ارزیابی عددی و آزمایشگاهی دیوار برشی فولادی با بازشوهای دایره‌ای تحت بار چرخه‌ای
محورهای موضوعی : آنالیز سازه - زلزله
1 -
2 -
کلید واژه: کلید واژگان: دیوار برشی مجوف فولادی, بازشوی ماتریسی, آنالیز پلاستیک, تحلیل المان محدود, نرم افزار ABAQUS,
چکیده مقاله :
چکیده سیستم دیوار برشی فولادی یک سیستم باربر جانبی است که به سبب داشتن مزایایی از جمله شکل‌پذیری مناسب، سختی زیاد، میزان مقاومت برشی و جذب انرژی بالا همواره مورد توجه محققین بوده است. از سال 1980 میلادی که تحقیقات پایه برروی دیوار برشی فولادی بدون سخت‌کننده صورت پذیرفت، پیوسته پژوهشگران در صدد بهبود رفتار این سیستم، افزایش کارآیی و بهره‌وری آن بوده‌اند. از جمله اقداماتی که در جهت افزایش کارآیی و بهره‌وری دیوار برشی فولادی صورت پذیرفت، ایجاد بازشو بر روی ورق درونی بود. تحقیقات بر روی دیوار برشی فولادی دارای بازشو در اوایل دهه ی 90 میلادی با مطالعات صبوری قمی و رابرتز بر روی این سیستم آغاز گردید. در سال‌های اخیر یک نمونه دیوار برشی فولادی با بازشوهای منظم دایره ای شکل یا ماتریسی توسط محققان دانشگاه بوفالو آمریکا مطرح شده و مورد آزمایش قرار گرفت. از این نوع بازشو علاوه بر سیستمی جهت عبور تاسیسات در مواردی که ضخامت ورق مورد نیاز طراحی در دسترس نباشد می‌توان استفاده نمود، به گونه‌ای که ورق ضخیم همراه با بازشوهای دایره ای شکل جایگزین ورق نازک بدون بازشو می‌گردد. در این مقاله نیز به جهت مطالعات بیشتر بر روی بازشوهای منظم دایره ای شکل، تاثیر اینگونه بازشو بر روی رفتار سیستم دیوار برشی فولادی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. بدین منظور یک نمونه دیوار برشی فولادی با بازشوهای دایره‌ای طراحی و ساخته شده سپس در مرکز تحقیقات سازه دانشگاه ارومیه تحت بارگذاری چرخه ای قرار گرفت. علاوه بر مطالعات آزمایشگاهی رفتار این نوع سیستم به صورت تحلیل عددی و با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS بررسی گردیده است. در نهایت نتیجه‌ی هر دو تحلیل آزمایشگاهی و عددی با روش تئوری آنالیز پلاستیک سازه مقایسه شده است. نتایج بدست آمده حاکی از تطابق مناسب پوش منحنی هیسترزیس در دو تحلیل عددی و آزمایشگاهی بوده همچنین نشان دهنده‌ی محافظه‌کارانه بودن روابط روش آنالیز پلاستیک و یا ضرایب کاهشی اعمال شده بر این روابط به سبب وجود بازشو و کاهش مقطع تیر می‌باشد.
ABSTRACT Steel Shear Walls are a lateral resistance system in frames that has attracted many researchers’ attention owing to advantages such as appropriate ductility, high stiffness, significant shear strength and energy absorption. Since the early 1980s, when key researches on unstiffened Steel Shear Wall (SPSW) were under considerations, researchers were continously trying to improve the performance and efficiency of this system. One of these efforts was the creation of the opening in infill plate. Studies on perforated-SPSW began in the early 1990s by the experiments of Sabouri and Roberts. Recently a perforated-SPSW which having some circular openings was presented and examined by the researchers of Buffalo University. In addition to a system for passing the utility through the infill plate, this kind of opening is useful when a required thinner plate is not available, so it can be possible to substitute a proper multi-perforated Steel Shear Wall with a solid plate. This paper presents results of a research on the effect of multi openings on the performance of SPSW. Beside the experimental investigation a numerical study was conducted using the well-known ABAQUS finite element program was conduvted. Eventually the results of numerical and experimental studies were compared with the Plastic analysis’ conclusion. Results show a good agreement between experimental and numerical hysteresis and envelop curves. Furthermore, the Plastic analysis reduction factors seem to be conservative.