مقایسه سازه های بتن آرمه با سازه های CFT
مقایسه سازه های بتن آرمه با سازه های CFT
مقدمه
برقراری تعادل بین عرضه و تقاضای مسکن، کیفیت پایین شیوههای سنتی ساخت و ساز، کاهش منابع انرژی و نیاز به صرفه جویی در مصرف، کاهش اتلاف انرژی ساختمان جهت اصلاح الگوی مصرف، بالا بودن قیمت مسکن، افزایش سرعت احداث مسکن در بازه زمانی کوتاه به منظور تحقق برنامه های میان و بلند مدت دولت، افزایش بهره وری و جایگزینی نیروی کار تحصیل کرده، استفاده بهینه از منابع و مصالح و ناکارایی سیستم های سنتی و متداول در تولید انبوه مسکن، موجب شده تا نگرش به سمت سیستم های صنعتی تولید ساختمان لازم و ضروری باشد.
یکی از مهم ترین تصمیماتی که طراح سازه باید به آن توجه کند، انتخاب نوع مصالح مصرفی در سازه می باشد که این تصمیم تابعی از نوع سازه، مسائل مالی و تجربه و مهارت طراح می باشد. در حال حاضر سازه های بتن آرمه و CFT به صورت گسترده در ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرند که این مطالعه به دنبال مقایسه سازه های بتن آرمه موجود با سازه های CFT معادل از نظر هزینه و زمان و کیفیت اجرا با یکدیگر است.
بیان مساله
امروزه بسیاری از ساختمان ها از سازه های بتن آرمه و CFT ساخته میشوند و عوامل زیادی در کابردر فراگیر هر یک از این سازهها نقش داشته است و مزایای هر دو سازه تا حد زیادی شناخته شده است. هدف اولیه گسترش استفاده از ستون های CFT در صنعت ساختمان سازی، حفاظت ساختمان های فولادی در برابر آتش بوده است. به همین منظور ستون های فولادی را داخل بتن قرار می دادند. بخش فولادی مقطع معمولا قوطی های نورد شده سازه ای یا لوله فولادی می باشند که در ابعاد بزرگ در کشور تولید می شوند. در هسته بتنی مقطع ممکن است بتن های معمولی یا بتن های خود تراکم (SCC) به کار برده شود.
امروزه بسیاری از ساختمان ها از سازه های بتن آرمه و CFT ساخته میشوند و عوامل زیادی در کابردر فراگیر هر یک از این سازهها نقش داشته است و مزایای هر دو سازه تا حد زیادی شناخته شده است. هدف اولیه گسترش استفاده از ستون های CFT در صنعت ساختمان سازی، حفاظت ساختمان های فولادی در برابر آتش بوده است. به همین منظور ستون های فولادی را داخل بتن قرار می دادند. بخش فولادی مقطع معمولا قوطی های نورد شده سازه ای یا لوله فولادی می باشند که در ابعاد بزرگ در کشور تولید می شوند. در هسته بتنی مقطع ممکن است بتن های معمولی یا بتن های خود تراکم (SCC) به کار برده شود.
موضوع در تحقیق حاضر مقایسه سازه های بتن آرمه موجود با سازه های CFT معادل از نظر هزینه و زمان و کیفیت اجرا مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
– محصور شدگی بالای بتن، در مقاطع CFT
مقاطع CFT باعث افزایش محصورشدگی در هسته بتن و به دنبال آن افزایش مقاومت و شکلپذیری در بتن میشود. ايجاد شرايط محصور شدگی رفتار به مراتب نرم‌تر و شکل پذيرتری را برای المان بتنی فراهم می نماید. چنین رفتاری برای تامین شکل‌پذيری سازه در مقابل زلزله و ساير بار های ارتعاشی، به دلیل امکان جذب انرژی ايجاد شده توسط المان، بسیار مناسب تلقی میشود. یکی از کاربرد های مهم این نوع بتن ها در ستون های ساختمان های بلند مرتبه می باشد که مقاومت و شکل پذیری آنها در اثر پدیده محصور شدگی به صورت قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. و باعث کاهش عمده سطح مقطح و هزینه های ساخت میشود.
اهمیت و ضرورت انجام تحقيق
به طور کلی یکی از حساس ترین تصمیماتی که طراح سازه باید در نظر بگیرد انتخاب نوع مصالح مصرفی در سازه میباشد و انتخاب روش صحیح ساخت میتواند کمک بزرگی برای تحقق اهداف تمامی ذینفعان درگیر در یک پروژه باشد. این تصمیم در بسیاری از مواقع به نوع سازه، مسائل اقتصادی و همچنین تجربه و مهارت طراح برمی گردد که هدف اصلی در این راستا دست یافتن به سازه های اقتصادی در سریع ترین زمان و در عین حال با کیفیت مطلوب میباشد. بنابراین سه عامل زمان، هزینه و کیفیت اجرایی در انتخاب نوع سازه اهمیت بسیار بالایی دارد و میتواند ملاک خوبی به منظور تصمیم گیری درست در انتخاب سازه مورد استفاده باشد.
بنابراین با توجه به مطالب عنوان شده و عدم وجود مطالعه در زمینه مقایسه مطالعه ای در زمینه مقایسه سازه های بتن آرمه موجود با سازه های CFT معادل از نظر هزینه و زمان و کیفیت اجرا، مقایسه این دو نوع سازه به منظور انتخاب سازه ای با کیفیت اجرایی بالا به همراه سرعت بالا و هزینه پایین لازم و ضروری می باشد.
پیشینه تحقیق
روش شناسی پژوهش
- معرفی نرم افزار ETABS
- معرفی نرم افزار SAFE
- الگریتم تحلیل سازه بتن آرمه و سازه CFT
الگریتم تحلیل سازه بتن آرمه و CFT
سازه 5 طبقه با سیستم قاب خمشی بتنی با ارتفاع هر طبقه 3m با مقاطع معمولی
سازه 5 طبقه با سیستم قاب خمشی بتنی با ارتفاع هر طبقه 3m با مقاطع CFT
سازه 8 طبقه با سیستم قاب خمشی بتنی با ارتفاع هر طبقه 3m با مقاطع معمولی
سازه 8 طبقه با سیستم قاب خمشی بتنی با ارتفاع هر طبقه 3m با مقاطع CFT
بارگزاری قائم در نرم افزار ایتبس
محاسبه ضریب زلزله
پارامتر های مربوط به روابط ضریب بازتاب
تجزیه و تحلیل داده ها
مشخصات مقاطع ستون CFT
مشخصات مقاطع ستون بتنی
تیر بتنی
تیر فلزی
متره و برآورد سازه 5 طبقه بتنی در نرم افزار ایتبس
متره و برآورد سازه 5 طبقه با مقطع cft در نرم افزار ایتبس
متره و برآورد سازه 8 طبقه بتنی در نرم افزار ایتبس
متره و برآورد سازه 8 طبقه با مقطع cft در نرم افزار ایتبس
رکورد شتاب نگاشت زلزله
جابجایی وارد شده تحت زلزله در سازه 5 طبقه بتنی
میزان انرژی جذب شده تحت زلزله توسط سازه 5 طبقه بتنی
جابجایی وارد شده تحت زلزله در سازه 5 طبقه فلزی با ستون CFT
میزان انرژی جذب شده تحت زلزله توسط سازه 5 طبقه فلزی با ستون CFT
جابجایی وارد شده تحت زلزله در سازه 8 طبقه بتنی
میزان انرژی جذب شده تحت زلزله توسط سازه 8 طبقه بتنی
جابجایی وارد شده تحت زلزله در سازه 8 طبقه فلزی با ستون CFT
میزان انرژی جذب شده تحت زلزله توسط سازه 5 طبقه فلزی با ستون CFT
بحث و نتیجه گیری
مقایسه جابجایی توسط سازه 5 طبقه
مقایسه میزان انرژی جذب شده توسط سازه 5 طبقه
مقایسه جابجایی توسط سازه 8 طبقه
مقایسه میزان انرژی جذب شده توسط سازه 8 طبقه
مقایسه هزینه در سازه 5 طبقه
مقایسه هزینه در سازه 8 طبقه
مقایسه زمان در سازه 5 طبقه
مقایسه زمان در سازه 8 طبقه
نتیجه گیری
دیگر مزایای سازه های CFT در مقایسه با سازه بتنی:
– کاهش زمان لازم برای ساخت در حدود 60 درصد
– سازه های CFT سطح مقطع کوچک‌تری دارند و به همین دلیل هم به کاهش ابعاد ستون‌ها نزدیک به 40 درصد می‌انجامند.
– ابعاد کوچک‌تر سازه‌های CFT به افزایش تعداد پارکینگ ساختمان‌ها به میزان 10 درصد می‌انجامد.
– کاهش ضخامت سقف
– افزایش مقاومت و شکل پذیری هسته بتنی به دلیل محصور شدگی در نتیجه افزایش چشمگیر کیفیت سازه در برابر زلزله
باید بپذیریم که صنعت ساختمان سازی در دنیا چندین دهه است که از ساختمان های با مقاطع صرفا فولادی و بتنی به سمت ساختمان های با مقاطع کامپوزیت ، حرکت کرده است زیرا از هر سه لحاظ مورد بحث در این تحقیق یعنی زمان، هزینه و کیفیت بر سازه های دیگر برتری دارد.
در کشور ما متاسفانه حرکت به این سمت بسیار کند بوده اما ما ناگذیر از آنیم که شتاب این حرکت را افزایش دهیم، زیرا چه بخواهیم و چه نخواهیم نیاز کشور به ساخت ساختمان های با کیفیت که کاهش زمان و هزینه رادر بر دارد روز به روز بیشتر احساس میشود. بنا براین جامعه مهندسین کشور باید هر چه سریع تر پیشگام در این زمینه باشد.
پیشنهادها
– پیشنهاد می شود سازه بتنی مقاوم سازی شده با الیاف FRP مدلسازی و تحلیل شود و با سازه با مقاطع CFT مقایسه شود و نتایج بررسی شود.
– پیشنهاد می شود این پژوهش را با نرم افزار های دیگر شبیه SAP2000 و با نرم افزارREVIT بررسی شوند و نتایج را با نتایج این پژوهش مقایسه شود.
– پیشنهاد می شود مشخصات مصالح و تعداد دهانه تغییر کند و با نتایج این پژوهش مورد بررسی قرار گیرد.
امیدواریم این مقاله که توسط ميلگرد در بستر كرمان
ارائه شده است ، به اندازه کافی مفید بوده باشد.اگر فکر می کنید
این مطالب پاسخگوی نیازهای شما در مورد مصالح نوین ساختمانی نیست ،
میتوانید با کارشناسان ما ارتباط برقرار کنید.
نویسنده : دکتر علی کیخا
دیدگاهتان را بنویسید
می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟خیالتان راحت باشد :)