بررسی رفتار چرخه‌ای دیوار برشی فولادی با شیارهای مایل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد

2 دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.

چکیده

یکی از سیستم­های مقاوم در برابر بار لرزه­ای سیستم دیوار برشی فولادی شیاردار است. عملکرد این سیستم به گونه­ای است که با ایجاد شیارهای عمودی در ورق دیوار برشی فولادی معمولی، این ورق به تعدادی نوار خمشی تبدیل می­شود که با اعمال بار جانبی با تحمل تغییرشکل­های پلاستیک انرژی ورودی به سازه را مستهلک می­کند. در این مجموعه سختی و مقاومت نهایی دیوار برشی فولادی به راحتی با تغییر مشخصات شیارها و ترکیب­بندی آن­ها قابل تنظیم است. رفتار شکل­پذیر و توانایی استهلاک انرژی خوب از دیگر مزایای این نوع دیوار برشی فولادی است. حال چنانچه به جای شیارهای عمودی از شیارهای شیبدار (مایل) در ورق استفاده شود، عملکرد نوارها از حالت خمشی به محوری تغییر کرده و به طور مشابه با تحمل تغییرشکل­های پلاستیک به عنوان یک میراگر غیرفعال عمل می­کنند. در این مدل می­توان با تغییر طول این اعضای محوری، تغییرمکان جاری شدن نوارها و سایر پارامترهای لرزه­ای مجموعه را تغییر داد. هدف از این پژوهش ارزیابی عددی دیوار برشی فولادی شیاردار با شیارهای مایل و با ترکیب­بندی شیار و سخت­کننده­ی انتهایی متفاوت است. برای این منظور پس از صحت­سنجی مدل­سازی در نرم­افزار Abaqus، یک مطالعه پارامتریک بر روی دیوار فولادی با جایگذاری مختلف شیارها و سخت­کننده­های انتهایی متفاوت انجام می­شود و رفتار آن تحت بار رفت­ و برگشتی مورد بررسی قرار می­گیرد. همچنین رفتار این نمونه­ها با یک نمونه­ی بدون شیار مقایسه می­شود.  مقایسه نتایج دیوار فولادی پیشنهادی با شیارهای شیبدار و دیوار فولادی بدون شیار با همان ابعاد نشان می­دهد علی­رغم کاهش مقاومت و سختی اولیه در نمونه شیاردار، این دیوار از رفتار چرخه­ای مناسب­تری برخوردار است و توانایی استهلاک انرژی بیشتری دارد و خصوصاً در دریفت­های بالای 2 درصد افت مقاومت کمتر و عملکرد بهتری از خود نشان می­دهد. نتایج نشان می­دهند تنها با تغییر در محل قرارگیری شیارها می­توان مقاومت نهایی و سختی اولیه را به ترتیب تا 19 و 25 درصد تغییر داد. همچنین برای بالابردن میزان استهلاک انرژی استفاده از سخت­کننده­های انتهایی با ممان اینرسی بالاتر یکی از مؤثرترین راه­هاست؛ به طوری که استفاده از مقطع Box100 به عنوان سخت­کننده توانسته است استهلاک انرژی را نسبت به نمونه­ی معیار بیش از 2 برابر کند. در مجموع عملکرد دیوار برشی با شکل شیار پیشنهادی، مناسب ارزیابی می­شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of Steel Shear Wall Behavior with Inclined slits

نویسندگان [English]

  • Ehsan Naeemi 1
  • hashem shariatmadar 2
1 Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
2 Civil, Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

One of the seismic load resistant systems is the slit steel shear wall system. Using inclined slits in the plate, the performance of the strips is flexural-axial and they act as a passive damper by forming plastic deformations. In this model, by changing the length of these axial members, the yield displacement and other seismic parameters of the shear wall can be changed. The purpose of this study is to numerically evaluate the slit steel shear wall with oblique slots and with different slit composition and end stiffener. For this purpose, after modeling validation, a parametric study was performed on the steel wall with different placement of different slits and end stiffeners. The reversed cyclic behavior was compared with a non-slot sample. Comparison of the results shows that despite the reduction of initial strength and stiffness in the slit model, this wall has a better cyclic behavior and dissipated energy. The results show less resistance drop and better performance in drifts above 2%. The results also show that only by changing the location of the slots, the final strength and initial stiffness will be changed up to 19 and 25%, respectively. Using end stiffeners with higher inertia moment is one of the most effective methods to increase energy dissipation; The use of Box100 cross section as a stiffener, increases the energy dissipation up to 2 times compared to the normal sample. Overall, the performance of the steel shear wall with the proposed groove shape is excellent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • inclined slit steel shear wall
  • ultimate strength
  • reversed cyclic curve
  • energy dissipation

مراجع

  1. Jin, S., Ou, J. and Richard Liew, J.Y., "Stability of buckling-restrained steel plate shear walls with inclined-slots: Theoretical analysis and design recommendations", Journal of Constructional Steel Research, Vol. 117, pp. 13-23, (2016).
  2. Muto, K., "Earthquake resistant design of 36-storied Kasumigaseki building", Muto Institute of Structural Mechanics, (1968).
  3. Muto, K. N., Ohmori and Takahashi, T., "A study on reinforced concrete slitted shear walls for high-rise buildings", 5th World Conference on Earthquake Eng., Rome, Italy, (1973).
  4. Martı́nez-Rueda, J.E. "On the evolution of energy dissipation devices for seismic design", Earthquake Spectra, Vol 18(2), pp. 309-346, (2002).
  5. Hitaka, T. and Matsui, C. "Experimental study on steel shear wall with slits", Journal of Structural Engineering, Vol 129(5), pp. 586-595, (2003).
  6. Cortes, G. "Steel slit panel frames for lateral resistance of buildings", PhD Thesis, Department of Civil Engineering, Purdue University, (2009).
  7. Eatherton, M., Hajjar, J. G., Deierlein, H. Krawinkler, S., Billington and Ma, X. "Controlled rocking of steel-framed buildings with replaceable energy-dissipating fuses", in Proceedings of the 14th world conference on earthquake engineering, (2008).
  8. Jacobsen, A., Hitaka, T. and Nakashima, M., "Online test of building frame with slit-wall dampers capable of condition assessment", Journal of Constructional Steel Research, Vol. 66(11), pp. 1320-1329, (2010).
  9. Khatamirad, M. and Shariatmadar, H., "Experimental and analytical study of steel slit shear wall. Steel and Composite Structures", Vol. 24(6), pp. 741-751, (2017).
  10. Nazifi, A. and Shariatmadar, H. "Evaluation of the interaction of steel slit panel-frame", Journal of structural and construction engineering, Vol. 6(4), pp. 107-124, (2018).
  11. Wang, P., Xue, Z. and Xiao, S., "Seismic behavior of Self-Buckling-Restrained Steel Plate Shear Wall made by two incline-slotted infill plates", Journal of Constructional Steel Research,. Vol. 133 pp. 47-64, (2017).
  12. Lu, J., Yu, S., Xia, J., Qiao, X. and Tang, Y., "Experimental study on the hysteretic behavior of steel plate shear wall with unequal length slits", Journal of Constructional Steel Research, Vol. 147, pp. 477-487, (2018).
  13. Lu, J., Yu, S,. Qiao, X. and Li, N., "Experimental Study on Low Cyclic Loading Tests of Steel Plate Shear Walls with Multilayer Slits", International Journal of Steel Structures, Vol. 18(4), pp. 1210-1218, (2018).
  14. Vian, D., Bruneau, M., Tsai, K. and Lin, Y., "Special perforated steel plate shear walls with reduced beam section anchor beams, I: Experimental investigation", Journal of Structural Engineering, Vol. 135(3), pp. 211-220, (2009).
  15. Ahmadi, Z., Aghakouchak, A. and Mirghaderi, S. R., "Steel slit shear walls with an efficient geometry", Thin-Walled structures, Vol. 159, (2021).
  16. FEMA, BSS. "Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings", (2000).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار