ساختمان های چند طبقه و چند بی (bay) با کفپوش های کامپوزیتی عرشه-فولادی
چکیده
پاسخ دینامیکی نامناسب کفپوش‌های کامپوزیتی فولادی و بتنی، زمانی که فعالیت‌های موزون انسانی انجام شود، منجر به بروز مشکلات رفاهی می‌شود. جنبه‌های اصلی حاکم بر این مسئله، در این مقاله بحث شده است. مدل‌های سازه‌ایِ ساختمان‌های رایج، تحت دو مدل بارگذاری دینامیکی قرار گرفت و رفتار آن‌ها با تمرکز بر شتاب‌های ماکزیممِ پیش‌بینی شده به روش عددی، ارزیابی شد. تحلیل‌های بحرانی آن‌ها و مقایسه آن‌ها با مقادیر حدی که در پژوهش‌های پیشین انجام شد، این امکان را فراهم کرد تا جمع‌بندی‌هایی راجع به مناسب بودن این راه حل سازه‌ای و درباره اثرات دهانه (span) و الگوی بار، در هنگام بررسی ارتعاشات زجرآور، انجام شود.
1- مقدمه
بارهای انسانی شامل قسمت‌های مختلفی از بارهای جاری اعمالی بر کفپوش‌های ادارات و ساختمان‌های تجاری و مسکونی می‌شود و اغلب به صورت بارهای دینامیکی اعمال می‌گردند؛ که ممکن است درجه‌ای از عدم رفاه ناشی از ارتعاشات اضافه را موجب شود. موضوع اثرات منفی ارتعاشات اضافه، در رفاه انسان یک نگرانی طولانی مدتی در طراحی سازه به شمار می‌آید. تریگلد [1] در سال 1828 به این موضوع اشاره کرد؛ به این صورت که تیرهای با دهانه (span) بزرگ باید حداقل ارتفاعی برای جلوگیری از ارتعاشات غیرقابل قبول داشته باشند؛ برای وقتی که تحت بار دینامیکی ناشی از قدم زدن انسان در کف قرار می‌گیرند. گرایش امروز طراحی در مهندسی ساختمان و معماری به سمت سازه‌های لاغرتر، دهانه‌های بزرگ‌تر، خلق فضاهای باز بزرگ، شکل‌های غیر مرسوم و راه حل‌های سازه‌ای، استفاده از مواد مقاوم‌تر مثل بتن با مقاومت بالا یا فولاد با مرتبه بالا، و سازه‌های کامپوزیتی فولادی و بتنی، می‌باشد. به علاوه، مدل‌های تحلیلی پیچیده‌تر به کار گرفته می‌شوند تا طراحی شکل‌های سازه‌ای بی قاعده و مقرون به صرفۀ اقتصادی، فعال شود. به عنوان یک نتیجه کلی از این گرایشات، می‌توان گفت، مقاطع کوچکتر در المان های سازه‌ای استفاده می‌شوند؛ مثل به کارگیری دال‌ها و تیرهای سبکتر و انعطاف‌پذیرتر. که این امر پیامدهایی را در فرکانس‌های طبیعی و پاسخ دینامیکی خواهد داشت. یک مورد، استفاده از کفپوش‌های کامپوزیتی عرشه-فولادی در ارتباط با تیرهای فولادی است که یک راه حل بسیار معمول برای ساختمان‌ها بوده و در این مقاله نیز مد نظر می‌باشد. این سیستم سازه‌ای اغلب فرکانس‌های طبیعی پایینی را ارائه می‌دهد که از فرکانس‌های مربوط به کارهای موزون انسان، مثل قدم زدن، رقص کردن، یا آیروبیک دور نیستند [2]. و لذا ممکن است انسان از مشکلات ارتعاشاتی رنج ببرد؛ آن مشکلاتی که رفاه کاربران را تحت تاثیر قرار می‌دهد. پس باید بررسی‌ها و مطالعاتی روی ارتعاشات اضافه انجام گیرد و منطقه حدی آن تنظیم گردد. در واقع، این منطقه حدی می‌تواند یک موضوع کلیدی در قابل استفاده بودن این سازه‌ها به شمار آید؛ علاوه بر منطقه حدی رایج مربوط به تغییر شکل و منطقه حدی مربوط به تنش نهایی.
abstract
Inadequate dynamic response of steel and concrete composite floors lead to comfort problems when human rhythmic activities are carried out. The major aspects governing this problem are discussed in this paper. Structural models representative of common buildings were loaded with two dynamic load models, and an evaluation of their behaviour focusing on the numerically predicted peak accelerations carried out. Their critical analysis and comparison to limiting values proposed in the literature allowed to establish conclusions concerning the suitability of this structural solution, and the influence of the span and load pattern when the issue of annoying vibrations is dealt with.
1. Introduction
Human loads constitute a large portion of the live loads acting on the floors of offices and commercial and residential building structures, and they act frequently as dynamic loads, which may lead to a degree of discomfort from excessive vibrations. The issue of the negative effects of excessive vibrations on human comfort is a long-standing concern in structural design; Treggold [1] addressed this issue in 1828 by stating that large span beams should have a minimum height to prevent unacceptable vibrations when dynamically loaded by users walking on the pavement. Today’s trends in architectural and structural engineering design favour slender structures; larger spans, creating large open spaces; non-conventional shapes and structural solutions; more resistant materials, such as high strength concrete or larger steel grades; and steel and concrete composite structures. Additionally, more sophisticated analytical models contribute to enabling the design of irregular and economically optimised structural shapes. As a result of these trends, smaller sections are used in structural elements, such as lighter and more flexible beams and slabs, with implications on the natural frequencies and dynamical response. This is the case for the composite steel-deck floors associated with steel beams, a very common solution for buildings and are addressed in the current paper. This structural system often presents low natural frequencies, not far from those induced by human rhythmic actions, such as walking, dancing, or aerobics [2], and therefore may suffer from vibration problems affecting the comfort of users, justifying the verification of the excessive vibration limit state. In fact, this limit state may become a key issue for the serviceability of these structures, together with the more common deformation limit state and the ultimate limit state verifications.
چکیده
1- مقدمه
2- بارهای دینامیکی ناشی از انسان
3- توصیف مشخصات بارگذاری دینامیکی ناشی از فعالیت‌های موزون انسان
3-1 مدل بارگذاری 1 (LM-I)
3-2 مدل بارگذاری 2 (LM-II)
4- مشخصات سازه‌ای
5- مدل المان محدود و میرایی سازه‌ای
6- تحلیل دینامیکی
6-1 فرکانس‌های طبیعی و مودهای ارتعاشی
6-2 ارزیابی رفاه انسان – شتاب‌ها
6-3 تغییر شکل‌های دینامیکی
7- جمع بندی
abstract
1. Introduction
2. Human-induced dynamic loads
3. Characterisation of dynamic loading induced by human rhythmic activities
3.1. Loading model I (LM-I)
3.2. Loading model II (LM-II)
4. Structural features
5. Finite element modelling and structural damping
6. Dynamic analysis
6.1. Natural frequencies and mode vibrations
6.2. Human comfort assessment – accelerations
6.3. Dynamic deflections
7. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه