بررسی رفتار سیستم مقاوم سازه ای شبکه خارجی در ساختمان های بلند بتن آرمه

امروزه با گسترش روز افزون ساختمان های بلند، استفاده از سیستم های مقاوم سازه ای نوین متناسب با ارتفاع و شکل ساختمان های بلند جایگاه ویژه ای پیدا کرده است. از این رو ضرورت انتخاب سیستم هایی جهت تحمل بارهای جانبی ناشی از باد و زلزله به گونه ای که به شکل بهینه با کمترین مصالح بیشترین سختی و بازده را ایجاد کنند بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. به مرور زمان سیستم نوینی تحت عنوان سیستم شبکه خارجی تحولی در ساختمان های بلند هم از نظر معماری و هم از نظر سازه ای به وجود آورده است. سیستم شبکه خارجی تکامل یافته سیستم شبکه قطری است با این تفاوت که دارای یک پوسته بتن آرمه می باشد که در محیط پیرامونی ساختمان اما دور از اسکلت اصلی آن قرار می گیرد. این پوسته خارجی دارای بازشوهای بی شماری است که نحوه قرارگیری و چیدمان آنها شبکه ای قطری برای مقاومت در برابر بارهای ثقلی و جانبی به وجود آورده است. همچنین نقاط اتصال سازه داخلی به پوسته خارجی در قسمت های توپر پوسته و بین دال طبقات و پوسته بتنی صورت می گیرد. در این سیستم یکی از مسائل اساسی تعیین موقعیت بازشوها و نحوه توزیع آنها در پوسته خارجی این سیستم می باشد. ضعف عمده سیستم های لوله ای و همینطور سیستم شبکه خارجی، وجود پدیده ای به نام لنگی برش می باشد که موجب می گردد توزیع نیروی محوری ستون ها و المان های پیرامونی سازه متفاوت از توزیع نیرو در لوله ایده آل باشد. این ضعف بزرگ در سیستم های شبکه خارجی با ایجاد چیدمان و توزیع مناسب بازشو به مقدار زیادی بهبود می یابد. در این راستا ابتدا ضمن معرفی پدیده لنگی برش، به بررسی این پدیده در سازه های شبکه خارجی پرداخته می شود و جهت تخمین محل قرارگیری بازشوها به گونه ای که لنگی برش در سازه حداقل گردد، سازه هایی با نسبت وجوه مختلف مورد آنالیز دینامیکی طیفی قرار می گیرند. همچنین تأثیر شکل های متفاوت پلان بر روی رفتار سازه ای این سازه ها بررسی می گردد. لازم به ذکر است که علاوه بر پارامتر لنگی برش، پارامترهایی از جمله ماکزیمم تغییرمکان جانبی، زاویه دوران، درصد جذب برش و نحوه عملکرد هسته مرکزی و پوسته خارجی در این سازه ها بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که بهترین محل قرارگیری بازشو در ارتفاع 4/1 فوقانی سازه ها با سیستم شبکه خارجی بوده است. به طور کلی نتایج حاکی از آن است که توزیع بازشوها در طبقات فوقانی باعث کاهش لنگی برش می شود. همچنین در سازه ها با نسبت وجوه پایین تر مناسب تر آن است که بازشوها در پلان به صورت منظم توزیع شوند اما در سازه ها با نسبت وجوه بالاتر توزیع بازشوها در قسمت های میانی پلان منجر به کاهش قابل ملاحظه ای در میزان تغییرمکان جانبی، زاویه دروان و درصد جذب برش می گردد.