۲۲۸۲۰پ
per
بررسی عددی رفتار لرزه‌ای دیوار برشی فولادی با المانهای مرزی افقی بازشودار
Numerical investigation of the seismic behavior of steel plate shear walls with perforated horizontal boundary elements
/فاطمه صمدی نژاد
: عمران
، ۱۳۹۸
، افشاری
۱۱۹ص
چاپی - الکترونیکی
کارشناسی ارشد
سازه
۱۳۹۸/۱۰/۰۳
تبریز
دیوار برشی فولادی در چند دهه اخیر به عنوان سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله و باد در ساختمان‌ها مورد توجه قرار گرفته است .تاکنون آزمایش‌های چرخه‌ای زیادی روی نمونه‌های مختلف انجام شده است .مطالعات نشان می‌دهد که این سیستم به دلیل رفتار شکل‌پذیر و ظرفیت بالای جذب انرژی، به‌خصوص در ساختمان‌های بلند عملکرد سازه‌ای بسیار مناسبی دارد .از این نوع سیستم علاوه بر سازه‌های جدید در مقاوم سازی سازه‌های موجود نیز استفاده می‌شود .ضخامت ورق دیوار برشی فولادی معمولا تحت تاثیر عوامل اجرایی نظیر جوشکاری و حمل و نقل، بیشتر از مقدار مورد نیاز در طراحی می‌باشد که این امر سبب مقاومت اضافی در دیوار تحت بارهای جانبی می‌شود .در نتیجه نیروهای طراحی بیش از حد لازم به اجزای مرزی وارد شده و باعث خرابی آنها می‌گردد .تلاش‌های بسیاری برای حل این موضوع انجام شده که از آن میان می‌توان به استفاده از ورق جان دیوار با مقاومت تسلیم پایین، ایجاد شیارهای قائم و یا منظور کردن بازشوهای دایروی در ورق جان دیوار اشاره کرد .در این تحقیق راهکاری جهت هدایت ناحیه پلاستیک به داخل دیوار برشی فولادی برای جلوگیری از گسترش خرابی در اجزای مرزی و اتصالات ارائه شده است .برای این منظور بازشوهای مستطیلی در میانه جان المانهای مرزی افقی در نظر گرفته شده است .جهت تعیین ابعاد مناسب بازشو روابطی ارائه گردیده و عملکرد مدل‌های پیشنهادی با نرم افزار اجزای محدود ANSYS بررسی شده است .نتایج به دست آمده با مطالعه اجزا محدود بر روی ۳۶ نمونه دیوار برشی فولادی با نسبت طول به ارتفاع پانل، ضخامت پانل و ابعاد بازشو متفاوت نشان می‌دهد که روابط پیشنهادی در محدوده قابل قبولی بوده و قادرند با تشخیص طول و ارتفاع بازشو مناسب، باعث جذب کرنش‌های پلاستیک به محدوده داخل دیوار) بین بازشوهای فوقانی و تحتانی (شوند .مطابق بررسی‌های تکمیلی انجام گرفته، ۶ نمونه دیوار برشی فولادی بدون بازشو با نسبت طول به ارتفاع پانل و ضخامت پانل متفاوت توسط نرم افزار ETABS مدل‌سازی و آنالیز شده و با نتایج نمونه‌های متناظر در نرم افزار ANSYS و نیز روابط پیشنهادی مقایسه گردیده است .مقایسه مقادیر لنگر خمشی و نیروی برشی در طول المانهای مرزی افقی فوقانی مدل‌ها نشان می‌دهد که نتایج حاصل از روابط پیشنهادی با نتایج نمونه‌های متناظر در نرم افزارهای ANSYS و ETABS انطباق قابل قبولی دارند
In recent decades, steel plate shear walls have been considered as a resisting system for lateral forces such as earthquake and wind in buildings. So many cyclic tests have been carried out on different samples, so far. Studies indicate an excellent structural performance for this system due to ductile behavior and energy absorption capacity, especially in high-rise buildings. This system is also used in retrofitting existing structures. The thickness of the infill plate used in steel plate shear wall is often governed by welding and handling factors and more than the desirable design value, which result in stronger shear walls for lateral load resistance. It introduces excessive design forces to the boundary elements and causes failure. Many attempts have been done to solve this problem, including the use of steel infill plate with low yield strength (LYS), introducing vertical slits or a pattern of circular perforations in the infill plate. In this study, a new method is proposed to transfer the plastic zone into the steel shear wall, in order to prevent the failure extention in boundary elements and beam-column connections. For this reason, rectangular openings are considered in the middle of boundary beam webs. In order to define proper dimensions for openings, some equations have been introduced and performance of the proposed models have been investigated using ANSYS finite element software. The results of the finite element analyses on 36 steel plate shear wall samples with different width to height ratios of the infill plate, panel thickness and opening dimensions show that the proposed equations are acceptable and by defining proper opening dimensions, it is possible to transfer the plastic zone into the shear wall (within the upper and lower openings). Based on the additional investigations, 6 steel plate shear wall samples without openings and with different width to height ratios of the infill plate and panel thickness have been analysed using ETABS software and then compared to the results of the corresponding samples using ANSYS software and proposed equations. The flexural moment and shear force values along the upper horizontal boundary elements indicate that the results of the proposed equations have acceptable compliance with the results of corresponding samples using ANSYS and ETABS softwares
Numerical investigation of the seismic behavior of steel plate shear walls with perforated horizontal boundary elements
Samadinezhad, Fatemeh
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
