دانلود مقاله بررسی تاثیر نسبتهای لاغری مختلف بر رفتار دیوار برشی فولادی بازشودار

دانلود مقاله بررسی تاثیر نسبتهای لاغری مختلف بر رفتار دیوار برشی فولادی بازشودار

خلاصه
در دهه های اخیر، سیستم دیوار برشی فولادی بعنوان یکی از سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است .
نیازهای معماری و زیباسازی و یا ملاحظات غیرسازه ای از قبیل عبور سیستم های تاسیسات مکانیکی و همچنین نیاز طراح به ورق فولادی نازکتر در طراحی و یا کاربرد فولاد با مقاومت تسلیم کم که ممکن است در بازار موجود نباشند، از عواملی می باشند که باعث ایجاد بازشو در دیوارهای برشی فولادی می گردند. در این مقاله، با استفاده از روش عناصر محدود، رفتار دیوار برشی فولادی بازشودار در نسبت های لاغری مختلف و تاثیر آن بر برخی پارامترهای مهم نظیر سختی، مقاومت، شکل پذیری و استهلاک انرژی مورد مطالعه قرار می گیرد. برای اطمینان از صحت مدل سازی به روش عناصر محدود در نرم افزار ANSYS از نتایج آزمایشگاهی موجود بهره گرفته شده است. همچنین از یک روش نظری برای اعتبارسنجی صحت مدلسازی در نرم افزار عناصر محدود استفاده شده است. نحوه اعمال بارگذاری بر روی مد ل ها نیز بصورت بار چرخه ای بر اساس ضوابط ATC–۲۴ می باشد. علاوه بر بررسی تاثیر نسبت های لاغری مختلف بر رفتار دیوار برشی فولادی بازشودار، ضرایب کاهشی جهت تعیین سختی و مقاومت دیواربرشی فولادی بازشودار نیز ارائه شده است.
مقدمه
سیستم دیوار برشی فولادی، متشکل از اعضای تیر و ستون با ورق فولادی میانقاب میباشد که با اتصالات پیچی و یا جوشی به قاب اطراف خود متصل شده است. دیوارهای برشی فولادی در کاربردهای اولیه بیشتر بصورت تقویت شده بودند، اما امروزه برای پژوهشگران، عملکرد مناسب دیوارهای برشی فولادی بدون سخت کننده مشخص شده است. زمانی که ضخامت ورق فولادی کم میباشد، ورق در بارهای بسیار کم کمانش نموده و مکانیزم تحمل بار از برش درون صفحه به میدان کششی قطری تبدیل می گردد.
در طراحی سازه ها به غیر از سازه های بلند و مهم، تامین فضاهای مناسب داخلی و ملاحظات معماری از مهمترین اهداف طراحی است که پس از آن، مهندس طراح مقید به ایجاد سازه مناسب در چارچوب فضاهای تعیین شده خواهد بود. اعمال چنین نیازهای معماری و زیباسازی را می توان یکی از عوامل ایجاد بازشو در دیوارهای برشی فولادی به حساب آورد. همچنین ملاحظات غیر سازه ای از قبیل موقعیت و مسیر سیستمهای تاسیساتی می توانند از دیگر عوامل موثر در ایجاد بازشو در دیوارهای برشی فولادی باشند. با توجه به این که در زمان مقاوم سازی سازه ها، موقعیت این تاسیسات پیش از اجرای دیوار برشی فولادی از قبل مشخص می باشند، لذا این گزینه هنگام مقاوم سازی  سازهها از اهمیت بیشتری برخوردار میگردد. برخی مواقع از دیدگاه سازه ای نیز لازم میگردد که در دیوارهای برشی فولادی، بازشو ایجاد شود. نیاز طراح به ورق فولادی نازکتر در طراحی دیوار برشی فولادی و یا کاربرد فولاد با مقاومت تسلیم کم که ممکن است در بازار قابل دسترس و موجود نباشند، از جمله موارد سازه ای موثر در ایجاد بازشو می توانند قلمداد شوند. از این رو در پژوهش حاضر به دلیل اهمیت شناخت رفتار دیوارهای برشی فولادی، مطالعاتی در مورد تاثیرات بازشو در این سیستم سازه ای انجام گرفته است.
در مورد تاثیرات بازشو در دیوارهای برشی فولادی، مطالعاتی توسط چندین محقق انجام گرفته است. Sabouri  و  Roberts در انگلستان مطالعاتی در مورد پانلهای برشی فولادی انجام دادند. در این مطالعات، نمونه ها بدون سخت کننده و دارای باشوهای دایره ای در مرکز ورق فولادی بودند. آنان ضریب کاهش (۱- D/d) را برای تخمین مقاومت و سختی پانل بازشودار پیشنهاد نمودند که در آن (D) قطر سوراخ و d ارتفاع پانل میباشد. سپس Sabouri در تحقیقات بعدی، ضریب اصلاح شده (۱- A/Ao)  را جایگزین ضریب پیش نمود که در آن A مساحت سوراخ و Ao مساحت ورق می باشد. همچنین مرکز تحقیقات زلزله دانشگاه  Buffaloدر یک برنامه آزمایشگاهی مشترک با دانشگاه تایوان، تاثیر کاربرد فولاد با مقاومت تسلیم کم بر عملکرد دیوار برشی فولادی را مورد توجه قرار دادند.
Bruneau&Vianدر مرکز تحقیقات زلزله دانشگاه  Buffalo سه نمونه دیوار برشی فولادی با مقاومت تسلیم کم را طراحی نمودند. این نمونه ها در دانشگاه تایوان تحت بارگذاری چرخه ای مورد آزمایش قرار گرفتند. یکی از نمونه ها به صورت دهانه ی ساده ی یک طبقه، شامل پانلی با ۲۰ عدد سوراخ دایرهای به قطر ۲۰۰ میلی متر بود. آزمایش این نمونه بعد از رسیدن به تغییرمکان نسبی ۳%، هنگامی که جوشی در ورق اتصال در بالای ستون گسیخته شد، به پایان رسید.
در حالت با سخت کننده، مطالعات آزمایشگاهی در کشور ژاپن توسطTakahashi و همکارش در مورد اثر بازشو در دیوارهای برشی فولادی با سخت کننده انجام گرفته است. همچنین در حالت با سخت کننده و با بازشو، مطالعات نظری در کشور ایران انجام گرفته است. Sabouri در ادامه ی مطالعات آزمایشگاهی، مطالعاتی در مورد دیوارهای برشی فولادی با سخت کننده و با بازشوی دایرهای مشابه نمونه های قبلی انجام داد. در دانشگاه صنعتی امیرکبیر نیز تاثیر بازشوی مستطیلی بزرگ و برخی پارامترهای هندسی بر رفتار غیرخطی دیوار برشی فولادی مورد مطالعه قرار گرفت. در مطالعه ی حاضر نیز رفتار دیوارهای برشی فولادی بازشودار با نسبتهای لاغری مختلف، بوسیله مدلسازی عناصر محدود مورد بررسی قرار گرفته است.