مقایسه و بررسی انواع مختلف ستون های کمپوزیت در قاب در حالت غیر ارتجاعی تحت بار دینامیکی

هدف اصلی این تحقیق بررسی رفتار لرزه ای انواع مختلف ستون های کمپوزیت در قاب در حالت غیر ارتجاعی تحت بار دینامیکی می باشد لذا در این پژوهش جهت مقایسه رفتار انواع مختلف ستون های کمپوزیت از سه نوع ستون کمپوزیت در قابهای ساختمانی3 طبقه و 8 طبقه استفاده شده است که برای طراحی سازه ها ابتدا یک سازه فولادی به روش پلاستیک طراحی کرده سپس به طراحی تیر و ستون های کمپوزیت با روش طراحی پلاستیک پرداختیم و بطور ضمنی ستون فولادی را نیز در مقایسه با ستون های کمپوزیت بررسی نمودیم که بررسی ها شامل مقایسات تغییر مکان های کلی و نسبی طبقات، مقایسات نیروها و لنگر خمشی موجود ستون ها نسبت به ظرفیت پلاستیک و عکس العمل های تکیه گاهی و غیره می باشد که اشکال، جداول و نمودارهای مربوطه بطور مفصل در فصل 7 ارائه شد و نتایج کلی در این قسمت خلاصه می گردد. 1-به لحاظ مقایسه جابجایی های حداکثر و دریفت طبقات، بیشترین انعطاف پذیری در مدل های 3 طبقه و 8 طبقه مربوط به مدل های طراحی شده با ستون کمپوزیت تیپ 3 می باشند و با اندکی انعطاف پذیری کمتر، ستون های کمپوزیت تیپ 1 قرار دارد و سازه های فولادی کمترین انعطاف پذیری را دارا می باشند و نیز با اینکه ضرایب اصلاح شتاب نگاشت در مدل های 3 طبقه بیشتر بود و زلزله های قوی تری به مدل های 3 طبقه وارد شده است به لحاظ جابجایی و دریفت تفاوت زیادی در میان این مدل ها دیده نشد. 2-نتایج مقایسه برش پایه و لنگر پایه در مدل های 3 طبقه نشان می دهد که مدل فولادی دارای بیشترین مقادیر و مدل 3-2 دارای کمترین مقادیر می باشد و مقادیر مدل های 3-3 و3-4 نزدیک به مدل 3-2 است و در مدل های 8 طبقه دیده می شود مدل فولادی و مدل کمپوزیت تیپ 2 بیشترین برش پایه و لنگر پایه را دارد که نشان می دهد این مدل ها در مقایسه با مدل های 8-2 و 8-4 سخت تر بوده و سیستم عملکرد نامناسبی در مقابل بارهای جانبی ارائه می دهند و نمی توانند نیروی زلزله را به خوبی دفع کنند ولی مدل های 8-4 و 8-2 با ستون های کمپوزیت تیپ 3 و1 کمترین مقادیر برش و لنگر پایه را دارند و شکل پذیری، نرمی و عملکرد سازه ای مناسب برای دفع نیروی جانبی از ویژگی های ایندو سیستم می باشد. 3-در مقایسه نسبت لنگر موجود به لنگر پلاستیک برای انواع مدل ها شاهد هستیم که در مدل های 3 طبقه اکثر ستون ها وارد ناحیه پلاستیک شده اند و بیشترین مقادیر مربوط به مدل 3-3 و کمترین مقادیر مربوط به مدل 3-4 می باشد و در مدل های 8 طبقه اکثر ستون های مدل 8-3 وارد ناحیه پلاستیک شده اند و مدل 8-3 بیشترین مقادیر و مدل 8-2 کمترین مقادیر را دارند. 4-در مقایسه نسبت نیروی محوری موجود به مقدار پلاستیک آن برای انواع مدل ها شاهد هستیم که هیچکدام از ستون ها وارد ناحیه پلاستیک نشده اند و ملاک طراحی لنگر خمشی بوده است و در مدل های 3 طبقه حداکثر 22% از ظرفیت پلاستیک خود استفاده نموده اند و در مدل های 8 طبقه برای تیپ های 1و2و3 ستون کمپوزیت به ترتیب 29% و 32% و 35% از ظرفیت پلاستیک خود استفاده نموده اند. 5-در مقایسه نسبت اندرکنش مجموع نیروی محوری و لنگر خمشی ملاحظه می شود که ستون کمپوزیت تیپ 2 بیشترین مقادیر و ستون کمپوزیت تیپ 1و3 کمترین مقادیر را دارند که این اختلاف بیشتر به جهت نسبت تنش خمشی بیشتر در تیپ 2 می باشد. 6-در مدل های 3 طبقه به لحاظ ابعاد ستون ها و مصرف فولاد، مدل3-2 بیشترین مقدار را دارد و مدل های 3-3 و 3-4 چندان تفاوتی با مدل فولادی ندارند و این درحالی است که در مدل های 8 طبقه بیشترین ابعاد به مدل فولادی و مدل کمپوزیت تیپ 2 تعلق دارد و تیپ 3 و1 کمترین مقادیر را دارند و از لحاظ مصرف فولاد و هزینه مصالح بطور قابل ملاحظه ای کمتر از مدل فولادی و مدل کمپوزیت تیپ 2 می باشند. در حالت کلی به این نتیجه می رسیم که مدل کمپوزیت تیپ 1و3 رفتار سازه ای مشابهی دارند، انعطاف پذیری، نرمی و سیستم خوب دفع نیروی جانبی از ویژگی های این مقاطع است ولی برای افزایش تحمل نیروی محوری و جلوگیری از آتشسوزی و خوردگی سطح فولاد، بیشتر از مقاطع تیپ 1 (مقاطع فولادی کاملا مدفون در بتن) استفاده می شود مدل کمپوزیت تیپ 2 نیز با تحمل نیروی فشاری بالا و اجرای راحت تر نسبت به سایر تیپ های کمپوزیت کاربرد زیادی دارد اما برای تحمل لنگر خمشی قوی، بهتر است تا مقطع با میلگرد گذاری داخل بتن اصلاح گردد. در تحلیل مدل قاب های ساختمانی با اینکه برخی از ویژگی های ستون های کمپوزیت حتی در مدل های با طبقات پایین نیز دیده می شود ولی در کل اختلاف چندانی میان مدل فولادی و کمپوزیت دیده نشد و از نظر اقتصادی و اجرایی مقرون به صرفه نیست که از مقاطع کمپوزیت برای سازه های معمولی و با طبقات کم استفاده شود اما برای سازه های با ارتفاع زیاد و یا با کاربری های خاص، هم به لحاظ عملکرد سازه ای و هم به لحاظ هزینه اجرا لازم است تا از انواع ستون های کمپوزیت استفاده شود.