بخشی از مقاله
چکیده
دیوار برشی مرکب شامل یک دیوار برشی ورق فولادی همراه با دیوار بتنی مسلح است.ورق فولادی می تواند در یک طرف و یا در دو طرف دیوار بتنی قرار گیرد.برای اتصال ورق فولادی از برشگیرها همچون پیچها و کلاهک برشی و غیره استفاده می گردد.مهمترین وظیفه دیوار برشی ورق فولادی مقاومت برشی طبقات در برابر لنگر واژگونی تحت بارهای جانبی می باشد.سیستم دیوار برشی ورق فولادی شامل یک دیوار ورق فولادی 2 ستون مرزی و تیرهای افقی طبقات می باشد - .
مدلسازی های صورت گرفته با استفاده از نرم افزار ANSYS و از اصل قاب مربعی و نسبت واحد ارتفاع به عرض قاب تبعیت می شود در این مطالعه سعی شده است با ثابت ماندن ضخامت پوشش بتنی و ورق فولادی تغییرات در فواصل اتصال دهنده ها - برشگیرها - متمرکز می گردد. در انتها برای مدل نمودار هیسترزیس آنها رسم شده است. نکته دیگر اینکه با توجه به سختی پوشش بتن در مراحل اول بارگذاری ورق فولادی نقش تعیین کننده ای در ظرفیت باربری ایفا نخواهد کرد.
و به دلیل سختی پوشش بتنی در نمونه مورد بررسی از کمانش ورق فولادی جلوگیری شده و در نتیجه رفتار پس کمانشی در ورق فولادی اتفاق نمی افتد و این مسئله مطلوب نمی باشد.. ولی به دلیل سختی زیاد دیوار بتنی در مدل مورد بررسی علاوه بر اینکه دیوار بتنی به عنوان یک مهاربند قوی برای ورق فولادی عمل می کند، در حین شروع بارگذاری به دلیل سختی اولیه زیاد سهم عمده ای از بار را به خود جذب میکند و این اتفاق تا زمانی می افتد که قسمتهایی از بتن دچار تغییرشکلهای زیاد شده و از حیز انتفاء ساقط می شود که در آن قسمتها نیز ورق فولادی کمانش میکند.
به همین دلیل میدان کششی قطری اتفاق نمی افتد. در نمودارها مقایسه بیشینه تغییرمکان جانبی نشان داده شده است. این نمودارها همانطور که انتظار می رود، افزایش سختی در نمونه ها را با افزایش فاصله بین برشگیرها را به خوبی نمایان می سازد.
.1 مقدمه
سازه های مرکب که در شاخه مهندسی عمران کابرد دارند اغلب از ترکیب بتن و فولاد ساخته می شوند. بتن ماده ای است که در فشار مقاومت خوبی دارد ونسبت به فولاد هزینه تولید پایین تری دارد.در مقابل فولاد سختی ومقاومتی چند برابر بتن داراست. لذا ترکیب مناسب این دوماده می تواند سبب اقتصادی تر شدن طرح در مقایسه با سیستم های رایج فولادی یا بتن مسلح گردد.
عملکرد بسیار مناسب این دو ماده سبب افزایش روز افزون استفاده از سیستم های مرکب گردیده وبه تبع آن تحقیقات بسیار وسیعی در مراکز تحقیقاتی روی سیستم در حال انجام است.[1] استفاده از سیستم های تیر مرکب و سقف مرکب از حدود نیم قرن پیش رواج یافته ودر دودهه اخیر استفاده از سیستم های باربر جانبی بسیاری مورد توجه طراحان قرارگرفته است.
این سیستم شامل ستونها فولادی پرشده از بتن - CFT - ستونهای بتن مسلح با مقاطع فولادی دفن شده در بتن - SRC - باد بندهای مرکب و سیستم های مختلفی از دیوار های برشی مرکب - - S_RCW و - C_SPW - می باشند. یکی دیگر از کاربردهای سیستم های مرکب که بسیار مورد استفاده طراحان است، مساله مقاوم سازی سازه ها است و استفاده از سیستم های مرکب در بسیاری موارد کمک شایان در مقاوم سازی سازه های موجود داشته است. سیستم مورد بررسی در این تحقیق یک سیستم خاصی از دیواربرشی مرکب - C_SPW - می باشد.
سازه ساختمانها بایستی قادر به تحمل انواع نیروهای مختلف نیروهای از جمله نیروهای جانبی، نظیر نیروهای ناشی از اثر زلزله و باد باشند. از این رو ساختمان بایستی در جهات طولی. و عرضی طوری مهار شود که نیروهای جانبی اعمالی در تراز کف را تحمل نماید و نهایتاً به پی ساختمان منتقل کند.
برای مهار نیروهای جانبی حاصل از زلزله روشهای مختلفی وجود دارد. یکی از روشهای مقابله با نیروهای زلزله در ساختمانها استفاده از دیوار برشی است که به علت برخورداری از عرض زیاد، مقاومت خمشی و برشی قابل توجهی دارند و به دلیل داشتن سختی نسبتاً زیاد یکی از بهترین روشهای ممکن برای ایجاد مقاومت در ساختمانهای چند طبقه می باشند، لذا بررسی دقیق این نوع سیستم و توجه به مقاومت، شکل پذیری، ظرفیت جذب انرژی و حداقل کاهش در سختی و مقاومت ضروری می باشد.
نکته قابل توجهی که در اینجا به آن اشاره می گردد، تفاوت اساسی در نوع رفتار تغییر شکل جانبی دیوارها برشی در مقایسه با دیگر قا بها می باشد که به اختصار به شرح آن می پردازیم.
اصولاً تغییر شکل جانبی یک دیوار برشی تحت اثر همین نیروها دارای تفاوت است. در یک دیوار برشی آزاد ایستاده تغییر شکل جانبی با تغییر شکل جانبی تقریباً مشابه یک تیر طره می باشد، که در آن هم تغییر شکل های خمشی و هم تغییر شکل های برشی و تغییر مکانهای ناشی از دوران کلی دیوار روی زمین مد نظر می باشد. لذا تغییر شکل یک دیوار برشی دارای تغییرات اساسی در طبقات ساختمان می باشد به صورتیکه بیشترین تغییر مکان افقی در بالاترین طبقه یا تراز ساختمان وکمترین تغییر مکان افقی در طبقات پایین صورت می گیرد، در صورتیکه تغییر مکان افقی طبقات مختلف یک ساختمان تقریباً مساوی یا نزدیک به یکدیگر می باشد.
مطابق تحقیقات به عمل آمده این اختلاف رفتار در تغییر شکل دو سیستم در ضریب توزیع برش ظاهر می شود. بدین ترتیب که ضریب برش دیوار برای طبقات زیاد بوده، ولی برای طبقات فوقانی بسیار کوچک در نظر گرفته می شود. گسیختگی خمشی - دراین حالت عکس العمل لرزه ای دیوار بیشتر با عامل لنگر خمشی بروز می کند ومفصل خمیری درمقاطع پای دیوار تشکیل می گردد.همچنین محل برش حداکثر در دیوار هم مقطع بحرانی برای ایجاد مفصل خمیری می باشد
گسیختگی برشی - اگر نسبت ارتفاع به طول یا پهنای دیوار کم باشد، آن دیوار را یک دیوار برشی کوتاه تعریف می کنند، این دیوار دارای شکست برشی با ترکهای قطری خواهد بود. اگر مقدار آرماتور افقی کم باشد شکست کششی قطری اتفاق می افتد. با وجود این در محل مفصل خمیری ترکهای بزرگ خمشی با ترکهای حاصل از کشش قطری مربوط به برش ترکیب شده و پس از چندین مورد متناوب مقاومت بتن درمقابل برش از بین می رود وتنها مقاومت باقیمانده مقاومت فولادی افقی می باشد و اگر فولاد به اندازه کافی موجود باشد شکست قطری به صورت فشاری اتفاق خواهد افتاد.
گسیختگی لغزش - این نوع خرابی در محل ممکن است اتفاق افتد. یکی در محل درزهای ساخت افقی که تابع از عوامل اجرایی است ودیگری درمنطقه مفصل خمیری که معمولاٌ بلافاصله بالای شالوده قرار می گیرد
احتمال این نوع گسیختگی هنگامی مطرح است که بارهای فشاری محورهای حاصل از ثقل روی دیوار اندک باشد.
بلند شدگی ازپی- این مسئله ناشی از لنگرود واژگونی منتقل شده از دیوار برشی به شالوده می باشد. چنانچه حالت بلند کردن و کششی در شالوده به وجود آید تحت اثر بارهای تکراری معکوس حالت نامطلوبی بوجود می آید.چنین حالتی خود اشکالات دیگری در سازه خواهد بود و باید با تجدید نظر در طرح اولیه، ابعاد سازه و پراکندگی دیوارها، آن را رفع نمود.
مچموعه حاضر دارای اهداف زیادی از جمله تدوین و گرداوری اطلاعات تحلیلی در رابطه با راههای افزایش مقاومت دیوار برشی ورق فولادی مرکب و استفاده حداکثر مناسب از ترکیب یک ماده فلزی با یک ماده غیر فلزی و افزایش ظرفیت باربری عضو خمشی با استفاده از عملکرد توام دیوار بتنی و ورق فولادی،بررسی و مطالعه رفتار اتصالات برشی - برشگیرها - در یکپارچه کردن عمل مرکب دیوار بتنی و ورق فولادی و بررسی رفتار دیوارهای برشی ورق فولادی مرکب در کاهش تغییر مکان طبقات و تاثیر در سختی مجموعه دیوار.
.2 بارگذاری:
مدلهای مذکور در نرم افزار المان محدود ANSYS مدلسازی و مطابق بارگذاری سیکلی - FEMA-350 - FEMA/SAC اعمال بار انجام گرفت. به این صورت که تمامی node های فوقانی دیوار انتخاب و به عنوان یک component انتخاب می شود و بارگذاری به صورت تغییرمکانی به انتهای دیوار اعمال می گردد. بارگذاری سیکلی FEMA/SAC به صورت جدولی و نموداری در ذیل آورده شده است. برای تعریف بارگذاری در این نرمافزار از پیش پردازشگر PreProccessor یا پس پردازشگر Solution استفاده شده.است.
-1 قیدهای مربوط به درجات آزادی - Constraints, Displacement -
-2 نیروها - Forces, Moment -
-3 بارهای سطحی - Surface Loads, Pressure -
-4 بارهای حجمی - Body loads, Tempereture, Fluence -
-5 بارهای اینرسی / ^ در این تحقیق از دستههای اول و دوم استفاده شده است در جدول 1 حداکثر تغییر شکل بر اساس تعداد چرخه های بار گذاری n ارایه شده است.
