تأثیر ورق‌های فولادی موج‌دار بر عملکرد دیوار برشی مرکب دارای بازشو

دریجانی, هادی; دهقانی, حمزه

doi:10.22065/jsce.2025.515441.3696

تأثیر ورق‌های فولادی موج‌دار بر عملکرد دیوار برشی مرکب دارای بازشو

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

هادی دریجانی ¹

حمزه دهقانی ²

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، مجتمع آموزش عالی بم، بم ، ایران

² استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، مجتمع آموزش عالی بم، بم ، ایران

10.22065/jsce.2025.515441.3696

چکیده

دیوارهای برشی مرکب دارای ورق فولادی موجدار یکی از سیستم‌های نوین مقاوم‌سازی و باربری در سازه‌ها است که از ترکیب بتن و فولاد برای بهبود عملکرد لرزه‌ای و افزایش مقاومت در برابر بارهای جانبی استفاده می‌کند. در این پژوهش، تأثیر پارامترهای مختلف بر روی عملکرد دیوارهای برشی مرکب دارای ورق فولادی موجدار همراه با بازشو مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای این منظور ابتدا یک نمونه آزمایشگاهی دیوار برشی مرکب با ورق فولادی موجدار صحت سنجی شده است سپس آنالیز حساسیت بر روی ابعاد و نوع المان مورد استفاده در آنالیز انجام شده است. در ادامه 32 مدل عددی در سه تیپ به بررسی پارامترهای شکل هندسی و درصد بازشو، ضخامت و جهت‌ ورق فولادی موجدار و مقدار بار فشاری محوری می‌پردازند. برای انتخاب مدل بهینه، پارامترهای لرزه‌ای شامل سختی، مقاومت، شکل‌پذیری و جذب انرژی مدل‌ها مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که استفاده از ورق‌های فولادی موج‌دار با جهت موج قائم و بازشوهای دایره‌ای شکل، باعث افزایش قابل توجهی در سختی، مقاومت نهایی و توانایی جذب انرژی دیوار می‌شود. همچنین، افزایش نسبی بار فشاری محوری تا حد مشخصی، سبب بهبود این پارامترها می‌شود. با این حال، بیشترین میزان شکل‌پذیری در شرایطی مشاهده شد که نسبت بار فشاری محوری برابر با 2/0 باشد.

کلیدواژه‌ها

ورق فولادی موجدار

دیوار برشی مرکب

جذب انرژی

مقاومت نهایی

عملکرد لرزه ای

موضوعات

مهندسی سازه و زلزله

عنوان مقاله English

Effect of Corrugated Steel Sheets on the Performance of Composite Shear Wall with Openings

نویسندگان English

Hadi Drijani ¹

Hamzeh Dehghani ²

¹ Master of Structural Engineering, Faculty of Engineering. Department of Civil Engineering, Higher education complex of Bam, Bam, Iran

² Assistant Professor, Faculty of Engineering.Department of Civil Engineering, Higher education complex of Bam, Bam, Iran

چکیده English

Corrugated steel plate composite shear walls are among the modern systems for strengthening and load-bearing in structures, combining concrete and steel to enhance seismic performance and increase resistance against lateral loads. This study investigates the impact of various parameters on the performance of corrugated steel plate composite shear walls with openings. For this purpose, an experimental composite shear wall with corrugated steel plates is initially validated. Subsequently, sensitivity analysis is then performed on the dimensions and types of elements used in the analysis. 32 numerical models in three types are analyzed to examine the effects of geometric shape and size of the openings, thickness and orientation of the corrugated steel plates, and the magnitude of axial compressive load. To identify the optimal model, seismic parameters such as stiffness, strength, ductility, and energy absorption capacity are evaluated. The results reveal that utilizing corrugated steel plates with vertical corrugations and circular openings significantly enhances the stiffness, ultimate strength, and energy absorption capacity of the wall. Furthermore, a relative increase in axial compressive load up to a certain limit improves these parameters. However, the highest ductility was observed when the axial compressive load ratio was 0.2.

Keywords: Corrugated steel plate , Composite shear wall. Energy absorption . Ultimate strength,Seismic Performance

کلیدواژه‌ها English

Corrugated steel plate

Composite shear wall

Energy absorption

Ultimate strength

Seismic Performance

[1] Gholhaki, M., Karimi, M., Pachideh, G. (2019). Investigation of Subpanel Size Effect on Behavior Factor of Stiffened Steel Plate Shear Wall. Journal of Structural and Construction Engineering, 5, 73–87.

[2] Gholhaki, M., Pachideh, G., Rezayfar, O., Ghazvini, S. (2019). Specification of Response Modification Factor for Steel Plate Shear Wall by Incremental Dynamic Analysis Method (IDA). Journal of Structural and Construction Engineering, 6, 211–224.

[3] Pachideh, G., Gholhaki, M., Yadegari, A., Shiri, M. (2018). Modeling and Analysis of Thin Steel Plate Shear Walls Using the New Method. 2nd International Conference on Civil Engineering, Architecture & Urban Planning Elites, Munich, Germany.

[4] Yadegari, A., Pachideh, G., Gholhaki, M., Shiri, M. (2018). Seismic Performance of C-PSW. 2nd International Conference on Civil Engineering, Architecture & Urban Planning Elites, Munich, Germany.

[5] Dehghani, H., Chatrazr, M. (2021). Analytical Assessment of Effects of Creating Grooves and Reinforced Polymer Sheets on Improving Seismic Performance of Thin Steel Shear Wall. Journal of Structural and Construction Engineering. 8, 211-232.

[6] Gharaei-Moghaddam, N., Meghdadian, M., Ghalehnovi, M. (2023). Innovations and advancements in concrete-encased steel shear walls: A comprehensive review. Results in Engineering. 19, 101351.

[7] Qiang, C., Jingyu, H., Peng, W., Long, Z., Chen, W., Yansheng, HZ. (2016). Research on failure modes and key parameters of corrugated steel shear walls. MATEC Web of Conferences. 05008, DOI: 10.1051/matecconf/20166.

[8] Shon, S., Yoo, M., Lee, S. (2017). An experimental study on the shear hysteresis and energy dissipation of the steel frame with a trapezoidal-corrugated steel plate. Journal of Materials, 10, 261.

[9] Peng, X., Lin, C., Zhang, T., Zhang, X. (2018). A design method of corrugated steel shear wall under earthquake motion. Advances in Engineering Research, 7th International Conference on Energy and Environmental Protection, 170, 1084-1088. [10] Wang, W., Ren, Y., Han, B., Ren, T., Liu, G., Liang, Y. (2019). Seismic performance of corrugated steel plate concrete composite shear walls. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 28, e1564.

[11] Haghi, N., Epackachi, S., Taghi Kazemi, M. (2020). Cyclic performance of composite shear walls with boundary elements. Structures, 27, 102-117.

[12] Bypour, M., Yekrangnia, M., Kioumarsi, M. (2024). Predicting the shear capacity of composite steel plate shear wall with the application of RSM. Engineering Structures, 301, 117263.

[13] Cao, Y., Liu, Z., Zhang, H. (2024). Experimental and Numerical Study on Hysteretic Behaviour of Corrugated Steel Plate Shear Walls under Lateral Loads. Journal of Building Engineering, 87, 108366.

[14] Jiang, Z.-Q., Li, X.-J., Chen, Y., Wu, Y. (2024). Cyclic loading behavior of novel internally stiffened double steel plate shear wall. Journal of Building Engineering, 90, 109462.

[15] Paslar, H., Ghassemieh, M., Heshmati, M. (2024). Experimental and Numerical Study on Vertically‑Placed Stiffened Corrugated Steel Plate Shear Walls. Thin-Walled Structures, 196, 111435.

[16] Feng, C., Zhao, L., Li, Y., Sun, Z. (2024). Experimental Study on Seismic Performance of Transversely Ribbed Corrugated Steel Plate–Concrete–Filled Steel Tube Shear Walls. Buildings, 14(9), 2708.

[17] Luo, Q., Wang, W., Sun, Z., Xu, S., Wang, B. (2021). Seismic performance analysis of corrugated-steel-plate composite shear wall based on corner failure. Journal of Constructional Steel Research. 180, 106606.

[18] ABAQUS Verification Manual 6.9.1. (2010). USA.

[19] Jeyakumar, M., Christopher, T. (2013). Influence of residual stresses on failure pressure of cylindrical pressure vessels. Chinese Journal of Aeronautics, 26, 1415-1421.

[20] Araba, A.M., Zinkaah, O., Alhawat, M., Alridha, Z. (2023). Flexural analysis of hybrid FRP-steel reinforced concrete cross-sections. AIP Conference Proceedings, 2806, 040016.

[21] Fib model code for concrete structures 2010. (2013). International Federation for Structural Concrete, 48-73. [22] Park, Y.J., Ang, A.H.-S., & Wen, Y.K. (1987). Damage-limiting aseismic design of buildings. Earthquake Spectra, 3(1), 1–26.