بخشی از مقاله
چکیده
یکی از سیستمهاي مقاوم سازهاي در برابر نیروهاي جانبی از جمله زلزله، سیستم دیوار برشی فولادي میباشد. ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت متعددي براي بهبود عملکرد سیستم دیوار برشی فولادي براي افزایش میزان جذب انرژي انجام گرفته است. در این پژوهش با هدف بررسی و بهبود عملکرد سیستم دیوار برشی فولادي در برابر نیروهاي جانبی با تکیه بر کمانش در ورقهاي فولادي، سختکنندههایی به صورت قطري - مورب - و قائم و همچنین بازشوهایی به قطر 50 و 100 سانتیمتر در مرکز دیوار برشی لحاظ گردید. مدلسازي عددي توسط نرم افزار اباکوس انجام و پروتکل بارگذاري بر اساس ATC-24 اعمال گردید. بعد از تطابق رفتار هیسترزیس مدل عددي با مدل آزمایشگاهی، رفتار 14 مدل مورد بررسی قرار گرفت
نتایج تحلیل نشان میدهد در صورت ایجاد بازشو در ورق فولادي، استفاده ترکیب سختکنندههاي قطري و قائم همراه با سختکنندهها در لبهي بازشو، داراي عملکرد مشابه با توجه به مقاومت برشی و شکلپذیري براي ورقهاي سختکننده بدون بازشو میباشد. مطلوبترین عملکرد سیستم مربوط به استفاده از سختکنندههاي قائم و افقی میباشد. در این پژوهش براي بازشوهاي کوچک، استفاده از سختکنندهها در لبه بازشو توصیه میگردد.
مقدمه
سیستم دیوار برشی فولادي با دارا بودن سختی و شکلپذیري قابل توجه، به عنوان سیستم مناسب براي پایداري سازهها در برابر نیروهاي جانبی ارائه شده است. در این سیستم ، عملکرد اصلی با تکیه بر رفتار کمانشی ورق هاي فولادي باعث جذب انرژي می گردد.
در دیوارهاي برشی فولادي با استفاده از ورقهاي فولادي میتوان از پدیدهي پس کمانش، مشابه تیر ورقها بدون هیچ گونه خللی در پایداري این سیستم استفاده نمود. در این سیستم به لحاظ گستردگی اتصال ورق با قاب اطراف - عدم وجود یک اتصال متمرکز مانند سیستم مهاربندي - و شکلگیري تدریجی و یکنواخت تنش در ورق فولادي و قابلیت خوب تعدیل تنشها تا رسیدن به بار نهایی، نسبت به دیگر سیستمهاي معمول قابل اطمینانتر بوده و جذب انرژي آن تدریجی و با کمترین ضعف کلی و موضعی است
سیستم دیوار برشی فولادي به دلیل جزئیات اجرایی ساده و نصب سریع و هزینه اندك اجرایی و امکان نصب در محل اجرا، در مقایسه با سایر سیستمهاي مقاوم جانبی مورد مطلوب میباشد. در این سیستم، اتصال بین تیرها و ستونها گیردار بوده و برخلاف تیرورقها که به علت ضعیف بودن بالها در آنها، بالها نقش به سزایی در گرفتن نیروها ندارند، در دیواربرشی فولادي با توجه به قوي بودن ستونها، ستونها نقش قابل توجهی در باربري ایفا میکنند. اتصال صلب تیرها به ستونهاي مرزي به افزایش سختی کمک میکند
در این نوع سیستم سازهاي تحت بارگذاري چرخهاي دیوار برشی فولادي داراي سختی اولیهي بالایی میباشد که پس از چند سیکل بارگذاري و باربرداري، با تشکیل کمانش با رفتار شکلپذیر و قدرت بالاي جذب انرژي همراه می باشد
دیوار هاي برشی بر اساس ادامه تحقیقات صورت گرفته به چند گروه تقسیم بندي گردید که میتوان به دیوار هاي برشی فولادي ساده - بدون سخت کننده - ، دیوار برشی فولادي با سخت کننده و دیوار هاي برشی فولادي به همراه بازشو اعلام نمود. در اوایل دههي 92 میلادي با آغاز تحقیقات پایهي محققینی چون - 3 - Thorburn و - 4 - Timler , Kulak و ارائهي مدل تحلیل نواري توسط این محققین، استفاده از دیوار برشی هاي فولادي بدون سخت کننده به سبب مقاومت فراکمانشی قابل توجه ، این سیستم نظر پژوهشگران زیادي را به خود جلب نمود و براساس همین تحقیقات پایه، آیین نامههاي فولاد کانادا و آمریکا ضوابطی را براي تحلیل و طراحی SPSW ارائه نمودند.
از سال 1896میلادي که تحقیقات پایه برروي دیوار برشی فولادي بدون سختکننده صورت پذیرفت، پیوسته پژوهشگران در صدد بهبود رفتار این سیستم، افزایش کارآیی و بهرهوري آن بودهاند. از جمله اقداماتی که در جهت افزایش کارآیی و بهرهوري دیوار برشی فولادي صورت پذیرفت، ایجاد بازشو بر روي ورق درونی بود.
در ادامه تحقیقات بر روي دیوار برشی فولادي داراي بازشو در اوایل دهه ي 86 میلادي با مطالعات صبوري قمی و رابرتز بر روي این سیستم آغاز گردید
از این نوع بازشو جهت عبور تاسیسات در مواردي که ضخامت ورق مورد نیاز طراحی در دسترس نباشد میتوان از بازشو استفاده نمود، به گونهاي که ورق ضخیم همراه با بازشوهاي دایرهاي شکل جایگزین ورق نازك بدون بازشو میگردد. در دیوارهاي برشی با سختشونده، سختکنندهها براي افزایش مقاومت برشی و ممانعت از کمانش ورق فولادي استفاده میشوند. سختشوندگی کافی، اجازه تکمیل مقاومت تسلیم برشی را به ورق میدهد.
در صورتی که تعداد سخت کنندهها کم باشد مقاومت از ترکیب مقاومت کمانش برشی و مقاومت اضافی ناشی از عملکرد حوزه کششی به دست می اید. لازم بذکر می باشد که سخت شوندگی با جوش ورقهاي سخت کننده در یک یا هر دو طرف ورق جان انجام می گردد
در ادامه تحقیقات ایده جدیدي از ارائه مدل تیر با مقطع کاهش یافته RBS توسط وین و برونئو ارائه گردید . - 6 - هدف از این مدل براي جلوگیري از ایجاد مفصل پلاستیک در المان ستون از کاهش مقطع تیر یا RBS در ابتدا و انتهاي المان تیر استفاده گردید.
