بخشی از مقاله
چکیده
در دهه های اخیر به ویژه در ساختمان های بلند دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم مناسب در برابر بارهای جانبی زلزله و باد به خاطر جذب انرژی و انعطاف پذیری آن در نظر گرفته شده است. دیوار برشی فولادی مانند یک تیرورق عمودی است که از ورقی فولادی که دورتا دور آن به دو تیر فوقانی و تحتانی و همچنین دو ستون کناری متصل می شود. یکی از مزایای دیوار برشی فولادی سهولت در ایجاد بازشو در ورق آن است. که گاهی اوقات برای عبور تاسیسات ، اهداف معماری و یا دلیل ساختاری مورد نیاز است با این حال قوانین و طراحان خیلی محافظه کارانه نسبت به ورق سوراخدار عمل می کنند و استفاده از آن را محدود کرده اند.
تحقیقات اخیر نشان داده که دیوار برشی دارای سوراخ با کاهش مقاومت برشی و سختی روبرو می شود. این امر موجب ایجاد زمینه تحقیقات برای یافتن راه حل برای کاهش اثرات نامطلوب بازشو در سازه ها و خواص لرزه ی دیوار برشی فولادی شده است. در این مقاله با کمک نرم افزار آباکوس به مدل کردن دیوار برشی فولادی با بازشو مستطیلی و سخت کننده های مختلف پرداخته شده است و رفتار لرزه ی آنها با هم مقایسه شده است.که مشخص شد بازشو مستطیلی با سخت کننده مورب رفتار لرزه ای به مراتب بهتری دارد.
-1 مقدمه
دیوار برشی فولادی برای مقاوم سازی ساختمان های فولادی در حدود دو دهه ی اخیر مورد توجه مهندسان سازه قرار گرفته است.[1] دیوار برشی فولادی شامل ورقی فولادی است که دور تا دور آن به دو تیر فوقانی و تحتانی و دو ستون کناری متصل شده است، که می توان آن را به یک تیر ورق عمودی تشبیه کرد که تیرها به عنوان سخت کننده و ستون ها به عنوان بال تیرورق باشد. این ورق فولادی به دو صورت تقویت شده و تقویت نشده مورد استفاده قرار می گیرد.[3] امروزه نوع تقویت نشده آن به علت دارا بودن ظرفیت و شکل پذیری مناسب و اقتصادی بودن آن بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.[5]
ویژگی های منحصر بفرد آن باعث جلب توجه زیادی شده است. از ویژگی های آن اقتصادی بودن اجرا، وزن کم نسبت به سیستم های مشابه، شکل پذیری زیاد، نصب سریع جذب انرژی بالا و کاهش قابل ملاحظه تنش پسماند در سازه را می توان نام برد.[4] استفاده از آنها در مقایسه با قابهای خمشی نزدیک به پنجاه درصد صرفه جویی در مصرف فولاد را دارا است و عملکرد آن از عملکرد میدان کششی قطری پیروی می کند. در موارد بسیاری به دنبال نیازهای معماری، تاسیساتی و یا حتی سازه ای، در دیوارهای برشی فولادی بازشو تعبیه می شود.[2] به خصوص اگر دیوار در مرکز ساختمان قرار داشته باشد.
بازشوها اغلب برای ورودی راه پله و آسانسور مورد استفاده قرار می گیرند. وجود بازشو می تواند رفتار پانل را به طرز موثری تحت تاثیر قرار دهد. یکی از مزایای دیوار برشی فولادی سهولت در ایجاد بازشو در ورق آن است. با این حال قوانین و طراحان خیلی محافظه کارانه نسبت به ورق سوراخدار عمل می کنند و استفاده از آن را محدود کرده اند. تحقیقات اخیر نشان داده که دیوار برشی دارای سوراخ با کاهش مقاومت برشی و سختی روبرو می شود.
این امر موجب ایجاد زمینه تحقیقات برای یافتن راه حل برای کاهش اثرات نامطلوب بازشو در سازه ها و خواص لرزه ی دیوار برشی فولادی شده است. در این مقاله با کمک نرم افزار آباکوس به مدل کردن دیوار برشی فولادی با بازشو مستطیلی و سخت کننده های مختلف پرداخته شده است و رفتار لرزه ی آنها با هم مقایسه شده است. که مشخص شد بازشو مستطیلی با سخت کننده مورب رفتار لرزه ای به مراتب بهتری دارد.
-2 شرح و بررسی مدل سازی
تمام نمونه های ساخته شده دارای ابعاد کلی 2120×1691 میلی متر هستند که از ترکیب دو ستون در اطراف، یک تیر زیرین، دو تیر فوقانی از پروفایل HBE061 و یک ورق پرکننده به ضخامت 2 میلی متر توسط نرم افزار آباکوس ساخته شده اند ستون ها و تیرهای تمام نمونه های ساخته شده دارای مدول الاسیسیته 207000 مگاپاسکال، ضریب پواسون 0/3 و جرم مخصوص فولاد 7800 کیلوگرم می باشند. مشخصات اعضا دیوار برشی در جدول - 1 - زیر آورده شده است.
در مدل های ارائه شده توسط برنامه آباکوس، جابجایی افقی به میزان 70 میلی متر و بار ثقلی 80kn بر روی هر ستون اعمال شده است. نمونه sw بدون باز شو و سخت کننده به عنوان نمونه مرجع استفاده شده است. کل نمونه های دارای بازشو مستطیلی به ابعاد 400×310 میلی متر و سخت کننده به ضخامت 7 میلی متر هستند. در نمونه های swo1 ، swo4 از سخت کننده های مورب استفاده شده است.
در نمونه های swo8 swo11 از سخت کننده های افقی استفاده شده است.در نمونه های swo9 ، swo12 از سخت کننده های عمودی استفاده شده است. در نمونه های swo2 ، swo5 از ترکیب سخت کننده های مورب و افقی استفاده شده است. در نمونه swo6 از ترکیب سخت کننده های مورب و عمودی استفاده شده است. در نمونه های swo3 ، swo7 از ترکیب سخت کننده های مورب و افقی و عمودی استفاده شده است. در نمونه های swo10، swo13 ، swo14 از ترکیب سخت کننده های افقی و عمودی استفاده شده است.
