ارزیابی عملکرد دیوار برشی فولادی مجوف با اشکال و آرایش مختلف سوراخ‌ها

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده عمران دانشگاه ایوانکی، سمنان، ایران

2 استادیار دانشکده مهندسی عمران دانشگاه ایوانکی، سمنان، ایران

3 کارشناسی ارشد سازه دانشگاه ایوانکی، سمنان، ایران

4 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه، دانشگاه ایوانکی، سمنان، ایران

چکیده

دیوارهای برشی فولادی یکی از مناسب‌ترینسیستم‌های رایج جهت مقاومت و پایداری سازه در برابر بارهای جانبی می‌باشد؛ که در مقاوم‌سازی و بهسازیلرزه‌ایسازه‌ها در مناطق لرزه‌خیز بکار گرفته می‌شوند.ازجملهمزیت‌هایی این سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی نسبت به سیستم‌های مشابه می‌توان به شکل‌پذیری بالا، ظرفیت جذب و استهلاک انرژی فراوان، سختی اولیه‌ی بالا، سبک بودن نسبت به مشابه بتنی خود، صرفه‌جویی در مصالح مصرفی، کاهش زمان و هزینه‌ی ساخت اشاره نمود.تحقیقات اخیر نشان داده است که کمانش این صفحات پیش از تسلیم المان‌های محیطی موجب عملکرد بهتر این‌گونه از سیستم باربر جانبی خواهد شد. این موضوع موجب گسترش استفاده از صفحات باضخامت کمشده که منجر به پیدایش مشکلات اجرایی و تحت شعاع قرار دادن منافع اقتصادی طرح می‌گردد. به‌منظور غلبه بر معضلات اجرایی و تسریع در کمانش این صفحات، ایده استفاده از دیوار برشی فولادی با ورق میانی سوراخ‌دار مطرح گردید.در این مقاله، رفتار دیوار‌های برشی فولادی با ورق‌های دارای حفره بررسی‌شده است. جهت انجام یک مطالعه پارامتریک اثر سوراخ‌هایی با اشکال مختلف در ورق دیوار، نحوه چیدمان و قرارگیری سوراخ‌ها در دیوار بر عملکرد سازه برحسب میزان جذب انرژی، ظرفیت باربری کل سیستم بررسی‌شده است. جهت مدل‌سازی نمونه‌ها از نرم‌افزار اجزاء محدودآباکوساستفاده شد. نتایج پارامتریک انجام‌گرفته بر روی 60 نمونه‌یمدل اجزاء‌محدود ایجادشده تحت بارگذاری چرخه‌ای از نوع تغییر مکان،نشان داد که در صورت استفاده از درصد سوراخ‌های یکسان، بیشترین ظرفیت باربری به مدل دیوار برشی فولادی با سوراخ‌های با هندسه دایره‌ای شکل تعلق داشته است و بهترین رفتار لرزه‌ای را از خود نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the performance of perforated steel shear wall with different layers and geometric shapes of holes

نویسندگان [English]

  • hamid saberi 1
  • vahid saberi 2
  • mehrdad hosseini 3
  • SAED HABIBZADEH 4
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Eyvanekey, Semnan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Eyvanekey, Semnan, Iran
3 Master of Structural Engineering, University of Eyvanekey, Semnan, Iran
4 Graduate student of Structural Engineering, University of Eyvanekey, Semnan, Iran
چکیده [English]

Steel shear walls are one of the most commonly used systems for resistance and stability of structures to lateral loads, which are used to rehabilitate and improve the seismicity of structures in seismic zones.Among the advantages of this lateral load resistance system, similar to high-performance systems, high ductility, high absorption capacity and energy depreciation, high initial hardness, light weight relative to similar concrete, saving materials, reduced time and the cost of conruction pointed out.Recent research has shown that the buckling of these plates before the submission of environmental elements would produce a better performance of this kind of lateral load system.This leads to the expansion of the use of thin-walled plates that lead to emerging executive problems and affect the economic benefits of the plan.In order to overcome the dilemmas and accelerate the buckling of these sheets, the idea of using a perforated steel plate was introduced.In this paper, the behavior of steel shear walls with perforated plates is investigated.To perform a parametric study of the effects of holes with different geometric shapes on the shear wall, the method of laying and placing holes in the shear wall on structural performance, in terms of energy absorption, the total load bearing capacity of the system was investigated.For modeling the samples, Abaqus finite element software was used.Parametric results on 60 finite element models under cyclic loading of displacement type showed that if using the same hole percentage, the maximum bearing capacity was attributed to the shear wall model with holes with circular geometry It shows the best seismic behavior.

کلیدواژه‌ها [English]

  • perforated steel shear
  • wall Ductility
  • Absorbing energy
  • Finite element
  • Cyclic loading
[1] Zirakian T, Boyajian D . 2016. Recent Studies on Steel Plate Shear Wall Systems. California, USA. Journal of steel structure & construction, Volume 2 • Issue 1, 1000e104.
[2] Keunyeong Oh. Heonjun Ha .Kangmin Lee. 2019. An Analytical Study on Structural Performance Evaluation of Coupled Steel Plate Shear Wall Systems. Int J steel Struct 19,1-13(2019). https://doi.org/10.1007/s13296-018-0082-2.
[3] Nassernia S, Showkati H. 2017. Experimental study of opening effects on mid-span steel plate shear walls. Journal of Constructional Steel Research. 137 (2017) 8–18.
[4] Afshari J.M, Gholhaki M. 2018. Shear strength degradation of steel plate shear walls with optional located opening, archives of civil and mechanical engineering. 18 (2018) 1547 – 1561.
[5] Anjan K.Bhawmick, Robert G. Driver, Gilbert Y.Grondin. 2009. Seismic Analysis of Steel Plate Shear Walls Considering Strain Rate and P-Delta Effects.  Journal of Constructional Steel Research, Volume 65, Issue 5, May 2009, pages 1149-1159.
[6] vian D, Bruneau M, 2004, Testing of special LYS steel plate shear wall, 13th World conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C. Canada, Agust 1-6,2004. Paper No.978.
[7] Qian X, Astaneh-Asl A. 2016. Development of a high-performance steel plate shear wall system, University of California at Berkeley. Int. J. Earthquake and Impact Engineering, Vol. 1, Nos. 1/2, 2016.
[8] Motaghi M.R, Vetr Gh.M, Ebrahimi S.K. 2014. Evaluation of the reduction of ductility and energy dissipation in perforated steel shear walls. 2nd international congress on structure, Architecture & urban Development. Tabriz, Iran. 16-18 December.
[9] Sabouri-Ghomi S, Ahouri E, Sajadi R, Alavi M, Roufegarinejad A, Bradford M.A. 2012.  Stiffness and strength degradation of steel shear walls having an arbitrarily-located opening. Journal of Constructional Steel Research 79 (2012) 91–100.
[10] Adeli Y, Salehi S.S, Yadollahi Y. 2016. Comparison of the effect of circular and elliptical holes on the behaviour of perforated steel shear walls. 4th National conference on development of civil engineering, Architecture, Electricity And Mechanical. Iran, Gorgan, 22 December 2016.
[11] Zahmatkesh A, Hossaine A. 2017. Evaluation of hole shape in the behaviour of perforated steel shear walls. 2nd  NCMMCAU. Iran, Mashhad. ISCEAU02_007.