بخشی از مقاله
خلاصه
دیوار برشی در ساختمان های بتن آرمه به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر نیرو های جانبی شناخته می شود. وجود بازشو در دیوارهای برشی امری اجتناب ناپذیر است که این بازشو ها موجب کاهش مقاومت برشی، خمشی دیوار و افزایش تغییر شکل های جانبی می شود. در این تحقیق رفتار دو نوع دیوار برشی بدون بازشو و دارای بازشو های منظم تحت درصد آرماتور های قائم و افقی متفاوتی مقایسه شده اند.
برای مطالعه و ارزیابی رفتار لرزه ای دیوار از روش اجزاء محدود غیر خطی و مدل رفتاری بتن، پلاستیسیته آسیب - Damage Plasticity - در نظر گرفته شده است و مدل سازی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS انجام شده و پس از تأیید صحت مدل ارائه شده با نتایج آزمایشگاهی، رفتار لرزه ای این دو نوع دیوار تحت درصد آرماتورهای مختلف تحقیق شده است. نتایج حاصل بیان کننده افزایش میزان جذب انرژی، با افزایش درصد آرماتور های قائم می باشد.
.1 مقدمه
استفاده از دیوار برشی اقتصادی ترین و منطقی ترین گزینه جهت افزایش سختی، مقاومت و کاهش تغییر مکان جانبی ساختمان می باشد. استفاده از بازشو در دیوارهای برشی جهت نور گیری فضاها و یا ورود و خروج کاملاً محتمل می باشد.
لذا بررسی اثر بعد و محل قرار گیری بازشو در دیوار برشی از اهمیت زیادی برخوردار است. و در بسیاری از موارد از تاثیر بازشو در طراحی آرماتورهای قائم و افقی دیوارهای برشی صرفنظر می شود، لذا بررسی اثر نحوه آرماتورگذاری بر رفتار دیوار های برشی دارای بازشو نیز دارای اهمیت می باشد. هر چند که دیوار برشی دارای بازشو های منظم و نامنظم در سال های اخیر توسط محققین مطالعه شده است. اما تأثیر وجود بازشو و درصد آرماتور های متفاوت به طور همزمان کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق مقایسه رفتار دیوار های برشی بدون بازشو و دیوار های دارای بازشو های منظم تحت درصد آرماتور های افقی و قائم متفاوت می باشد. در این مقاله 6 نمونه دیوار برشی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS مدل سازی شده و مورد تحلیل عددی قرار گرفته است.
.2 سابقه و شرح مختصری بر تاریخچه موضوع
دیوار برشی دارای بازشو توسط برخی از محققین مورد مطالعه قرار گرفته است که در ادامه به طور خلاصه مطالعات آنها بیان شده است.
درسال 2014 مسورکا [1] مقایسه ای بین مد گسیختگی یک دیوار برشی با بازشوهای قائم منظم، سه دیوار با بازشوهای شطرنجی و یک دیوار بدون بازشو و همه تحت بارگذاری لرزه ای انجام داد است. در سال 2013 مسورکا [2] نیز اقدام به بررسی مدهای گسیختگی دیوارهای سازه ای بتن مسلح بعد از زلزله های قوی در ایتالیا - 2009 - ، شیلی - 2010 - ، نیوزلند - 2011 - ، ژاپن - 2011 - و ترکیه نمود. دیوارهای برشی بتن مسلح با بازشوهای شطرنجی نمونه ای خاص بود که تحقیقات مسوارکا بر اساس گزارشات حاصل شده به وسیله کارشناسان، مطالعات تئوری و آزمایشگاهی بر روی سه دیوار با بازشو شطرنجی، یک دیوار با بازشو منظم ویک دیوار بدون بازشو انجام شده است.
در سال 2013 گوپالرنیم و کومار [3] آنالیز دینامیکی غیرخطی المان محدودی را بر روی دیوار برشی چاق با بازشو را مورد مطالعه قرار داده اند. از سال 1985 تا 1994 تحقیقی توسط یانز ایت آل [4] بر روی دیوارهای برشی با بازشوهای نامنظم و فقط تحت نیروهای افقی انجام شده است. متغیرها ابعاد و موقعیت بازشوها هستند.
مد های آزمایشگاهی، یک گسیختگی شکل پذیری را با رسیدن به حد تسلیم آرماتور های قائم همرا با خرد شدن بتن در پایه های کوچک تر ثبت کرده اند. و نیز در همین بازه زمانی تحقیق تئوری و آزمایشگاهی توسط اجاز و وایت [5] روی دیوارهای برشی با حداقل درصد آرماتور، بازشوهای نامنظم و وجود بالب در انتهای دیوار برای مقادیر مختلف زاویه انجام شده است. در سال 1988 لین وکیو [6] رفتار دیوار برشی با بازشو را مطالعه کرده اند. آنها آنالیز المان محدود و کار آزمایشگاهی برای مطالعه مقاومت نهایی دیوار برشی با بازشو تحت بار جانبی انجام داده اند.
.2 فرضیات آنالیز
در آنالیز دیوار های برشی بتن مسلح فرضیات ذیل در نظر گرفته شده است .
-1 خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مصالح، فولاد و بتن، مطابق جدول 1 می باشد.
-2 رفتار غیر خطی و خصوصیات خرابی بتن با استفاده از مدل خسارت پلاستیک بتن - CONCRETE DAMAGE - PLASTICITY مدل شده است.
-3 برای تعیین رفتار غیر خطی فولاد از مدل پلاستیک کامل استفاده شده است.
-4 ارتفاع، طول و ضخامت دیوار های مورد مطالعه و نیز ابعاد بازشو ها ثابت در نظر گرفته شده است.
-5 برای مدل سازی بتن از المان چهار گرهی SOLID C3D8R و برای مدل سازی میلگرد از المان دو گرهی TRUSS T3D2 استفاده شده است. میلگرد ها با استفاده از تکنیک EMBEDDED REGIONS به بتن متصل شده اند.
جدول -1 خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بتن و فولاد
.3 معرفی دیوار های برشی بتن آرمه مورد مطالعه
مطالعات تئوری و آزمایشگاهی زیادی اخیرا بر روی دیوار های برشی بدون بازشو و دیوار های دارای بازشوهای منظم و نامنظم انجام شده است. در این تحقیق دیوارهای برشی بدون بازشو و بازشوداری با چیدمان منظم مطابق شکل 1 به ارتفاع H ، طول L و ضخامت t در نظر گرفته شده است. دیوار ها پنج طبقه و با مقطع مستطیلی هستند و همگی تحت یک بار قائم 120 کیلو نیوتنی در مرکز مقطع و بار چرخه ای مطابق شکل 2 در بالاترین بخش دیوار قرار گرفته اند. نسبت H / L برابر 2/5 و بازشوها به ابعاد a x b می باشند که a ارتفاع بازشو و b طول بازشو است.
