بررسی ابعاد بازشو، سختی المانهای مرزی و نوع ورق میانی بر رفتار دیوار برشی فولادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی/دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، واحد قشم، دانشگاه آزاد اسلامی، قشم

چکیده

دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم باربر جانبی کارامد در طی چند دهه گذشته همواره مورد توجه طراحان و محققان قرار گرفته است. شرایط گوناگون ورق و المان‌های مرزی هریک به نحوی بر رفتار دیوار برشی فولادی تأثیرگذار هستند. در این مقاله رفتار این سیستم در شرایطی که ورق میانی دارای بازشو مرکزی با قطر متفاوت، ورق میانی از جنس فولاد متفاوت و افزایش سختی در المان‌های مرزی صورت پذیرفته است، مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه با استفاده از روش اجزای محدود سه هدف دنبال شد. الف( بررسی تأثیر بازشو دایرهای بر رفتار دیوار برشی فولادی و ارائه رابطه بین نسبت قطر سوراخ به ارتفاع و مقاومت نهایی دیوار. ب( تأثیر افزایش سختی المان‌های تیر و ستون بر رفتار دیوار برشی فولادی و ارائه رابطه بین تأثیر افزایش هریک بر مقاومت‌نهایی دیوار. ج( تأثیر جنس ورق میانی با فولادهای متفاوت بر رفتار دیوار برشی فولادی. بدین منظور با استفاده از نرم افزار اجزای محدود مدل‌های عددی متعددی طراحی شد که در ابعاد بازشو، سختی المان‌های مرزی و نوع ورق میانی تفاوت داشتند. نتایج تمامی مدل‌ها پیرامون مقاومت‌نهایی، شکل‌پذیری، سختی و جذب انرژی استخراج و با یکدیگر موردمقایسه قرار گرفت. همچنین روابطی بین تأثیر افزایش قطر بازشو و افزایش سختی المان‌های مرزی بر مقاومت‌نهایی دیوار برشی فولادی ارائه شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the Opening Dimensions, the Stiffness of the Boundary Elements and the Type of the Infill Plate on the Behavior of Steel Plate Shear Wall

نویسندگان [English]

  • Farzad Hatami 1
  • Nima Paslar 2
1 Assistant Professor/Amirkabir University of Technology
2 Department of Civil engineering, Islamic Azad University of Qeshm
چکیده [English]

The steel plate shear wall (SPSW) has always been of interest to designers and researchers as an efficient lateral loading system over the past few decades. Different plate conditions and boundary elements each affect the behavior of steel shear walls somehow. In this paper, the behavior of this system has been investigated in cases such as an infill plate with a central opening of different diameter, an infill plate made of a different kind of steel and increased stiffness in boundary elements. In this study, three objectives were followed using the finite element method (FEM): a) investigating the effect of a circular opening on the behavior of steel shear walls and presenting the relationship between the ratio of the diameter of the hole to the height and the ultimate strength of the wall, b) the effect of increasing the stiffness of the beam and column elements on the behavior of steel shear walls and presenting the relationship between the effect of each increase on the ultimate strength of the wall, c) the effect of the infill plate made of different steel on the behavior of steel shear walls. For this purpose, several numerical models were designed using the finite element software that differ in the dimensions of the opening, the stiffness of the boundary elements and the type of the infill plate. The results of all models were extracted in terms of the ultimate strength, ductility, stiffness, and energy absorption and compared with each other. Also, the relationships related to the effect of increasing the diameter and the stiffness of the boundary element on the ultimate strength of the steel shear wall were presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steel Plate Shear Wall
  • Opening : Boundary Elements
  • Ductility
  • Energy Absorption
  • Infill Plate

مراجع

[1] T.M. Roberts, S. Sabouri-Ghomi, Hysteretic characteristics of unstiffened perforated steel plate shear panels, Thin-Walled Structures, 14(2) (1992)139-151.
[2] A. Schumacher, G.Y. Grondin, G.L. Kulak, Connection of infill panels in steel plate shear walls, Canadian Journal of Civil Engineering, 26(5) (1999) 549-563.
[3] A. Astaneh-Asl, Seismic behavior and design of steel shear walls,  (2001).
[4] E. Alavi, F. Nateghi, Experimental study on diagonally stiffened steel plate shear walls with central perforation, Journal of Constructional Steel Research, 89 (2013) 9-20.
[5] A. Nazifi, H. Shariatmadar, Investigation of the effect of yield stress on the behavior of the grooved steel beam shear beam Improved groove, The 6th National  ذد  and 2nd International Conference on Civil Engineering Materials and Structures, (2017) (In Persian)
[6] M. Hoseinzadeh Asl, M. Safarkhani, Seismic behavior of steel plate shear wall with reduced boundary beam section, Thin-Walled Structures, 116(Supplement C) (2017) 169-179.
[7] M. Gholhaki, M. Movahedinia, O. Rezaie Far, Provide Analytical Relationship to Calculate the Stiffness of Composite Steel Shear Walls, Amirkabir Journal of civil engineering, (2018) 607-616.( In Persian)
[8]  B. Shekastehband, A.A. Azaraxsh, H. Showkati, A. Pavir, Behavior of semi-supported steel shear walls: Experimental and numerical simulations, Engineering Structures, 135 (2017) 161-176.
[9] H. Kazemi, A. Arabzade, Investigation of the Nonlinear behavior of special steel shear walls with openings. (2018) (In Persian).
[10]  F. Behzadinia, A. Rahai, Investigating the effect of location and number of openings on the performance of composite shear walls, Sharif Journal of Civil engineering, 2018 (In Persian). 
[11]  F. Hatami, A. Ghamari, Steel and Composite Shear Wall, Amirkabir University of Technology branch, Iranian Academic Center for Education Culture & Research, Tehran, 2014.
[12]  C.-M. Uang, Establishing R (or R w) and C d factors for building seismic provisions, Journal of Structural Engineering, 117(1) (1991) 19-28.
[13]  F. Prestandard, commentary for the seismic rehabilitation of buildings (FEMA356), Washington, DC: Federal Emergency Management Agency, 7 (2000).
[14]  D. Vian, M. Bruneau, K.-C. Tsai, Y.-C. Lin, Special perforated steel plate shear walls with reduced beam section anchor beams. I: Experimental investigation, Journal of Structural Engineering, 135(3) (2009) 211-220.
[15]  S. Sabouri-Ghomi, M. Ziaei, A study on the behavior of shear link beam made of easy-going steel in eccentrically braced frames, in:  The 14th World Conference on Earthquake Engineering Beijing, China October 12-17, 2008, .
 
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 52، شماره 2
اردیبهشت 1399
صفحه 437-454

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار