بررسی رفتار لرزه‌ای دیوار برشی فولادی همبسته طراحی‌شده بر اساس روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

2 استادیار دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

چکیده

سیستم دیوار برشی فولادی همبسته شامل دو دیوار برشی فولادی می‌باشد که توسط تیر پیوند در تراز طبقات به هم متصل شده‌اند و بدین طریق امکان ایجاد بازشو در دیوار فراهم می‌شود. در این پژوهش، 2 نمونه دیوار برشی همبسته‌ی 6 طبقه با ورق جان تخت با روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد و 2 نمونه دیگر با روش طراحی بر اساس نیرو، طراحی و در نرم‌افزار آباکوس مدل‌سازی شدند و خروجی‌های نرم‌افزار با سازوکار رفتاری دیوار برشی فولادی غیرهمبسته و همبسته با ورق جان تخت مقایسه و مورد تائید قرار گرفتند. در ادامه، این 4 نمونه تحت سه رکورد زلزله Northridge، Kobe و Tabas تحت تحلیل تاریخچه زمانی قرار گرفتند. خروجی‌های موردبررسی شامل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات در لحظه بیشترین جابجایی بام و تغییر مکان جانبی نسبی پسماند می‌باشند. با توجه به این خروجی‌ها مشخص شد که هرچند هر 4 نمونه، تغییر مکان جانبی نسبی مجاز 2 درصد را جوابگو هستند، اما هرکدام از روش‌های طراحی دارای مزیت‌هایی نسبت به دیگری هستند. مزیت‌های روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد نسبت به روش طراحی بر اساس نیرو مصرف کمتر فولاد و توزیع یکسان‌تر تغییر مکان جانبی نسبی در طبقات می‌باشد؛ درحالی‌که مزیت روش طراحی بر اساس نیرو داشتن تغییر مکان جانبی نسبی کمتر می‌باشد. در ضمن تغییر مکان جانبی نسبی پسماند در نمونه‌های طراحی‌شده با روش طراحی بر اساس نیرو نسبت به نمونه‌های طراحی‌شده با روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد کمتر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Seismic Behavior of Coupled Steel Shear Wall Designed with Performance-Based Plastic Design Method

نویسندگان [English]

  • Ehsan Vaziri 1
  • Mohammad Gholami 2
  • Abdolreza Zare 2
1 Yasouj University, Yasouj, Iran
2 Assistant Professor, Yasouj University, Yasouj, Iran
چکیده [English]

Coupled steel plate shear wall consist of  two shear wall with flat web plate with rigid beam-column connection, that connected with coupling beam at story level. Coupled steel plate shear wall consist of two panels with rigid beam-column connection, that connected with coupling beam at story level so its possible to use opening in wall.  In this study, two types of six story steel plate shear wall with coupling beam with trapezoidally corrugated infill plate designed with performance plastic design method and two other types designed with force base design. All models have been designed in ABAQUS software and the software outputs were compared and verified by the behavioral mechanism of uncoupling shear wall of the trapezoidal corrugated sheet and the shear wall of the flat web sheet. Subsequently, these four samples were analuzed with time history analysis with the three Northridge, Kobe and Tabas earthquake records. Investigated output of this study consist of relative drift at the peak of maximum displacement of each records and residual drift. With the result of these four models figure out that relative drift are in allowable drift ratio (2%). But each design procedure has advantages than the other one. Advantages of performance plastic design in comparison with force base design are consume less steel material and distribute uniform relative drift ratio. While the advantages of force base design has less relative drift ratio. Hence, in frames which designed by force-based design in comparison with performance based plastic design has less residual drift.

کلیدواژه‌ها [English]

  • steel plate shear wall
  • Couple shear wall
  • Force based design
  • Performance-Based Plastic Design
[1]. Behbahanifard, M. R., Grondin, G. Y., & Elwi, A. E. A. (2003). Experimental and numerical investigation of steel plate shear walls. University of Alberta, Department of Civil and Environmental Engineering.
[2]. Kharrazi, M. H., Ventura, C. E., Prion, H. G., & Sabouri-Ghomi, S. (2004, August). Bending and shear analysis and design of ductile steel plate walls. In 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, BC, Canada, paper(No. 77).
[3]. SABOURI, G. S., & GHOL, H. M. (2008). Ductility of thin steel plate shear walls.
[4]. Hosseinzadeh, S. A. A., & Tehranizadeh, M. (2014). Behavioral characteristics of code designed steel plate shear wall systems. Journal of Constructional Steel Research, 99, 72-84.
[5]. Emami, F., Mofid, M., & Vafai, A. (2013). Experimental study on cyclic behavior of trapezoidally corrugated steel shear walls. Engineering Structures, 48, 750-762.
[6]. Borello, D. J., & Fahnestock, L. A. (2012). Seismic design and analysis of steel plate shear walls with coupling. Journal of Structural Engineering, 139(8), 1263-1273.
[7]. Borello, D. J., & Fahnestock, L. A. (2012). Behavior and mechanisms of steel plate shear walls with coupling. Journal of Constructional Steel Research, 74, 8-16.
[8]. Wang, M., Borello, D. J., & Fahnestock, L. A. (2017). Boundary frame contribution in coupled and uncoupled steel plate shear walls. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 46(14), 2355-2380.
[9]. Pavir, A., & Shekastehband, B. (2017). Hysteretic behavior of coupled steel plate shear walls. Journal of Constructional Steel Research, 133, 19-35.
 [10]. AISC, A. (2005). AISC 341-05. Seismic provisions for structural steel buildings. Chicago (IL): American Institute of Steel Construction.
[11]. Kharmale, S. B., & Ghosh, S. (2013). Performance-based plastic design of steel plate shear walls. Journal of Constructional Steel Research, 90, 85-97.  
[12]. Gorji, M. S., & Cheng, J. R. (2018). Plastic analysis and performance-based design of coupled steel plate shear walls. Engineering Structures, 166, 472-484.
[13]. FEMA. (2000). FEMA 355 State of the Art Report on Systems Performance of Steel Moment Frames Subject to Earthquake Ground Shaking. Rep. No. FEMA-355C.