بررسی اثر مهار بازویی-کلاهک خرپایی بر رفتار سازه‌های بلند فولادی با هسته بتنی و پلان دایره ای

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشجوی دکتری مهندسی سازه، دانشگاه سمنان، ایران

چکیده

یکی از مهمترین پارامترهای کنترل کننده طراحی در سازه های بلند، تغییرمکان جانبی سازه است. سیستم‌های مقاوم مختلف  ساز‌ه ‌ای جهت تحمل بار‌های جانبی و ثقلی  پیشنهاد  شده  است. یکی از مدل‌های مناسب در طراحی سازه‌های بلند مدل سازه‌ای با هسته بتنی است که در آنها هسته بتنی عامل اصلی تحمل بارجانبی و کنترل کننده تغییرمکان جانبی سازه می‌باشد. با افزایش ارتفاع سازه به علت کاهش شدید سختی هسته، تاثیر هسته به تنهایی در طبقات بالاتر در کنترل تغیرمکان جانبی کاهش می‌یابد. برای رفع این ضعف مهم از مهار بازویی و کلاهک خرپایی علاوه بر هسته بتنی استفاده می‌گردد. در این مقاله سه سازه فولادی 30 و 40 و 50 طبقه با ارتفاع های 90 ،120و150 متر با پلان دایره ای به شعاع 16 متر مورد بررسی قرار گرفت و مد‌‌‌ل‌های قاب فولادی با هسته بتنی، مهار بازویی و کلاهک خرپایی  مد‌لسازی، تحلیل خطی، طراحی و بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد با استفاده از مهار بازویی و کلاهک خرپایی در سازه فولادی با هسته بتنی، زاویه دریفت سازه به طور قابل ملاحظه ای کاهش می‌یابد در حالیکه وزن مصالح مصرفی تغییر نمی‌کند. همچنین تنش در سازه کنترل و تعدیل شده و تعداد مفاصل پلاستیک و سطح عملکرد سازه افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Influence of outrigger - belt truss on behavior of tall steel buildings with concrete core and circular plan

نویسندگان [English]

  • Ali Kheyroddin 1
  • Robabeh Omrani 2
1 Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 PhD student in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Lateral displacement is one of the most important factors in the design of tall buildings. Different structural resistance systems proposed for resistance of gravity and lateral loads. One of the appropriate models in tall building design is structural model with concrete core that is the most important factor for structure’s lateral displacement and load control. With increasing the height of structures the influence of concrete core on lateral displacement control decrease in topper stories, because the concrete core stiffness decreases.  To avoid this weakness, outrigger and belt truss is used with core concrete. In this article three steel structures with 30, 40 and 50 stories and 90, 120 and 150 m height and circular plan with 16 m radius was investigated, steel frame models with concrete core and belt truss-outrigger was modeled, analyzed linearly, designed and investigated. The results showed considerable decrease in structures drift angle with using belt truss and outrigger in steel structure with concrete core, without any important change in materials weight. In addition, structures stress ratio controlled and adjusted, and the number of plastic hinges and performance level was increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steel frame
  • Concrete core
  • Outrigger
  • Belt truss
[1]استنفرد اسمیت، ب؛ کول، ا؛ حاجی کاظمی،ح (مترجم) ؛ «آنالیز و طراحی سازه های بلند»؛ انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، سال1392.

[2] خیرالدین، ع ؛ آرامش، س؛ « سیستم های مقاوم سازه ای در ساختمان های بلند»؛انتشارات دانشگاه سمنان،چاپ دوم.1394.

 [3] حاجی میر اسمعیل، س.م؛ «بررسی رفتار دینامیکی ساختمان های بلند مهاربندی شده با کمربند خرپایی»؛ پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران دانشگاه سمنان، شهریور ماه 1389.

[4]گانگ شولر، و؛ عادلی، ح (مترجم) ؛ « سازه های ساختمان بلند»؛ انتشارات دهخدا، چاپ پنجم، 1376.

 [5] Fawzia,S. and Fatima,T. ; “Deflection Control in Composite Building by Using Belt Truss and Outriggers Systems” ;International Journal of Civil, Environmental, Structural, Construction and Architectural Engineering Vol:4, No:12, 2010.

 

[6] Jahanshahi, M.R. and Rahgozar.R. ; “Optimum Location of Outrigger-belt Truss in Tall Buildings Based on Maximization of the Belt Truss Strain Energy”; International Journal of Engineering, Vol. 26, No. 7, (July 2013) 693-700.

[7] Raj Kiran Nanduri, P.M.and Suresh, B. and Ihtesham Hussain, MD. ; “Optimum Position of Outrigger System for High-Rise Reinforced Concrete Buildings Under Wind And Earthquake Loadings”;American Journal of Engineering Research (AJER), e-ISSN : 2320-0847 p-ISSN : 2320-0936 Volume-02, Issue-08, pp-76-89-2013.

[8] Eltobgy, H.; “Optimum belt truss locations to enhance the structural performance of high-rise steel buildings”;WULFENIA JOURNAL KLAGENFURT.AUSRIA.Vol 20, No. 6;Jun 2013.

[9]Moinuddin, M.I and Afrozkhan, M.; “AStudy for The Optimum Location of Outriggers for High-Rise Concrete Buildings  ”; International Journal of Advanced Trends in Computer Science and Engineering, Vol.2 , No.1, Pages : 628 - 633 (2013).

[10] وزارت راه و شهرسازی، « آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله- ویرایش چهارم، 1393.

[11] UBC, 1997, Uniform Building Code, International Conference of Building Officials, Whitter, California, 1997.