مطالعه رفتار لرزه‌ای دیوار برشی فولادی با سخت کننده‌های قائم و مایل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

ارشد سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

     دیوار برشی فولادی یکی از مناسب­ترین سیستم­ های رایج جهت تامین مقاومت و پایداری سازه در برابر بار­های جانبی می­ باشد. در این سیستم المان­ های مرزی قائم اطراف دیوار برشی علاوه براینکه جزئی از سیستم باربر جانبی محسوب می شوند، وظیفه تحمل وزن سازه را هنگام زلزله و پس از زلزله نیز بر عهده دارند و بنابراین در طراحی این سیستم تلاش بر این است که المان های مرزی پس از تسلیم کامل ورق در حالت الاستیک باقی بمانند. همچنین جهت تامین تنش یکنواخت در ورق جان در طول و ارتفاع دیوار، المان­های مرزی قائم و افقی باید از صلبیت خمشی بالایی برخوردار باشند. ضوابط آیین نام ه­ای در این مورد گاهی منجر به انتخاب مقاطع غیر اقتصادی در تیر و ستون متصل به دیوار می­گردد. در این مطالعه جهت کاهش تقاضا در المان­های مرزی قائم متصل به دیوار و اقتصادی شدن طرح، سخت­کننده­های قائم و مایل در داخل دیوار پیش بینی شده است. این سخت کننده­ ها تغییر شکل­ های پلاستیک را عمدتا به دور از ستون­ ها هدایت می ­کنند. جهت بررسی و مقایسه رفتار مدل پیشنهادی، ۳۲ مدل اجزا محدود تحت بارگذاری جابجایی یکنواخت و نیز چرخه­ ای مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می­ دهد که افزودن سخت کننده ­ها علاوه بر افزایش سختی و مقاومت جانبی سیستم موجب افزایش شکل پذیری سیستم باربر جانبی شده و همچنین سختی خمشی مورد نیاز المان های مرزی افقی را کاهش می­ دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of seismic behavior of the steel plate shear walls with vertical and inclined stiffener

نویسندگان [English]

  • Farid Taleshi Milani
  • Masoud Hoseinzadeh asl
Master of science graduate of structural engineering of University of Tabriz
چکیده [English]

Steel shear wall is one of the most common systems which are suitable to provide strength and stability against seismic lateral loads. In this system, vertical boundary elements around the shear wall, in addition to being part of the lateral load-resisting system, are responsible for bearing the weight of the structure during and after the earthquake. Therefore, in designing this system the boundary elements are desired to remain elastic after the complete yield of the web plate. Also, to provide uniform stress along the length and height of the wall, vertical and horizontal boundary elements must have high flexural stiffness. To reach this goal, the code provisions sometimes lead to the selection of non-economic sections for the beams and columns attached to the wall. In this study, To reduce the demand for vertical boundary elements attached to the wall and to make the design economical, vertical and inclined stiffeners are predicted inside the wall. These stiffeners redirect the plastic deformations mainly into the wall and away from the columns. To evaluate and compare the behavior of the proposed model, 30 finite element models were studied under lateral monotonic and cyclic loading. The results show that the addition of stiffeners, in addition to increasing the stiffness and lateral resistance of the system, increases the ductility of the lateral load resisting system and reduces the required flexural stiffness of horizontal boundary elements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steel Plate Shear Wall
  • stiffener
  • non-linear analysis energy absorption
  • finite element

مراجع

[1] M. Azhari, Rasoul Mirghaderi, Design of steel structures, Arkan Danesh, 2018 (in persian).
[2] H. Valizadeh, H. Veladi, B.F. Azar, M.R. Sheidaii, The cyclic behavior of Butterfly-shaped Link Steel Plate Shear Walls with and without Buckling-restrainers, in:  Structures, Elsevier, 2020, pp. 607-625.
[3] H. Wagner, Flat sheet metal girders with very thin metal web. Part I: general theories and assumptions, 1931.
[4] K. Basler, Strength of plate girders in shear, Journal of the Structural Division, 87(7) (1961) 151-180.
[5] Q. Zhao, A. Astaneh-Asl, Cyclic behavior of an innovative steel shear wall system, in:  Proceedings of the 13th World Conference on Earthquake Engineering. Vancouver, Canada, 2004.
[6] A. Astaneh-Asl, Steel plate shear walls, in:  Proceedings, US-Japan Partnership for Advanced Steel Structures, US-Japan Workshop on Seismic Fracture Issues in Steel Structures, 2000.
[7] 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.
[8] A. Astaneh-Asl, Seismic behavior and design of steel shear walls, Structural Steel Educational Council Moraga, CA, 2001.
[9] M. Jalilzadeh Afshari, A. Asghari, M. Gholhaki, Shear strength and stiffness enhancement of cross-stiffened steel plate shear walls, International Journal of Advanced Structural Engineering, 11(2) (2019) 179-193.
[10] N.A. Khan, G. Srivastava, Models for strength and stiffness of steel plate shear walls with openings, in:  Structures, Elsevier, 2020, pp. 2096-2113.
[11] M. Meghdadian, N. Gharaei-Moghaddam, A. Arabshahi, N. Mahdavi, M. Ghalehnovi, Proposition of an equivalent reduced thickness for composite steel plate shear walls containing an opening, Journal of Constructional Steel Research, 168 (2020) 105985.
[12] A. Emamyari, M.R. Sheidaii, A. Kookalanifar, H. Showkati, N. Akbarzadeh, Experimental study on cyclic behavior of stiffened perforated steel shear panels, in:  Structures, Elsevier, 2020, pp. 2400-2410.
[13] N. Paslar, A. Farzampour, F. Hatami, Investigation of the infill plate boundary condition effects on the overall performance of the steel plate shear walls with circular openings, in:  Structures, Elsevier, 2020, pp. 824-836.
[14] M. Bahrebar, J.B. Lim, G.C. Clifton, T. Zirakian, A. Shahmohammadi, M. Hajsadeghi, Response assessment and prediction of low yield point steel plate shear walls with curved corrugated web plates and reduced beam sections, in:  Structures, Elsevier, 2020, pp. 1729-1745.
[15] F. Hassani, Z. Javanbakht, Effect of geometrical variations on the failure mechanisms of perforated steel plate shear Walls—a parametric study towards a new design, Thin-Walled Structures, 159 (2021) 107244.
[16] Z.-Q. Jiang, T. Yan, A.-L. Zhang, L. Su, C.-J. Shen, Experimental research on special steel frame with stiffened double steel plate shear wall, Journal of Constructional Steel Research, 189 (2022) 107067.
[17] Y. Du, Y. Shao, L. Zhong, Repairing damaged steel plate shear wall with additional ribs, in:  Structures, Elsevier, 2022, pp. 222-234.
[18] A. Khaware, K. Srikanth, V.K. Gupta, Numerical simulation of free surface flows using overset mesh, in:  Offshore Technology Conference Asia, OnePetro, 2018.
[19] A. Seifiasl, M.H. Asl, Experimental and numerical study on the seismic behavior of steel plate shear wall with reduced web section beams, Journal of Building Engineering, 46 (2022) 103797.
[20] C.J. Montgomery, M. Medhekar, A.S. Lubell, H.G. Prion, C.E. Ventura, M. Rezai, Unstiffened steel plate shear wall performance under cyclic loading, Journal of Structural Engineering, 127(8) (2001) 973-975.
[21] Guidelines for Seismic Improvement of Existing Buildings, International Institute of Seismology and Earthquake Engineering (in persian).
[22] S.C. Manual, American institute of steel construction, Inc., Thirteenth Edition, First Print,  (2005).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 55، شماره 7
مهر 1402
صفحه 1379-1398

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار