تجلی هنر در معماری و شهرسازی 2 پیاپی ۵ 1403 09 10 Comparison of Traditional Structural Systems and Flat Shell Systems in Terms of Construction Time and Cost in Residential Buildings مقایسه سیستم سنتی و پوسته‌های صاف از نظر مدت‌زمان ساخت و هزینه در ساختمان‌های مسکونی 129 150 FA داوود پوریان گروه مهندسی عمران، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرقدس، ایران رضا ابراری گروه عمران، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، شهر قدس، ایران Journal Article 1403/07/02 <p>The purpose of this study is to compare structural performance, construction time, and total cost between traditional building systems and flat shell systems in residential construction. This analytical–descriptive study was conducted using nonlinear numerical analysis in Abaqus and limited field observations. The models consisted of a three-story masonry building and a flat concrete shell system with a thickness of 7–10 cm. Cost estimation was performed using the national schedule of rates and engineering quantity surveying. Seismic behavior was assessed through friction pendulum isolation modeling and the Iranian Standard 2800 spectrum. Thermal loading, concrete type C25 properties, soil type III characteristics, and the steel shell fabrication process—including cutting, welding, assembly, and quality control—were also evaluated. Results indicated that traditional systems, due to large wall thickness, heavy weight, and weak tensile and shear resistance, perform poorly under seismic forces. In contrast, the flat shell system, benefiting from reinforced concrete and high ductility, demonstrated significantly improved performance. Fire analysis showed that traditional systems become unstable within 10 minutes, while shell systems maintain integrity longer due to concrete confinement and increased buckling capacity. Economically, steel consumption in the shell system was reduced by about 55% compared with steel structures, and overall construction costs were approximately 35% lower than traditional systems. Moreover, diagonal stiffener connections exhibited 30% higher load capacity compared with parallel stiffeners. The study concludes that flat shell systems offer superior seismic resistance, thermal behavior, material efficiency, and cost-effectiveness compared with traditional construction methods. Proper connection detailing, well-designed shell geometry, and nonlinear analysis significantly enhance structural safety and overall performance.</p> <p>هدف این پژوهش مقایسه عملکرد سازه‌ای، زمان اجرا و هزینه ساخت در سیستم‌های سنتی و سیستم‌های پوسته‌ای صاف در ساختمان‌های مسکونی است. این پژوهش به روش توصیفی–تحلیلی انجام شده و داده‌ها از طریق تحلیل عددی غیرخطی با نرم‌افزار Abaqus و بررسی میدانی محدود به‌دست آمده‌اند. مدل‌سازی شامل یک ساختمان بنایی سه‌طبقه و یک سیستم پوسته‌ای با ضخامت ۷ تا ۱۰ سانتی‌متر بوده است. همچنین برای مقایسه هزینه ساخت از فهرست‌بها و روش متره مهندسی استفاده شده و تحلیل رفتار لرزه‌ای با بهره‌گیری از مدل‌سازی ایزولاسیون اصطکاکی و استاندارد 2800 انجام شده است. در ادامه، بارگذاری حرارتی، خواص بتن C25، ویژگی‌های زمین و فرایند ساخت اسکلت فلزی پوسته‌ای نیز مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان داد سیستم سنتی به دلیل وزن بالا، ضخامت زیاد دیوارها و ضعف در مقاومت کششی و برشی، عملکرد مناسبی در برابر نیروهای لرزه‌ای ندارد. در مقابل، سیستم پوسته‌ای با بهره‌گیری از بتن مسلح، شکل‌پذیری بالاتر و ضخامت کم، مقاومت مطلوبی ارائه داد. تحلیل‌ها نشان داد که در شرایط آتش‌سوزی، سازه سنتی طی کمتر از ۱۰ دقیقه ناپایدار می‌شود، در حالی‌که سیستم پوسته‌ای به‌دلیل محصورشدگی بتن در ستون‌ها و افزایش مقاومت کمانشی عملکرد بهتری دارد. از نظر اقتصادی، مصرف فولاد در سیستم پوسته‌ای حدود ۵۵٪ کمتر از سازه فولادی و هزینه ساخت آن در مقایسه با سازه سنتی حدود ۳۵٪ کمتر گزارش شد. همچنین اتصالات با سخت‌کننده قطری حدود ۳۰٪ بارپذیری بیشتری نسبت به سخت‌کننده‌های موازی نشان دادند. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که سیستم پوسته‌ای از نظر مقاومت لرزه‌ای، رفتار حرارتی، صرفه‌جویی در مصالح و کاهش هزینه ساخت، گزینه‌ای مناسب‌تر نسبت به سیستم سنتی است. همچنین به‌کارگیری اتصالات مناسب، طراحی همگن پوسته‌ها و استفاده از تحلیل غیرخطی می‌تواند ایمنی سازه و پایداری آن را به‌طور چشمگیری افزایش دهد.</p> https://www.jmaaue.org/index.php/jmaaue/article/download/127/101