بررسی عملکرد دیوار برشی فولادی همبسته بااتصال دو‌طرفه در حالت مرکز‌گرا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

فنی مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

چکیده

سیستم دیوار برشی فولادی همبسته بااتصال دو­طرفه در حالت مرکزگرا سیستم دوگانه ­ای می ­باشد که شامل دیوار برشی فولادی همبسته و قاب مرکزگرا می ­باشد که توسط المان­ های خرپایی در تراز طبقات به‌صورت مفصلی به همدیگر متصل شده‌اند. در این سیستم، تیرهای همبند و صفحات­ جان وظیفه اتلاف انرژی را داشته و قاب مرکزگرا، وظیفه مرکزگرایی را بر عهده دارد. برای کاهش تعمیرات ساختاری پس از زلزله و درنتیجه کاهش خسارت اقتصادی و اصلاح و بهبود خسارت­، سیستم‌های مرکزگرا به‌منظور بازگشت یک سیستم سازه­ای به یک حالت کاملاً کاربردی به دنبال یک رویداد لرزه ­ای توسعه داده ‌شده‌است. در این مقاله به بررسی مطالعات عددی بر روی عملکرد لرزه­ ای دیوار برشی فولادی همبسته بااتصال دوطرفه در حالت مرکزگرا با نیروی پیش­ کشیدگی اولیه و بدون نیروی پیش‌ کشیدگی با سختی ­های پس از تسلیم تحت شیب ­های 12، 16 و 20 درصد در نرم‌افزار آباکوس پرداخته ‌شده‌است؛ بنابراین 9 نمونه 6 طبقه و 3 نمونه 12 طبقه دیوار برشی فولادی همبسته به‌صورت مرکزگرا با نیروی پیش­ کشیدگی اولیه و بدون نیروی پیش کشیدگی به روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد لرزه ­ای طراحی‌شده و این نمونه­ ها تحت تحلیل بار افزون، چرخه ­ای و تاریخچه زمانی قرارگرفته‌اند. نتایج نشان می ­دهد که سیستم دیوار برشی فولادی همبسته بااتصال دوطرفه در حالت مرکزگرا با نیروی پیش­ کشیدگی اولیه با سختی پس از تسلیم 20 درصد نسبت به دیگر سختی­ های پس از تسلیم، دارای جابه‌جایی نسبی پسماند کمتر، میزان تغییر مکان جانبی نسبی کمتر، مرکزگرایی بهتر و اتلاف انرژی کمتر می­باشد. همچنین در سیستم با سختی پس از تسلیم 20 درصد توزیع تغییر مکان جانبی نسبی نسبت به دیگر سختی ­های پس از تسلیم یکنواخت ­تر می­ باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Performance assessment of the coupled steel shear wall with two-side connection and self-centering

نویسندگان [English]

  • reza motamedi
  • Mohammad gholami
Department of civil engineering, Yasouj University, Yasouj, Iran
چکیده [English]

Coupled shear wall with two-side connection and self-centering is a dual System, Including shear wall with Coupling and self-centering Which are joined together by truss elements in the alignment of the floors. In this dual system, beams coupling and plates have the function of energy dissipation and the self-centering frame has the function of reversibility. The result is a reduction in post-earthquake structural repairs and, consequently, a reduction in economic damage, correction, and recovery of damages following a seismic event. In this study, we investigate numerical studies on seismic performance of coupled shear wall and self-centering Primary pre-tensioning force and without pre-tensioning force with the post-yield hardness under 12, 16, and 20% slope in ABAQUS software discussed. Therefore, 9 samples of 6 story and 3 samples of 12 story coupled shear wall and self-centering Primary pre-tensioning force and without pre-tensioning force are designed in way performance-based plastic seismic design and these samples have been subjected to and analyzed with push-over, cyclic, and time history analyzes. The results show that the coupled shear wall with two-side connection and self-centering Primary pre-tensioning force state with 20% stiffness compared to post-yield hardness, less residual drift, less relative lateral displacement distribution, Self-centering Better, less energy dissipation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ductile Member
  • Self-Centering Frame
  • Post-yield Hardness
  • Pushover Analysis
  • Performance-Based Plastic Seismic Design
  • Steel Shear Wall

مراجع

1- C.J. Thorburn, L.J. Kulak, G.L. Montgomery, Analysis of steel plate shear walls, Structural Engineering Report No. 107, University of Alberta, Edmonton, AB, 1983.
2- C. Vatansever, N. Yardimci, Experimental investigation of thin steel plate shear walls with different infill-to-boundary frame connections, Steel Compos. Struct. 11 (2011) 251–271, https://doi.org/10.12989/scs.2011.11.3.251.
3- M. Xue, Behavior of Steel Shear Wall Panels and Frame-wall Systems (Ph.D. Dissertation), Lehigh University, 1995.
4-Seilie, I. F., and Hooper, J. D. (2005). Steel plate shear walls: Practical design and construction, AISC, Chicago.
5-Shishkin, J. J., Driver, R. G., and Grodin, G. Y. (2005). “Analysis of steel plate shear walls using the modified strip model.” Structural Engineering Rep. 261, Dept. of Civil Engineering, Univ. of Alberta, Edmonton, Alta., Canada.
6- L. Guo, Q. Rong, X. Ma, S. Zhang, Behavior of steel plate shear wall connected to frame beams only, Int. J. Steel Struct. 11 (2011) 467–479, https://doi.org/10.1007/ s13296-011-4006-7.
7- Y. Ozcelik, P.M. Clayton, Strip model for steel plate shear walls with beamconnected web plates, Eng. Struct. 136 (2017) 369–379, https://doi.org/10.1016/j. engstruct.2017.01.051.
8- I.-R. Choi, H.-G. Park, Steel plate shearwalls with various infill plate designs, J. Struct. Eng. 135 (2009) 785–796, https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2009)135:
 9- Ozcelik Y, Clayton P. Seismic design and performance of SPSWs with beam-connected web plates. J Constr Steel Res 2018;142:55–67.
10- Y. Ozcelik, P.M. Clayton, Seismis performance of SPSWs with beam-connected web plates designed for low-seismic regions, in: Proc. 16th Eur. Conf. Earthq. Eng., Thessaloniki, Greece, 2018.
11- P.M. Clayton, J.W. Berman, L.N. Lowes, Seismic performance of self-centering steel plate shear walls with beam-only-connected web plates, J. Constr. Steel Res. 106 (2015) 198–208,  https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2014.12.017.
12- P.M. Clayton, J.W. Berman, L.N. Lowes, Seismic design and performance of selfcentering
steel plate shear walls, J. Struct. Eng. 138 (2012) 22–30, https://doi. org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000421.
13- P.M. Clayton, T.B. Winkley, J.W. Berman, L.N. Lowes, Experimental investigation
of self-centering steel plate shear walls, J. Struct. Eng. 138 (2012) 952–960,
https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000531.
14- D.M. Dowden, P.M. Clayton, C.-H. Li, J.W. Berman, M. Bruneau, L.N. Lowes, K.-C. Tsai,
Full-scale pseudodynamic testing of self-centering steel plate shear walls, J. Struct. Eng. 142 (2016), 4015100. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001367.
15- Li C-H, Tsai K-C, Chang J-T, Lin C-H, Chen J-C, Lin T-H, et al. Cyclic test of a coupled steel plate shear wall substructure. J Earthquake Eng Struct Dynam
2012;41(9):1277–99. 16- Borello DJ, Fahnestock LA. Behavior and mechanisms of steel plate shear walls with coupling. J Constr Steel Res 2012;74:8–16.
17- Borello DJ, Fahnestock LA. Seismic design and analysis of steel plate shear walls with coupling. J Struct Eng, ASCE 2012;139:1263–73.
18- Borello DJ, Fahnestock LA. Large-scale cyclic testing of steel-plate shear walls with coupling. J Struct Eng, ASCE 2017;143(10):04017133.
19- Wang M, Borello DJ, Fahnestock LA. Boundary frame contribution in coupled and uncoupled steel plate shear walls. J Earthquake Eng Struct Dynam 2017;46:2355–80.
20- Safari M, Cheng J. Plastic analysis and performance-based design of coupled steel plate shear walls. Engineering Structures 2018;46:2355–80.
20- Sabelli R, Bruneau M. Steel plate shear walls. Design Guide 20, AISC, Chicago; 2006. 21- Goel SC, Chao SH. Performance-based plastic design: earthquake resistant steel structures. International Code Council; 2008.
21- Qiu, C. X., & Zhu, S. (2017). Performance-based seismic design of self-centering steel frames with SMA-based braces. Engineering Structures, 130, 67-82.
22- Clayton, P. M. (2013). Self-centering steel plate shear walls: subassembly and full-scale testing (Doctoral dissertation).
23- Goel SC, Chao SH. Performance-based plastic design: earthquake resistant steel structures. International Code Council; 2008.
24- Newmark NM, Hall WJ. Earthquake spectra and design. Earthquake engineering research institute; 1982.
25- Karamodin, A., Kaffash, M. R., (2015). Development Performance-Based Plastic Design Procedure for Seismic Design of Coupled Steel Plate Shear Walls. In Persian
26- Sahebi Mahmoudi, M. , Sahebi Mahmoudi, F. , (2014). Philosophy of Performance Based Seismic Design. In Persian
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 53، شماره 4
تیر 1400
صفحه 1623-1648

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار