پروژه رفتار لرزه ای دیوار برشی فولادی با توجه به اثرات عناصر مرزی

چکیده :
استفاده از دیوار برشی فولادی در سال های اخیر در ساختمان های نوساز و در مقاوم سازی ساختمان های موجود، مورد توجه واقع شده است. این سیستم دارای سختی مناسب برای کنترل تغییر شکل سازه و همچنین دارای مکانیزم شکست شکل پذیر و اتلاف انرژی بالا می باشد. دیوار برشی فولادی از نظر اجرایی بسیار ساده بوده و هیچگونه پیچیدگی خاصی در آن وجود ندارد. به دلیل سادگی در ساخت و نصب قطعات، سرعت اجرای سیستم بالا بوده و هزینه کمی دارد. برای نیروهای میدان کششی ایجاد شده در دیوار، به کار بردن اتصالات RBS در المان های مرزی افقی، منجر به طراحی بهینه این المان ها و کوچکتر شدن سطح مقطع مورد نیاز این المان ها می شود. شکل هندسی ستون ها، اثرات سقف کامپوزیت و نوع مصالح قاب پیرامونی، از دیگر مواردی هستند که بر پارامترهای لرزه ای این سیستم تأثیر گذارند. در این مقاله، با استفاده از تحلیل غیر خطی، تأثیر این موارد بر روی پارامتر های سختی، شکل پذیری، مقاومت نهایی و  میزان جذب انرژی سیستم دیوار برشی فولادی، مورد مطالعه قرار می گیرد.

۱-    مقدمه
دیوار برشی فولادی یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی است که از یک ورق فولادی محصور در بین تیر ها و ستون ها تشکیل شده است. دیوار برشی فولادی در معرض تغییر شکل های پلاستیک چرخه ای، سختی اولیه زیادی از خود نشان می دهد. شکل پذیری زیاد و جذب انرژی قابل توجه از ویژگی های دیگر این سیستم می باشد. این مشخصات دیوار برشی فولادی را به یکی از مناسب ترین سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی تبدیل کرده است. دیوار برشی فولادی تنها در طراحی ساختمانهای جدید به کار نمی رود بلکه در مقاوم سازی سازه های موجود نیز کاربرد دارد. تا قبل از انجام تحقیقات صورت گرفته در دهه ۱۹۸۰، حالت نهایی طراحی دیوار برشی فولادی، کمانش خارج از صفحه ورق فولادی بود. مهندسین برای جلوگیری از کمانش، ورق فولادی را با سخت کننده های قوی طراحی می کردند. آزمایشات متعدد و مطالعات تحلیلی انجام شده با استفاده از  بار گذاری های استاتیکی و دینامیکی نشان داده اند که مقاومت و شکل پذیری پس از کمانش ورق نازک جان دیوار برشی فولادی، می تواند مهم و قابل توجه باشد ]۱[. براساس برخی از این مطالعات، آئین نامه طراحی سازه های فولادی کانادا (CAN/CSA S16-01)]2[، ضوابطی برای طراحی دیوار های بدون سخت کننده که در اثر نیروی برشی کمانش کرده و میدان کششی در آنها ایجاد می شود، ارائه کرده است. در زمینه دیوار های برشی فولادی، مطالعاتی زیادی توسط محققین، صورت گرفته است. آستانه اصل و ژائو در سال ۲۰۰۱ در دانشگاه برکلی، مطالعاتی بر روی دو نمونه سه طبقه با مقیاس ۲/۱، انجام دادند که این نمونه ها سیکل های بارگذاری غیر ارتجاعی زیادی را تحمل نمودند ]۳[. در سال ۲۰۰۸ در دانشگاه بوفالو در نیویورک، بینگ کو و برونئو، نمونه هایی از دیوار برشی فولادی دو طبقه با ابعاد واقعی را مورد آزمایش قرار دادند. در این نمونه ها، از اتصالات تیر به ستون از نوع RBS استفاده گردید و اثرات سقف کامپوزیت نیز مورد توجه قرار گرفت ]۴[. با توجه به تأثیر زیادی که تیرها و ستون های اطراف دیوار های برشی فولادی به عنوان المان های مرزی، در عملکرد لرزه ای این سیستم دارند، پارامتر هایی همچون نوع اتصال تیر به ستون، سختی ایجاد شده توسط سقف کامپوزیت، مکانیزم های خرابی سیستم با توجه به تشکیل مفاصل پلاستیک در عناصر مرزی، شکل هندسی مقطع ستون ها و نوع مصالح مصرفی در المان های مرزی، می توانند بر ظرفیت برشی دیوار برشی فولادی مؤثر باشند. در این مقاله به منظور بررسی اثرات المان های مرزی بر روی رفتار لرزه ای دیوار های برشی فولادی، دو نوع از اتصالات RBS با برش دایره ای و یکنواخت، اثرات سقف کامپوزیت، شکل هندسی ستون ها و نوع مصالح قاب پیرامونی، مورد مطالعه قرار می گیرند.

مراجع :
۱٫ Sabelli, Rafael and Bruneau, Michel. Steel Design Guide No.20: Steel Plate Shear Walls. s.l. : American Institute of Steel Construction, Inc., 2007.
۲٫ CSA, (2001), CAN/CSA S16-01, Limit States Design of Steel Structures, Canadian Standards Association, willowdale, Ontario, Canada
۳٫ Astaneh-Asl, A. Experimental and Analytical Studies of Composit Shear Walls. s.l. : Research Project, Department of Civil Eng,Univ of California ,Berkeley, 1998-2001.
۴٫ Vian, D. and Bruneau, M. Testing of Special LYS Steel Plate Shear Walls. Vancouver : s.n., 2004.
۵٫ Qu, Bing. SEISMIC BEHAVIOUR AND DESIGN OF BOUNDARY FRAME MEMBERS IN STEEL PLATE SHEAR WALLS. s.l. : Department of Civil, Structural, and Environmental Engineering, 200
۶- عدلی ، محمد ، بررسی تاثیر المانهای مرزی بر رفتار لرزه ای دیوارهای برشی فولادی ، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش سازه، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد واحد شبستر