بررسی رفتار سازه های فولادی دارای بادبندهای کلی و مقایسه آن با سیستمهای بادبندی متعارف

قابهای محیطی یکی از پرکاربرد ترین فرم های سازه ای در سازه های بلند محسوب می گردند. هنگامی که سازه تحت اثر بار جانبی قرار می گیرد، قابهای محیطی در جهت بارگذاری به صورت جانها و قابهای عمود بر جهت بارگذاری به صورت بالهای طره حجیم محیطی عمل خواهد کرد. گرچه بازدهی سازه ای ساختار قاب محیطی بسیار خوب است ولی هنوز برای اصلاح و تکمیل سیستم، امکان کار بیشتر وجود دارد، چون به نظر می رسد قابهایی که عمل بال را انجام می دهند مشکل لنگی برشی دارند؛ این مشکل ناشی از این مساله است که ستونهای وسط قابهای بالی نسبت به ستونهای گوشه ای این قابها کمتر تحت اثر تنش قرار می گیرند، بنابراین از تمام قابلیت آنها در رفتار بال استفاده نمی شود. افزودن بادبندهای کلی به سیستم لوله ای با افزایش فاصله بین ستونها و بالا بردن پتانسیل آن برای استفاده در ساختمانهای بلندتر، همراه است. از آنجا که مهاربندهای قطری در هر تقاطع به ستونها متصل می شوند، لنگی برش را عملا در جان و بال قابها حذف می کنند. در نتیجه رفتار سازه تحت اثر بارهای جانبی بسیار شبیه قابهای مهاربندی شده است، به اضافه این که خمش در اعضای قابها نیز به مقدار زیادی کاهش می یابد. در این فرم سازه ای اختلاف تنشهای ناشی از بارهای قائم در ستونها، با انتقال بارهای محوری توسط مهاربندها از ستونهای پر تنش به ستونهای کم تنش از بین رفته، در نتیجه تنشها یکنواخت می گردند. با توجه به این که همواره از بادبندهای کلی به عنوان مکمل سیستم لوله ای یاد شده است و تحقیقات زیادی درباره تاًثیر آن در لنگی برش انجام گرفته است، در این پژوهش سعی شده تاًثیر این بادبندها در قابهای خمشی بررسی شده و تفاوت های این بادبندها با بادبندهای متعارف مشخص شود. در این راستا برای شناخت رفتار بادبندهای کلی، دو حالت بادبندی متعارف با دو حالت بادبندی کلی در شرایط یکسان مقایسه شده اند. سپس سازه های انتخاب شده را تحت اثر بارهای جانبی آنالیز کرده و از نظر جابه جایی، برش پایه، تنش و درصد جذب انرژی مقایسه می کنیم تا بهترین حالت بادبندی انتخاب شود. نتایج بدست آمده حاصل مقایسه دو حالت از بادبندی های متعارف و دو حالت بادبندی کلی،به شرح زیر می باشد.البته در این مقایسه شرایط سازه ها از هر لحاظ مانند نحوه بارگذاری، میزان مصرف فولاد، مراحل و روش تحلیل ثابت فرض شده است. 1- با مهاربندی پیشنهاد شده در این پایان نامه می توان سختی جانبی دلخواهی را در سازه به وجود آورد. طوریکه با استفاده از بادبندهای کلی به جای بادبندهای متعارف با کاهش تغییر مکان جانبی سازه می توان به بهبود رفتار و افزایش کارآیی سازه نائل شد. 2- استفاده از بادبندهای کلی به مقدار زیادی برش پایه را افزایش می دهند که مقدار این افزایش به حالت بادبندی مورد انتخاب بستگی دارد. 3- مقدار تنش در دو حالت فشاری و کششی، در بادبندهای کلی کمتر از بادبندهای متعارف می باشد.البته نکته بسیار مهم تر در این مقایسه محل تنش های ماکزیمم می باشد که با توجه به نتایج مشاهده می شود، محل تنش های ماکزیمم در بادبندهای متعارف اعضاء اصلی سازه یعنی ستونها،و در بادبندهای کلی حداکثر تنش در بادبندها اتفاق افتاده است. 4- میزان مشارکت سیستم بادبندی کلی در جذب انرژی کل سازه، نسبت به بادبندهای متعارف به طور چشم گیری افزایش یافته است. این تفاوت در جذب انرژی به علت فرم خاص بادبندهای کلی می باشد که بر خلاف بادبندهای متعارف که به طور پیوسته با چند ستون در تماس می باشند این نوع از بادبندها با تمامی ستونها در تماس هستند. 5- در مجموع استفاده از بادبندهای کلی بدلیل کاهش در سطح مقطع و طول بادبند و همچنین کاهش تعداد صفحه اتصال بادبند به ستون و با توجه به افزایش جذب انرژی نسبت به حالات دیگر بادبندی، از نظر سازه ای دارای توجیه اقتصادی بیشتری می باشد.