(د)
شکل ‏۵‑۶: فنرهای اختصاص داده به المان سطح در محیط برنامه SAP:
(الف): پی گسترده برای ساختمان با پلان باریک (ب): پی نواری برای ساختمان با پلان باریک

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

(ج): پی گسترده برای ساختمان با پلان عریض (د): پی نواری برای ساختمان با پلان عریض
پس از تخصیص کلیه فنرها در مکان صحیح خود در زیر المان سطح، مدل سازی خاک زیر پی به پایان می رسد.
یکپارچه سازی المان های روسازه، پی و خاک زیر پی
همان طور که اشاره شد، به منظور مدل سازی اندرکنش خاک و سازه نیاز به یک مدل یکپارچه سازه-پی-خاک می باشد، تا این لحظه پس از مدل سازی المان های روسازه به صورت متعارف، پی به صورت یک المان صفحه و خاک زیر پی با بهره گرفتن از مفاهیم فنر وینکلر مدل گردید. در گام نهایی مدل سازی می بایست روسازه، پی و خاک مدل شده را به یکدیگر متصل نموده تا سیستم یکپارچه مورد نیاز تکمیل گردد. به این منظور نقاط اتصال پای ستون های روسازه به المان صفحه (پی) را به صورت اتصالات خمشی تعریف می کنیم. سپس نقاط اتصال فنرها به المان صفحه را به صورت اتصال مفصلی تعریف نموده و پایین فنرها را به تکیه گاه های مفصلی متصل می نماییم. در نهایت به نقاط اطراف المان صفحه به فواصل یک متر به یک متر تکیه گاه هایی نسبت می دهیم به طوری که حرکت در جهت محور x و y برای این المان محدود گردد. اکنون سیستم یکپارچه سازه-پی-خاک تکمیل گردیده و آماده اجرای مراحل تحلیل می باشد.
روش تحلیل اندرکنش
روش بررسی اثرات اندرکنش، در ساختمان‌های با مشخصات ذکر شده در بخش(۲-۵)، طی سه مرحله انجام می‌گیرد، به این ترتیب که در مرحله اول با فرض شرایط متعارف مورد استفاده در تحلیل و طراحی ساختمان‌ها (یعنی فرض پای‌گیردار یا مفصل برای پای ستون‌های طبقه همکف ساختمان)، به تحلیل و طراحی المان های روسازه ساختمان مربوطه پرداخته می شود، در مرحله دوم همان ساختمان طبق مراحلی که در بخش(۴-۵) به آنها اشاره شد، به صورت یکپارچه همراه پی و خاک زیر آن مدل گردیده و سپس کل مجموعه با هم تحلیل می‌شود. در پایان نتایج حاصله از تحلیل ساختمان در دو حالت فوق با یکدیگر مقایسه شده و تاثیر اندرکنش بر ساختمان مذکور مورد بررسی قرار می گیرد.
ارائه و تفسیر نتایج
در ادامه در سه بخش کلی، شامل ساختمان های فولادی با سیستم سازه ای قاب خمشی، قاب مهاربندی شده و قاب مختلط، نمودارها و جداول حاصل از نتایج تحلیل مدل‌های ساختمانی با مشخصات ذکر شده در بخش(۵-۲) ارائه می‌شود. نمودارهایی ارائه شده شامل دو نوع نمودار می‌باشد که هر کدام از این نمودارها نشان دهنده نتایج یک نوع تحلیل است، که این تحلیل‌ها به ترتیب: تحلیل سازه بدون در نظر گرفتن اندرکنش خاک-سازه (تحلیل متعارف) و تحلیل سازه با در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک-سازه (تحلیل یکپارچه) می باشند.
در بخش تفسیر نتایج مشاهده خواهد شد که تاثیر اندرکنش در طبقات پایین ساختمان و به ویژه در المان های محیطی پلان محسوس تر می باشد. بنابراین منحنی‌های استخراج شده از نتایج تحلیلی شامل منحنی تغییرات نیروی محوری ستون‌های طبقه اول(به ویژه ستون های اطراف ساختمان)، نمودار تغییرات نیروی محوری ستون‌های روسازه در ارتفاع، منحنی تغییرات لنگر خمشی تیرهای طبقه اول سازه، و نمودار تغییرات لنگر خمشی منفی تیرها در ارتفاع سازه می‌باشد، لازم به ذکر است که مقادیر نمودارهای نیروی محوری و لنگر خمشی آورده شده در ادامه مربوط به نقطه میانی ستون ها و تیرها می باشد.
ساختمان های فولادی با سیستم سازه ای قاب خمشی
در این بخش به ارائه نمودارها و تفسیر نتایج حاصل از تحلیل ساختمان های فولادی با سیستم سازه ای قاب خمشی در حالت با و بدون اندرکنش می پردازیم.
ساختمان پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده
در شکل (۵-۷) نمای سه بعدی این ساختمان که بر روی پی و خاک زیر آن که به صورت فنر مدل شده نمایش داده شده است. ضخامت پی تخمین زده شده برای این ساختمان در برنامه SAFE ، ۷۰ سانتیمتر می باشد.
شکل ‏۵‑۷: نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر پی زیر آن
در شکل های (۵-۸) و (۵-۹) به ترتیب نمودار نیروی محوری ستون های محورA و محور۱ نمایش داده شده است. در بررسی محور ۱ در طبقه همکف این ساختمان در اثر اعمال اندرکنش در ستون A-1 %15 افزایش و در ستون B-1 %6 کاهش در میزان نیروی محوری مشاهده می شود. در محور A ستون ۳-A نیز تنها با کاهش %۶ مواجه است.
شکل ‏۵‑۸: نمودار نیروی محوری ستون های محور A در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده
شکل ‏۵‑۹: نمودار نیروی محوری ستون های محور ۱ در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده
این طور به نظر می رسد که تاثیر اندرکنش در ستون های گوشه پلان ساختمان موجب اندکی افزایش در مقدار نیروی محوری شده است. این تاثیر هرچه از گوشه به سمت مرکز پلان حرکت می کنیم کاهش می یابد، تا جایی که در ستون های مرکزی باعث کاهش مقدار نیروی محوری می شود. همین طور به نظر می رسد تاثیر اندرکنش در محوری از پلان این ساختمان که طول بیشتری دارد بیشتر می باشد. اما به طور کلی بیشینه افزایش نیروی محوری به دلیل تاثیر اندرکنش در این ساختمان، در ستون های گوشه پلان اتفاق می افتد و مقدار آن از ۱۵% نیروی محوری اولیه (حالت بدون اندرکنش) بیشتر نمی باشد. بنابراین می توان گفت تاثیر اندرکنش در نیروی محوری المان های این ساختمان قابل توجه نبوده و می توان از آن چشم پوشی نمود.
همان طور که در شکل (۵-۱۰) مشخص است، لنگر تیرهای این ساختمان در اثر اعمال اندرکنش به مقدار ۵/۱ برابر حالت بدون اندرکنش افزایش پیدا می کنند.این در حالی است که از مقدار لنگر تیر های مرکزی ساختمان کاسته می شود تا جایی که در مرکز مقادیر لنگر به صفر نزدیک می شود. از طرف دیگر تاثیر اندرکنش در المان های طبقات بالاتر تقریبا از بین می رود.
شکل ‏۵‑۱۰: نمودار لنگر تیرهای محورA در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی گسترده
به طور کلی در این ساختمان اثرات اندرکنش در مورد لنگر خمشی از نیروی محوری حساس تر می باشد، اما با توجه به مقدار لنگر در حالت بدون اندر کنش، که در حدود ۳ تن متر می باشد، مقدار تغییرات در حالت اعمال اندر کنش نیز ناچیز بوده و قابل چشم پوشی می باشد. بنابراین به طور کلی می توانیم بگوییم تاثیرات اندرکنش در این ساختمان قابل توجه نمی باشد.
ساختمان پنج طبقه با پلان باریک و پی نواری
در شکل(۵-۱۱) نمای سه بعدی این ساختمان که بر روی پی و خاک زیر آن که به صورت فنر مدل شده نمایش داده شده است. ضخامت پی تخمین زده شده برای این ساختمان در برنامه SAFE ، ۷۰ سانتیمتر می باشد.
شکل ‏۵‑۱۱: نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی نواری به همراه پی و خاک زیر آن
همان طور که در شکل (۵-۱۲) مشخص است، به نظر می رسد در ساختمان های با پلان باریک، در سیستم قاب خمشی، الگوی اثرات اندرکنش در حالت پی گسترده و پی نواری مشابه باشد. مقدار این تاثیر، از نظر نیروی محوری، در ستون های گوشه ۳۰% افزایش و در ستون های مرکزی ۳۰% کاهش می باشد.
شکل ‏۵‑۱۲: نمودار نیروی محوری ستون های محور A در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان باریک و پی نواری
افزایش تاثیر اندرکنش در ستون های گوشه پلان ساختمان نسبت به حالت پی گسترده به علت امکان نشست های مستقلانه تر قسمت های مختلف پی نواری نسبت به پی گسترده می باشد که این مسئله خود از صلبیت کمتر پی نواری نسبت به پی گسترده نشات می گیرد. البته حتی با وجود این افزایش، در این ساختمان باز هم تاثیر اندرکنش بر نیروی محوری ستون ها و لنگر تیرها قابل توجه نمی باشد.
ساختمان ده طبقه با پلان باریک و پی گسترده
در شکل(۵-۱۳) نمای سه بعدی این ساختمان که بر روی پی و خاک زیر آن نمایش داده شده است. ضخامت پی تخمین زده شده برای این ساختمان در برنامه SAFE ، ۱۲۰ سانتیمتر می باشد.
شکل ‏۵‑۱۳: نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی ده طبقه با پلان باریک و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر آن
در بررسی ستون های محور A در طبقه همکف، همانطور که در شکل(۵-۱۴) مشخص است، ستون های کناری از نظر نیروی محوری به مقدار ۵/۱ برابر حالت بدون اندرکنش افزایش پیدا کرده اند(۵۰% افزایش) و در ستون میانی در حدود %۱۵ کاهش مشاهده می شود. این مقادیر در مقایسه با مقادیر بدست آمده در ساختمان پنج طبقه مشابه، نشان دهنده افزایش تاثیر اندرکنش در ساختمان های بلند مرتبه می باشد. به دلیل اینکه نیروی محوری ستون ها در دو طبقه آخر در حالت بدون اندرکنش نیز ناچیز است، افزایش مقدار آن در حالت اعمال اندرکنش نیر تفاوت چندانی ایجاد نکرده و از اثرات اندرکنش بر نیروی محوری در دو طبقه بالایی می توان صرف نظر کرد.
شکل ‏۵‑۱۴:نمودار نیروی محوری ستون های محور A در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی ده طبقه با پلان باریک و پی گسترده
از نظر لنگر خمشی نیز در این ساختمان الگویی مشابه ساختمان پنج طبقه مشابه، دیده می شود با این تفاوت که در این ساختمان تاثبر اندرکنش شدیدتر می باشد، به این صورت که در تیرهای اطراف پلان ساختمان مقدار لنگر تا دو برابر افزایش یافته و در تیرهای مرکزی به شدت کاهش می یابد به طوری که حتی تغییر علامت می دهد.
به طور کلی می توان گفت که تاثیرات اندرکنش در ستون های گوشه و تیرهای محیطی ساختمان به خصوص در پنج طبقه اول قابل توجه می باشد.
ساختمان پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده
در شکل(۵-۱۵) نمای سه بعدی این ساختمان که بر روی پی و خاک زیر آن که به صورت فنر مدل شده نمایش داده شده است. ضخامت پی تخمین زده شده برای این ساختمان در برنامه SAFE ، ۹۰ سانتیمتر می باشد.
شکل ‏۵‑۱۵:نمای سه بعدی ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده به همراه پی و خاک زیر آن
در اثر اعمال اندرکنش در ستون های گوشه محورهای لبه ساختمان % ۷۰ افزایش و در ستون های مرکزی این محورها نزدیک به ۲۵% کاهش نیروی محوری مشاهده می شود. به طور کلی از نظر نیروی محوری، همانند ساختمان های با پلان باریک در این محورها هرچه از ستونهای کناری به ستون مرکزی نزدیک می شویم تأثیر اندرکنش کمتر می شود.
در مقایسه این ساختمان با ساختمان های با پلان باریک مشاهده می شود که تاثیر اندرکنش در این ساختمان از بیشینه تاثیری که در ساختمان های با پلان باریک مشاهده شد نیز بیشتر است، این نتیجه نشان دهنده اهمیت اثرات اندرکنش در این تیپ ساختمانی می باشد.
شکل ‏۵‑۱۶:نمودار نیروی محوری ستون های محور ۱ در طبقه اول ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده
در شکل های (۵-۱۶) و (۵-۱۷) نمودار نیروی محوری ستون های محور های ۱ و ۴ نمایش داده شده است. الگوی ذکر شده برای ستونهای طبقه همکف این ساختمان در محور ۱ برای محور ۴ هم صادق می باشد. به طوری که در ستون های مرکزی پلان، همانند ستون-C4، تا ۴۰% کاهش نیروی محوری مشاهده می شود. از طرف دیگر اثرات اندرکنش در طبقات بالایی تقریبا از بین می رود.
در بررسی تیرهای محور ۱ در طبقه همکف در اثر اعمال اندرکنش تیرهای گوشه با ۳۰۰% و تیرهای مرکزی با %۵۰ افزایش در مقادیر لنگر مواجه هستند]شکل (۵-۱۸).[ از طرفی مقادیر کاهش لنگر در تیر های مرکزی پلان به حدی است که موجب تغییر علامت لنگر در این تیرها می شود]شکل (۵-۱۹).[ تاثیرات اندرکنش بر لنگر تیرهای ساختمان در طبقات بالایی نیز تقریبا از بین رفته است.
شکل ‏۵‑۱۷: نمودار نیروی محوری ستون های محور ۴ در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده
شکل ‏۵‑۱۸: نمودار لنگر تیرهای محور ۱ در طبقه همکف ساختمان قاب خمشی پنج طبقه با پلان عریض و پی گسترده