بخشی از مقاله
خلاصه
با افزایش تحقیقات روی عملکرد لرزهای دیوارهای برشی فولادی و افزایش اطمینان از عملکرد آنها استفاده از این دیوارها بهخصوص در آمریکا و ژاپن به نحو محسوسی گسترش یافتهاست. باتوجه به شناخت نسبتاً جامعی از رفتار این دیوارها اکنون آییننامههای طراحی شروع به ارائه ضوابط طراحی برای این دیوارها نمودهاند. اساس عملکرد این سازهها مبتنی بر بهرهگیری از عملکرد میدان کششی قطری پس از کمانش ورق فولادی میباشد.
اجرایساده صرفاً با تکیه بر دانش فنی موجود و بدون نیاز به کسب مهارت جدید، کاهش ابعاد فونداسیون، افزایش محسوس سختی جانبی سازه، کاهش بار مرده و در ضمن اقتصادی بودن این سیستم نسبت به قابهای خمشی فولادی از مزایای عمده این سیستم محسوب میشود. دیوار برشی فولادی نوعی سیستم جدید مقاوم در برابر بارهای جانبی بوده که نسبت به سایر سیستمهای مقاوم در برابر بار جانبی دارای عملکرد بهتری است. با توجه به اهمیت استفاده از این گونه سازهها نیاز به مطالعه در این زمینه احساس میشود.
در این تحقیق قبل از بررسی عملکرد دیواربرشیهای فولادی با اتصالات مفصلی، جهت اطمینان از نتایج عددی، به صحت سنجی نمونه آزمایشگاهی پرداخته و بعد از ارزیابی نتایج، به مدلسازی 5 نمونه دیواربرشی فولادی با نرم افزار آباکوس پرداخته شده است. در این نمونهها به بررسی پارامترهایی از قبیل مشخصات هندسی تیرها و ستونها پرداخته شده است. نتایج حاصل از این تحقیق مشخص کرد که با افزایش سطح مقطع ستونها توزیع تنش به صورت یکنواختی در سطح ورق گسترده شده و کل سطح ورق به سمت خارج از صفحه کمانش کرده، این در حالی است که در صورت افزایش مقطع تیر کمانش اغلب به صورت قطری در ورقها دیده میشود.
.1 مقدمه
اساس ایده دیوارهای برشی فولادی که در 15 سال اخیر به طور جدی مورد توجه قرار گرفته است بهرهگیری از میدان کششی قطری است که در این گونه دیوارهای ایجاد میشود. مقاومت این گونه دیوارها به طور عمده مقاومت پس کمانشی ورقهای نازک یا در واقع مقاومت ناشی از میدان کشش قطری است که پس از کمانش ورق فولادی در آن ایجاد میشود.
از مزایای کلی دیوار برشی فولادی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
· وزن اندک ورق فولادی ساده شدن الزامات طراحی به دلیل رفتار مناسب سیستم و دارا بودن ضریب رفتار بالا به همراه عملکرد موثر در کنترل تغییر شکلهای سازهای به واسطه داشتن سختی جانبی زیاد، منجر به کاهش وزن اسکلت طراحی شده میشود.
· ایمنی و مقاومت بالای لرزهای، پیوستگی، شکل پذیری و استحکام بالای ورق فولادی و اتصالات آن.
· اجرای آسان
· استفاده از اتصال مفصلی با جوش گوشه در همه اتصالات قاب به جز اتصال اعضای احاطه کننده ورق فولادی
· حمل و نقل آسان ورق فولادی به دلیل وزن کم، انعطاف بالا، و برش کاری و آماده سازی آن در محل کارخانه
· کوچک بودن بعد جوش اتصال ورق فولادی و اجرای آن تنها با یک عبور جوش
· همچنین امکان حذف جوش و اجرای اتصال به کمک پیچ و مهره
· کاهش حجم جوشکاری سازه نسبت به سایر سازههای فولادی
· از دیگر مزیتهای دیوار برشی فولادی میتوان به افزایش قابل توجه سرعت اجرا اشاره نمود. این موضوع خصوصاً در مقایسه با سیستم دیوار برشی بتنی بسیار بارز است.
در سیستم دیوار برشی بتنی هر چقدر که سرعت اجرای سقف با استفاده از تکنولوژیهای نوین افزایش یابد، باز هم با توجه به این که اجرای بتن سقف و دیوار باید به طور همزمان صورت گیرد اجرای سقف منوط به اجرای دیوار شده و در نهایت سرعت پروژه کاهش مییابد.
· در مقابل در سیستم دیوار برشی فولادی به این علت که اجرای سیستم باربر جانبی همزمان با نصب اسکلت انجام و پایداری جانبی سازه تامین میشود. اجازه بتن ریزی و اجرای همزمان سقفها بدون هیچ محدودیتی به پیمانکار داده میشود.
با افزایش تحقیقات روی عملکرد لرزهای دیوارهای برشی فولادی و افزایش اطمینان از عملکرد آنها استفاده از این دیوارها بهخصوص در آمریکا و ژاپن بهنحو محسوسی گسترش یافته است. باتوجه به شناخت نسبتاً جامعی از رفتار این دیوارها اکنون آییننامههای طراحی شروع به ارائه ضوابط طراحی برای این دیوارها نمودهاند. اساس عملکرد این سازهها مبتنی بر بهرهگیری از عملکرد میدان کششی قطری پس از کمانش ورق فولادی میباشد.
اجرای ساده صرفاً با تکیه بر دانش فنی موجود و بدون نیاز به کسب مهارت جدید، کاهش ابعاد فونداسیون، افزایش محسوس سختی جانبی سازه، کاهش بار مرده و در ضمن اقتصادی بودن این سیستم نسبت به قابهای خمشی فولادی از مزایای عمده این سیستم محسوب میشود. دیوار برشی فولادی نوعی سیستم جدید مقاوم در برابر بارهای جانبی بوده که نسبت به سایر سیستمهای مقاوم در برابر بار جانبی دارای عملکرد بهتری است. با توجه به اهمیت استفاده از این گونه سازهها نیاز به مطالعه در این زمینه احساس میشود. علینیا و شیرازی، تاثیر پیکربندی تقویت کنندهها را بر روی عملکرد دیواربرشیها را مورد بررسی قرار دادند و تاکیدکردند که تقویت کنندههای یک طرفه در مقاومت کمانشی بسیارموثرتر از تقویت کنندههای دوطرفه میباشند.
YU و همکارانش گزارش دادند که دیواربرشیهای دارای سخت کننده، بر اساس تحقیقات آزمایشگاهی دارای رفتارچرخهای بهتری میباشند. صفحات فولادی به افزایش سختی و مقاومت کمانشی سازه در مرحله اولیه بارگذاری کمک میکنند.
ژئو و همکارانش، عملکرد دیواربرشیهای فولادی دارای اتصالات تیر-ستون نیمه صلب و تقویت کنندههای عرضی بر روی صفحات فولادی را مورد بررسی قرار داد. توضیح داده میشود که تقویتکنندههای عرضی در افزایش مقاومت کمانش و ظرفیت بارگذاری دیواربرشیهای فولادی موثر هستند. این در اثر کاهش نسبت ضخامت - ارتفاع صفحات فولادی با ادغام تقویتکنندههای عرضی به دست میآید. به طور خلاصه، نصب تقویتکنندهها بر روی صفحات فولادی یکی از روشهای موثر جهت افزایش عملکرد کلی سازه دیواربرشی میباشد.[3] همچنین ژئو و همکارانش عملکرد دیواربرشیها را با افزودن پوششهای بتن مسلح بر روی صفحات فولادی میانقاب مورد مطالعه و بررسی قرار دادند.
نتایج حاصل شده نشان دادند که پوششهای بتن مستعد مجزا شدن از صفحات فولادی به علت پیوستگی ضعیف و سنگینی میباشد.[4] علوی و ناطقی، آزمون شبه استاتیک بر روی دیواربرشیهای دارای ورق تقویتی قطری و بدون آن انجام دادند. نتایج نشان داد که افزایش سختکنندهها در افزایش ظرفیت باربری دیواربرشیهای فولادی تاثیر زیادی است.
.2 صحت سنجی نمونه عددی
در این تحقیق به منظور اطمینان از صحت نتایج مدلسازی از مقاله ژئو و همکارانش که در سال 2017 در طی یک کار آزمایشگاهی به بررسی رفتار دیواربرشیهای دارای سخت کننده با اتصالات نیمه گیردار پرداختهاند، استفاده شده است . مشخصات هندسی نمونه آزمایش شده در آزمایشگاه در شکل1 نشان داده شده است. در جدول1نیز مشخصات مصالح استفاده شده در المانها نشان داده شده است.
شکل.1 مشخصات هندسی نمونه مورد نظر - واحد برحسب میلیمتر - جدول.1 مشخصات مصالح نمونه آزمایشگاهی
در این مدلسازی کلیه المانها به جزء ورق فولادی از نوع Solid انتخاب شدهاند. - ورق فولادی از نوع Shell میباشد - . مصالح فولادی بکار رفته در نمونهها ایزوتروپیک فرض میشوند. برای معرفی روابط تنش و کرنشی مصالح در برنامه تحلیل المان محدود، این روابط به صورت نمودار چند خطی در نظر گرفته میشوند. اما باید توجه کرد که افزایش تعداد ناپیوستگیهای نمودار تنش و کرنش، تعداد تکرارهای لازم برای رسیدن به جواب را بیشتر میکند
