظمی نیز در پلان 2 بیشتر از نامنظمی در پلان 1 است. در واقع میزان خروج از مرکزیت پلان 2 بیشتر از پلان 1 در نظر گرفته شده است و در ضوابط آیین نامه 2800 که امکان محاسبه نیروی زلزله به روش تحلیل دینامیکی را فراهم می نماید، انتخاب شده اند. در نمونه های انتخابی سه سیستم سازه ای متفاوت، یعنی در هر دو جهت قاب خمشی، در یک جهت قاب خمشی و در جهت دیگر قاب ساده با مهاربند برون محور و نهایتا سیستم در هر دو جهت قاب ساده با مهاربند برون محور در نظرگرفته شده اند. از میان مهاربندهای برون محور، مهاربند v معکوس انتخاب شده است. به منظور بررسی اثرات کاهش وزن سقف و دیوارها نیز برای هر نمونه سه حالت متفاوت که بطور نسبی سنگین، نیمه سنگین و سبک نامگذاری شده، در نظرگرفته شده است. در نتیجه برای هر نمونه ساختمان 54 حالت و جمعاً برای سه نمونه ساختمان 162 حالت مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته و آنالیز و برآورد مصالح مصرفی انجام شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهند که انتخاب سیستم سازه ای مناسب در کاهش وزن فولاد مصرفی ساختمان های فلزی نامنظم موثر می باشد. همچنین نتایج نشان دادند که استفاده از سقف های سبک علاوه بر کاهش وزن فولاد مصرفی سازه در هزینه تمام شده کل ساختمان نیز تاثیر می گذارد. افزایش نامنظمی در پلان سازه و در واقع بیشتر شدن فاصله بین مرکز جرم و مرکز سختی باعث می شود تاثیر میزان کاهش جرم در ساختمان کمتر شود. این تاثیر در ساختمان های کوتاه، همچون ساختمان 5 طبقه کمتر نمایان می شود اما در ساختمان های بلند آشکار تر است. کلید واژه: کاهش جرم، سازه فلزی نامنظم، سیستم سازه ای، طرح اقتصادی، سقف سبک.