ارزیابی تحلیلی تأثیر میدانهای کششی بر لنگر پلاستیک تیرهای میانی در دیوارهای برشی ورق فولادی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی عمران، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 گروه عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این مقاله به بررسی تأثیر میدانهای کششی برابر و نابرابر در برآورد لنگر پلاستیک تیرهای میانی دیوار برشی ورق فولادی به کمک روش تئوری پلاستیسیته پرداخته شده و با روش اجزاء محدود در نرم افزارABAQUS مقایسه گردیده است. نتایج حاصل بیان کننده آن است که با افزایش شدت میدان کششی و مولفه قائم آن، فشارهای محوری و نیروهای برشی به ویژه در حالت میدان کششی نابرابر در طرفین عضو مرزی افقی، با استفاده از معیار تسلیم مورد استفاده فون-میسز در تحلیل پلاستیک در حالت تنش مسطح، از مقدار ظرفیت لنگر پلاستیک تیرهای بحرانی انتخاب شده در حضور نیروهای فشاری محوری و برشی در هر سه مدل سازه-ای کوتاه، متوسط و بلند (3 ، 5 و 7 طبقه)که با استفاده از مدل نواری راهنمای شماره 20 آیین نامه آمریکا شبیه سازی شده بودند، کاسته می‌شود و همچنین تطابق خوبی بین نتایج تحلیل روش اجزاء محدود و تحلیل تئوری پلاستیسیته دیده می‌شود که حاکی از دقیق بودن روش تحلیل کلاسیک پلاستیک در تخمین میزان لنگر پلاستیک تیرها می‌باشد. در طراحی اعضای مرزی دیوارهای برشی ورق فولادی به خصوص تیرهای میانی در تعیین ظرفیت لنگر پلاستیک در حضور میدان کششی و حداقل ممان اینرسی مورد نیاز این اعضاء جهت طراحی ، لحاظ نمودن اثر میدانهای کششی به دلیل افزایش و توسعه میدانهای کششی و تسلیم صفحه فولادی و به دنبال آن تاثیر بر تنشهای فشاری و برشی تیرها در بالهای بالا و پایین تیر و ظرفیت لنگر مقاوم طراحی برای خمش مثبت و منفی برای بارهای نهایی اعمالی، لازم و ضروری به نظر می‌رسد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analytical investigation of tension fields effects on plastic moment of intermediate beams in steel plate shear walls

نویسندگان [English]

  • Farhad Salehi Rad 1
  • Vahid Faramarzzadeh 1
  • Adel Ferdousi 2
1 PhD candidate in Civil Engineering, Tabriz branch, Islamic Azad Unversity, Tabriz, Iran
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Technical and Engineering, Islamic Azad University, Tabriz Branch, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In this paper Analytical plastic procedures for studying tension fields effects on intermediate beams in steel plate shear walls and estimating the plastic moments of horizontal boundary elements under equal and unequal top and bottom tension fields of SPSWs have been developed and compared with finite element analysis procedure by using ABAQUS software. The results indicate that with developing and increasing of tension fields, axial compression and shear forces are increased specially in unequal mode and subsequently in all models (3,5,7 story),were modeled by strip model (AISC design guide 20) and using von-mises yield criterion in plane-stress condition for finite element analysis, plastic moment capacity of critical selected beams are decreased and results from theoretical plastic analysis were shown to agree well with the results from finite element analysis that is shown that accuracy of classic plastic analysis in estimation of plastic moment of beams and it is noticeable that it is necessary to consider tension fields effects in plastic moment capacity and minimum required moment of inertia because of incresing and developing of tension fields and post-yielding of steel plates and subsequently affect on compress and shear beam stresses values and resistant moment design capacity in positive and negative flexure of horizontal boundary elements for ultimae loads.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steel shear walls
  • HBEs
  • Plastic moments
  • von-mises stress
  • Finite Element

[1] Elgaaly, M. (1998). Thin  Steel  Plate Shear Walls Behavior and Analysis. Thin-Walled  Structures,151-180.

[2] Sabouri-Ghomi, S.; Gholhaki, M.;. (2008). Ductility of Thin  Steel  Plate  Shear Walls. Asian  Journal   of Civil Engineering (BHRC), Vol.9(2),153-166.

[3] Lopez-Garcia D, Bruneau M. (2006). Seismic behavior of intermediate beams in steel plate shear walls. The 8thU.S. National Conference on Earthquake Engineering, Proceedings of ,San Francisco, California, USA.2-5.

[4] Berman, J.W. , Bruneau M. (2003). Plastic Analysis and Design of steel plate shear walls. Journal of Structural Engineering, Vol.129, No. 11.8-10.

[5] AISC Steel  Design ­Guide No. 20 , (2006). Steel Plate Shear walls. American institute of steel construction, Inc.,46-52.

[6] Astaneh-Asl, A. (2002). Seismic Behaviour and Design of Steel Shear Walls. Steel TIPS Report, Structural Educational Council, July, Moraga, CA.

[7] CSI (Computers and Structures Inc.).(2015). SAP2000 v17 Analysis Reference Manual. CSI, Berkeley.         

[8] ABAQUS Analysis User’s Manual (version 6.11.), Hibbit, Karlsson, and Sorenson. Pawtucket, RI.