مطالعه رفتار چرخه‌ای پانل‌های برشی فولادی شیاردار

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای سازه، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 استاد، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

ایجاد شیار در دیوارهای برشی فولادی روشی جدید برای بهبود عملکرد لرزه‌ای این دیوارها محسوب می‌شود. ایجاد شیار، ورق فولادی را به تعدادی از اجزا رابط شکل‌پذیر تبدیل می‌نماید که هر یک از آنها به واسطه تغییر شکل دو انحنایی و ایجاد مفاصل پلاستیک در دو انتهای اجزا رابط، موجب جذب و استهلاک انرژی لرزه‌ای سازه می‌شوند. در این مطالعه اثر محل قرارگیری و امتداد شیارها روی رفتار چرخه‌ای پانل‌های برشی فولادی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور طی یک مطالعه آزمایشگاهی، اثر محل قرارگیری شیار در ناحیه مرکزی (روش متداول)، میانه المان‌های مرزی یا گوشه‌های دیوار بر روی سختی، مقاومت و ظرفیت اتلاف انرژی و دریفت متناظر با شروع پارگی ورق مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که برخلاف روش متداول با شیارهای واقع در ناحیه مرکزی ورق، تغییر محل شیار به پیرامون ورق منجر به بهبود اساسی در پارامترهای عملکرد لرزه‌ای دیوار برشی فولادی می‌شود. بهترین عملکرد برای حالت شیارهای واقع در میانه المان‌های مرزی با امتداد شیارهای موازی مشاهده می‌شود. میزان افزایش در مقاومت و دریفت شروع پارگی ورق (شروع کاهش مقاومت) به ترتیب 39 و 100 درصد برای نمونه با شیارهای موازی واقع در میانه المان‌های مرزی در قیاس با نمونه با شیار در ناحیه مرکزی است. در انتها از مدل اجزا برای صحت‌سنجی نتایج آزمایش‌ها استفاده شده است. انتظار می‌رود با بهینه‌سازی الگو و فواصل شیارها در نمونه مزبور، حتی عملکرد بهتری قابل حصول باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Hysteretic behavior study of slit steel plate shear walls

نویسندگان [English]

  • Navid Deilami 1
  • Mohammad Reza Sheidaii 2
  • Saiid Tariverdilo 2
1 Ph.D. Student in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
2 Professor, Department of Civil Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

Creating slits in steel plate shear walls is a new way to improve the seismic performance of these walls. The creation of slits turns the steel sheet into a number of links, each of which dissipate the seismic energy at both ends of the links. In this study, the effect of slit location and orientation on the cyclic behavior of steel shear panels is considered. For this purpose, in a laboratory study, the effect of slits location in the central area (conventional method), in the middle of the boundary elements or sheet corners on the stiffness, strength and capacity of energy dissipation and drift corresponding to the start of sheet rupture was investigated. Experimental results show that, contrary to the conventional method with slits located in the central area of the sheet, changing the location of the slits leads to a fundamental improvement in the seismic performance parameters of the wall. The best performance is observed for the specimen with slits in the middle of the boundary elements and with parallel set of slits. The increase in the strength and drift is 39 and 100%, respectively, for the specimen with parallel set of slits in the middle of the boundary elements compared to the conventional specimen with slits in the center of the sheet. Better performance could be expected with optimization of slits spacing and patterns.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Slit steel plate shear wall
  • Initial stiffness
  • Seismic energy dissipation
  • Shear strength
  • slit
  • Takahashi, Y., Takemoto, Y., Takeda, Takeda, T.M., )1973( Experimental study on thin steel shear walls and particular bracing under alternative horizontal load, Preliminary Rep, IABSE Symposium on Resistance and Ultimate Deformability of Structures Acted on by Well-defined Repeated Loads, International Association for Bridges and Structural Engineering, Lisbon, Portugal.
  • Omori, S., Toyam, K., Cho, T., Takahashi, T., )1966( Test on RC shear wall with slits, Summaries of Technical Papers of Annual Meeting AIJ, (Kanto, Japan).
  • Mutoh, K., Miyashita, O., Osada, M., Kanayama, H.,) 1968( Stress and deformation of slit wall, using FEM, Summaries of Technical Papers of Annual Meeting AIJ, (Chugoku, Japan).
  • Shuangshuang Jin, Jiulin Bai, Jinping Ou, (2017) Seismic behavior of a buckling-restrained steel plate shear wall with inclined slots, Journal of Constructional Steel Research 129 1–11.
  • Peijun Wang, Zipeng Xue, Shaowen Xiao, (2017) Seismic behavior of Self-Buckling-Restrained Steel Plate Shear Wall made by two incline-slotted infill plates, Journal of Constructional Steel Research 133 47-64.
  • Hitaka, T., Matsui, C., and Sakai, J., (2007) Cyclic tests on steel and concrete-filled tube frames with slit walls, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 36 707–727.
  • Cortes, G. and Liu, J. (2011), Experimental evaluation of steel slit panel–frames for seismic resistance, Journal of Constructional Steel Research, 67(2), 181-191.
  • Hitaka, T., Matsui, C., (2003) Experimental study on steel shear wall with slits, Journal of Structural Engineering ASCE, 129 586–595.
  • Guo, L.H., Ma, X.B., Zhang, S.M., (2012) Experimental research on steel plate shear wall with slits. Engineering Mechanics, 29 133–142.
  • Zhao, Z.Z., Xiao, M., Qian, J.R., (2007) Experimental study on seismic behavior of steel plate shear walls with vertical slits, Building Structure, 37 105–109.
  • Jacobsen, A., Hitaka, T., Nakashima, M., (2010) Online test of building frame with slit-wall dampers capable of condition assessment, Journal of Constructional Steel Research, 66 1320–1329.
  • Lu, J.Y., Qiao, X.D., Liao, J., Tang, Y., (2016) Experimental study and numerical simulation on steel plate shear walls with nonuniform spacing slits, International of Journal of Steel Structures., 16 1373–1380.
  • Lu, J.Y., Shunji Y., Qiao, X.D., Na Li., Tang, Y., (2018) Experimental Study on Low Cyclic Loading Tests of Steel Plate Shear Walls with Multilayer Slits, International of Journal of Steel Structures., 16 1373–1380.
  • He, L., Togo, T., Hayashi, K., Kurata, M., Nakashima, M., (2016) Cyclic Behavior of Multirow Slit Shear Walls Made from Low-Yield-Point Steel, ASCE Journal of Structural Engineering, 142 04016094.
  • Khatamirad, M., Shariatmadar, H., (2017) Experimental and analytical study of steel slit shear wall, Steel and Composite Structures, 24 741-751.
  • Aliakbari F, Shariatmadar H., (2019), Seismic response modification factor for steel slit panel-frames, Engineering Structures, 181:427-36.
  • Lu, J., Yu, S., Xia, J., Qiao, X., Tang, Y., (2018) Experimental study on the hysteretic behavior of steel plate shear wall with unequal length slits, Journal of Constructional Steel Research 147 477–487
  • Lu J, Zhang H, Yu S., (2021), Study on seismic behaviors of self-centering steel plate shear walls with slits. Journal of Constructional Steel Research,185:106878.
  • ABAQUS V. 6.14 Documentation. Dassault Systemes Simulia Corporation; 2014.
  • Monsef Ahmadi, H, Sheidaii, M.R., Boudaghi, H, De Matteis, G., (2020) Experimental and numerical study on largely perforated steel shear plates with rectangular tube–shaped links, Advances in Structural Engineering, 1369433220937147.