ارزیابی عددی تأثیر شکل و محل بازشو بر رفتار دیوارهای برشی فولادی موج‌دار

نوری, غلامرضا; افتخار, غلامحسین

doi:10.22065/jsce.2018.137204.1605

ارزیابی عددی تأثیر شکل و محل بازشو بر رفتار دیوارهای برشی فولادی موج‌دار

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ هیات علمی گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی،

² دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

10.22065/jsce.2018.137204.1605

چکیده

در سال‌های اخیر سیستم‌های متعددی به عنوان سیستم باربر جانبی در ساختمان‌ها مورد توجه قرار گرفته‌اند. ددر سال‌های اخیر سیتم‌های متعددی به عنوان سیسستم باربر جانبی در ساختمان‌ها مورد توجه قرار گرفته‌اند. دیوارهای برشی فولادی موج‌دار یکی از این سیستم‌ها بوده که به صورت گسترده در ساختمان‌های موجود در مناطق زلزله‌خیز، مورد استفاده قرار می‌گیرند. مزیت اصلی دیوارهای برشی فولادی، شکل‌پذیری و همچنین مقاومت بالای آنها است. با ایجاد تغییراتی در هندسه دیوارهای برشی فولادی نظیر موج‌دار کردن آنها، می‌توان این مقاومت و شکل‌پذیری را افزایش داد. اما برخی مواقع به دلایلی چون شرایط معماری، مسائل اجرایی یا کاهش سختی دیوار، در آنها بازشو ایجاد می شود. به دلیل رفتار غیرخطی فیزیکی و هندسی، رفتار سازه‌ای دیوارهای برشی فولادی موج‌دار دارای بازشو پیچیده می باشد. در مقاله حاضر با استفاده از روش اجزاء محدود در محیط نرم‌افزاریABAQUS که صحت نتایج آن توسط مقایسه با نتایج آزمایشگاهی موجود در مراجع مورد تأیید قرارگرفته است، مطالعه‌ی گسترده‌ای پیرامون تاثیر شکل بازشو و محل قرارگیری آن در عملکرد دیوارهای برشی موج‌دار انجام شده است. معیار مقایسه رفتار سازه‌ای هریک از نمونه‌های مطالعاتی ضریب رفتار (R) به‌دست آمده با استفاده از تحلیل بارافزون غیر خطی (Push-Over) برای هریک از مدل‌ها است. نتایج نشان دادند که وجود بازشو در گوشه‌های دیوار برشی فولادی موج‌دار موجب بالارفتن ضریب رفتار تا 2/7 خواهد شد و در این موقعیت شکل بازشو تأثیری بر مقدار ضریب رفتار ندارد. اما اگر موقعیت بازشو در مجاورت المان‌های مرزی قاب باشد، در حالت بازشوی دایره‌ای در مجاورت تیرها و در حالت بازشوی مربعی در مجاورت ستون‌ها، ضریب رفتار بیشتری ایجاد خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مهندسی سازه و زلزله

عنوان مقاله [English]

Numerical Study on the Effects of Opening Shape and Location on Structural Behavior of Corrugated Steel Shear Walls

نویسندگان [English]

Gholamreza Nouri ¹
Gholamhossein Eftekhar ²

¹ Faculty of Engineering, Kharazmi university, Tehran, Iran.

² Ph.D. Candidate, Faculty of Engineering, Kharazmi university, Tehran, Iran.

چکیده [English]

In recent years, several systems have been considered as lateral load systems in buildings. Corrugated steel shear walls are one of these systems which are widely used in buildings for seismic areas. The main advantage of steel shear walls is their ductility and high strength. By making changes in the geometry of the steel shear walls, such as corrugating them, their strength and ductility can be increased. However, sometimes due to reasons such as architectural conditions, executive issues, or wall hardness reduction, they have openings. Due to physical and geometrical nonlinear behavior, the structural behavior of the corrugated steel shear walls with opening is complex. In this paper, by using finite element method on the ABAQUS software, which its results are validated by comparing with experimental results extracted from literature, a wide study on the effect of the shape and location of the opening on the performance of the corrugated shear walls is carried on. The behavior coefficient (R) obtained by applying a non-linear Push-Over is a criterion for comparing the structural behavior of the study samples. The results showed that the presence of openings in the corners of the corrugated steel shear wall would increase the behavior coefficient up to 7.2, and In this situation, the shape of the opening does not affect the amount of the behavior coefficient. If the opening position is in the vicinity of the boundary element of the frame, a more elasticity factor will be created in the case of circular openings in the vicinity of the beams, and square openings in the vicinity of the columns.

کلیدواژه‌ها [English]

Corrugated steel plate shear wall (CSPSW)
Openings
Physical and geometrical nonlinear
Nonlinear finite element method
Response reduction factor

مراجع

[1] Emami, F., Mofid, M. (2012). On the hysteretic behavior of trapezoidally corrugated steel shear walls. Struct. Design Tall Spec. Build., 32 (2), 94-104.

[2] Emami, F., Mofid, M., Vafai, A. (2013). Experimental study on cyclic behavior of trapezoidally corrugated steel shear walls. Engineering Structures, 48, 750-762.

[3] 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, 91–100.

[4] Alavi, E., Nateghi, F. (2013). Experimental study on diagonally stiffened steel plate shear walls with central perforation. Journal of Constructional Steel Research, 89, 9–20.

[5] Ghassemieh, M., Heidari, N. (2014). Parametric analysis of steel plated shear structures. J. Cent. South Univ, 21(5), 2083−2090.

[6] Hosseinzadeh, S. A. A., and Mohsen Tehranizadeh, (2014). The wall–frame interaction effect in steel plate shear wall systems. Journal of Constructional Steel Research, 98, 88-99.

[7] Vigh, L. G., Liel, A. B., Deierlein, G. G., Miranda, E., Tipping, S. (2014). Component model calibration for cyclic behavior of a corrugated shear wall. Thin-Walled Structures, 75, 53-62.

[8] Tamboli, K., Amin, J. A. (2015). Evaluation of response reduction factor and ductility factor for RC braced frame. Journal of Materials and Engineering Structures «JMES», 2(3), 120-129.

[9] Farzampour, A., Laman, J. A., Mofid, M. (2015). Behavior prediction of corrugated steel plate shear walls with openings. Journal of Constructional Steel Research, 114, 258-268.

[10] Bahrebar, M., Kabir, M. Z., Hajsadeghi, M., Zirakian, T., Lim, J. B. (2016). Structural performance of steel plate shear walls with trapezoidal corrugations and centrally-placed square perforations. International Journal of Steel Structures, 16(3), 845-855.

[11] Bahrebar, M., Kabir, M. Z., Zirakian, T., Hajsadeghi, M., Lim, J. B. (2016). Structural performance assessment of trapezoidally-corrugated and centrally-perforated steel plate shear walls. Journal of Constructional Steel Research, 122, 584-594.

[12] Dou, C., Jiang, Z. Q., Pi, Y. L., Guo, Y. L. (2016). Elastic shear buckling of sinusoidally corrugated steel plate shear wall. Engineering Structures, 121, 136–146.

[13] Rahnavard, R., Hassanipour, A., Mounesi, A. (2016). Numerical study on important parameters of composite steel-concrete shear walls, Journal of Constructional Steel Research, 121, 441–456.

[14] Gholhaki, M., Karimi, M., Pachideh, G. (2017). Investigation of Subpanel Size Effect on Behavior Factor of Stiffened Steel Plate Shear Wall. Journal of Structural and Construction Engineering (JSCE), DOI: 10.22065/JSCE.2017.86522.1198.

[15] Cao, Q., Huang, J. (2018). Experimental study and numerical simulation of corrugated steel plate shear walls subjected to cyclic loads. Thin-Walled Structures, 127, 306–317.

[16] Nooralizadeh, A., Naghipour, M., Nematzadeh, M., Zamenian, H. (2017). Experimental evaluation of steel plate shear walls stiffened with folded sheets. International Journal of Steel Structures, 17(1), 291-305

[17] Sadeghi Eshkevari, S., Dolatshahi, K. M., Mofid, M. (2017). Optimized design procedure for coupling panels in steel plate shear walls. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 26(1), e1301

[18] Tong, J. Z., Guo, Y. L. (2018). Shear resistance of stiffened steel corrugated shear walls. Thin-Walled Structures, 127, 76-89.

[19] Gholhaki, M., Pachideh, G., Rezayfar, O., Ghazvini, S. (2018). Specification of Response modification factor for Steel Plate Shear Wall by Incremental Dynamic Analysis Method (IDA). Journal of Structural and Construction Engineering (JSCE), DOI: 10.22065/JSCE.2018.100459.1346.

[20] Gholhaki, M., Rezayfar, O., Ahmadnejad, F. (2018). Presentation of a new method for calculating the equivalent thickness to design stiffened steel shear walls using Plate frame interaction model. Journal of Structural and Construction Engineering (JSCE), DOI: 10.22065/JSCE.2018.109765.1404.

[21] Gholhaki, M., kheyroddin, A., Babaeizadeh, P. (2018). Assessment of Behavior Factor for Steel Plate Shear Wall with Reinforced Concrete Moment Surrounded Frame. Journal of Structural and Construction Engineering (JSCE), DOI: 10.22065/JSCE.2018.84003.1165.

[22] 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.