رفتار کمانشی شبکه های دو لایه فضاکار تخت مختلط

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ‌ایران

2 رئیس انجمن سازه های فضارکار ایران و دانشیار دانشکده مهندسی عمران، دانشکده فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانش آموخته دکترای مهندسی سازه دانشکده فنی دانشگاه تهران و معاون سازمان راهداری و حمل و نقل جاده‌ای، تهران، ‌ایران

10.22065/jsce.2021.262313.2310

چکیده

بمنظور شناخت بهتر از رفتار سازه ای شبکه های دو لایه تخت مختلط در مقیاس واقعی و در ابعاد متفاوت، نتایج مطالعات تحلیلی درخصوص تاثیر لایه بتنی بصورت عملکرد مرکب با شبکه تخت دولایه فضاکار در رفتار کمانشی شبکه در این مقاله ارائه شده است. ابتدا مشخصات هندسی مدلهای اولیه به دهانه 15، 30 و60 متر به روش چگالی وزنی تعیین شده و به منظور بهره‌گیری از قابلیت های تحلیلی نرم افزار آباکوس، مدل های انتخابی با المانهای تیر دراین نرم افزار مدلسازی شده اند. با انجام تحلیل های خطی استاتیکی و کمانش الاستیک نه تنها رفتار اولیه و ظرفیت کمانش الاستیک مدلهای سازه ای ارزیابی شده است بلکه مطالعات تکمیلی و رفتار پس کمانش با در نظر گرفتن دو عامل غیر خطی مصالح و هندسی صورت گرفته است. نتایج مطالعات انجام شده در این تحقیق نشان داد اجرای دال بتنی بطور متوسط 2/29 درصد صرفه جویی در مصرف فولاد و بیش از 24/61 درصد کاهش خیز در بر دارد. این نتایج نشان می دهد ظرفیت کمانش الاستیک که یکی از شاخص های مهم در سازه های فضاکار بشمار می رود با اجرای دال بتنی روی مدل های سازه ای بطور میانگین 62/93 درصد ارتقاء یافته است. نتایج تحلیل‌های غیرخطی که برای بررسی رفتار پس کمانش مدلهای سازه ای صورت گرفته است نشان می دهد، مرکب سازی شبکه های دولایه ایده موثری است که نه تنها ظرفیت اولیه این مدلها را بطور متوسط بیش از 98 درصد نسبت به مدل های غیرمختلط ارتقاء داده بلکه با بهبود رفتار پس کمانش، مانع خرابی پیشرونده و شکست ناگهانی این نوع سازه ها می گردد که خود یکی از ویژگی های مهم سازه های ایمن به شمار می‌رود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Buckling behavior of composite double-layer space-grid structures

نویسندگان [English]

  • Parviz Shahbazi Rveshti 1
  • Shahrokh Maalek 2
  • Reza Akbari 3
1 PhD Candidate, Department of Civil Eng., Isfahan (Khorasgan) Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran
2 President, Iranian Institute of Spatial Structures and Faculty Member, School of Civil Eng., Univ. of Tehran, Iran
3 Senior Bridge and Structural Engineer, Road Maintenance and Transportation Organization, Tehran, Iran
چکیده [English]

In order to better understanding the structural response of double-layer flat grids, the effects of using of a reinforced concrete (RC) topping in composite action with double-layer space-grid structures on the buckling behavior of such grids are studied. Both non-composite and composite flat grids (with and without any integral RC topping) with different span lengths are considered. The base models with span lengths of 15, 30 and 60 meters are initially selected and designed employing the well-known weight–density procedure. The finite element models are then developed in the ABAQUS environment with special consideration in the modeling procedure for beam type elements of pin connections at two ends in order to employ the capabilities of the software for buckling and post-buckling analyses. Elastic buckling analyses as-well-as non-linear analyses incorporating both the geometric and material non-linearities emphasizing the structural stability and post-buckling behavior are performed. It was found that the presence of a RC cover in composite action with double-layer flat grids can lead a decrease in the weight of steel around 29 % as-well-as maximum vertical deflection around 61 %. The presence of a RC layer can also improve the elastic buckling capacity up to 94 %. The results showed that the ultimate strength of such structures in composite state increases significantly. Finally, the RC layer can improve the post-buckling behavior which can lead an increase in the structural reliability from progressive failure or sudden loss of the structural strength.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Space grids
  • Double-layer grids
  • Composite structures
  • Buckling
  • Post-buckling