بخشی از مقاله
خلاصه
یکی از سیستمهای باربر جانبی در ساختمانهای فولادی سبک، دیوارهای برشی متشکل از قاب فولادی سردنوردشده و پوششهای چوبی می باشد. دراین مقاله دیوارهای برشی چوبی در سازه های فولادی سبک با اتصالات پیچ خودکار در نرم افزار المان محدود آباکوس مدل شده و رفتار آن تحت بار جانبی بررسی میشود. دراین مدلسازی جهت تعریف مصالح چوبی از معیار آسیب هاشین استفاده شده است. اتصالات توسط رابطهای انتقالی و دورانی با شش درجه آزادی و رفتار غیر خطی، و مقاومت نهایی معین تعریف شده اند.
نتایج تحلیل بار افزون مدل ها با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و صحت عملکرد رفتار مصالح چوبی و اتصالات و نیز مقادیر نیرو و تغییرمکان جانبی دیوار در مراحل مختلف بارگذاری تایید میشود. پس از آن مطالعات پارامتری برای درنظر گرفتن اثر ضخامت پوشش و فاصله اتصالات بر روی رفتار نیرو-تغییرمکان دیوار صورت میپذیرد.
کلمات کلیدی: قاب فولادی سبک، دیوار برشی چوبی، اتصالات پیچی، معیار آسیب هاشین، تحلیل بار افزون، مدلسازی اجزاء محدود.
مقدمه
با توجه به نیاز شدید به افزایش بهرهوری در بخش ساختمان کشور، استفاده از سیستمهای سنتی در امر ساخت و ساز به تنهایی جوابگوی نیاز جامعه نبوده و استفاده از فناوریهای نوین در این بخش اجتنابناپذیر است. یکی از این سیستم ها، سیستم قاب سبک فولادی4 است که نه تنها امکان تولید صنعتی و پیشساختگی آن وجود دارد، بلکه به علت سبک بودن سیستم در هنگام زمینلرزه، آسیبپذیری ساختمانها را به حداقل میرساند.
دیوارهای برشی5 یکی از اجزای اصلی مقاوم در برابر بارهای جانبیمخصوصًا زلزلهاند، که به طور وسیع در ساختمانهای کوتاه مرتبه و میان مرتبه سبک فلزی و چوبی مورد استفاده قرار میگیرند. هر پانل دیوار برشی از یک قاب فولادی با مقاطع فولادی سرد نورد شده تشکیل شده است که تیرکها و ستونکهای قاب با پیچهای خودکار یا پرچ به یکدیگر متصل شدهاند و پوششی از جنس مصالح چوبی یا ورق فولادی نازک بر روی قاب پیچ شده یا پرچ میشود .
در سالهای اخیر دانشمندان زیادی بر روی عملکرد دیوار برشی در سازههای سبک فولادی و چوبی تحقیقات آزمایشگاهی و عددی انجام دادهاند و نتایجی را ارائه کرده اند. تحقیقات زیادی در سالهای 1978 تا کنون بر روی سیستمهای جانبی این سازهها صورت گرفته است، که از مهم ترین آنها میتوان به تحقیقات آزمایشگاهی انجام گرفته در مراجع تا اشاره کرد.راجرز و همکاران آزمایشاتی را بر روی دیوار برشی با جنس متفاوت در قاب سبک فولادی انجام دادند، که نتایج آزمایشگاهی قابهای با دیوار برشی چوبی آن در این مقاله مورد صحتسنجی عددی قرار گرفته است.
حاتمی و رحمانی در سال بر روی دیوار برشی چوبی در قابهای سبک فولادی مطالعات عددی انجام دادند، در این مطالعات رفتار مصالح پوشش به صورت الاستو پلاستیک ایدهآل و اتصالات به صورت پیوسته و بدون درجه آزادی مدلسازی شد. حاتمی و قلی خانی در سال بر روی دیوار برشی فولادی در قابهای سبک فولادی مطالعه عددی انجام دادند، در این مطالعات اتصالات با شش درجه آزادی انتقالی و دورانی با رفتار خطی الاستیک و تعریف مقاومت خرابی اتصال، مدلسازی شد.
در این مقاله به مدلسازی عددی دیوار برشی چوبی در قابهای سبک فولادی با تعریف معیار آسیب مناسب برای رفتار چوب و مدلسازی اتصال با رابط انتقالی و دورانی با شش درجه آزادی با رفتار غیر خطی الاستیک مصالح پیچهای اتصال، در نرم افزار المان محدود آباکوس پرداخته و پس از صحت سنجی نتایج مدلسازی به بررسی تاثیر ضخامت پوشش و فواصل اتصال پیچهای لبه بر مقاومت نهایی و تغییر مکان قاب میپردازیم.
مدلسازی عددی
در این قسمت نحوه مدلسازی المان محدود اعضاء قاب - شامل تیرک، ستونک، نگهدارنده - ، صفحه پوشش و اتصالات و نیز مشخصات مکانیکی مصالح اعضای قاب و صفحه پوشش در نرم افزار آباکوس شرح داده میشود. برای مدلسازی اعضاء قاب و صفحه پوشش از المان پوسته استفاده شده است. علت این انتخاب، ضخامت کم اعضاء قاب و ضخامت کم پوشش دیوار نسبت به ابعاد دیگر پوشش میباشد.
نمونه المانبندی اعضای قاب و پوشش
برای مدلسازی پیچهای اتصال پوشش به اعضاء قاب از رابطهای انتقالی و دورانی با شش درجه آزادی با رفتار غیرخطی و امکان خرابی در یک نیروی محوری مشخص، استفاده شده است. این رابطها، گرهای از پوشش را توسط یک المان سیم3 به گره متناظر آن گره بر روی اعضای قاب متصل میکند.
