تاثیر پیوستگی المان‌ مرزی فولادی با بتن بر رفتار دیوارهای برشی بتن آرمه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران

چکیده

چکیده: دیوارهای سازه‌ای به صورت گسترده در ساختمان‌ها به عنوان عضو سازه‌ای مهم استفاده می‌شوند تا مقاومت جانبی قابل توجه، سختی و ظرفیت تغییر شکل غیر الاستیک مورد نیاز در برابر زلزله را تامین کنند. در سال‌های اخیر دیوارهای برشی مرکب با المان مرزی فولادی، در مناطق با لرزه خیزی بالا مورد استفاده قرار گرفته است. ضوابط طراحی این دیوارها در آیین نامه‌های معتبر دنیا شامل تعدادی راهنمای آیین نامه طراحی و الزامات می‌باشد. با این وجود مروری بر تحقیقات گذشته نشان می‌دهد مطالعات بر روی رفتار این دیوارها در اکثر موارد به حالتی محدود می‌شود که انتهای ستون‌های مرزی دیوار کاملاً در فونداسیون مدفون شده و المان‌های مرزی دیوار غیر پیوسته می‌باشد و ستون‌های مرزی فولادی از طریق صفحه ستون و بولت به فونداسیون متصل شده اند، مقایسه می‌گردد تا برخی مفروضات طراحان سازه در طراحی این دیوارها ارزیابی گردد. ابتدا مدلسازی نمونه های معیار به روش اجزاء محدود انجام شده و درستی نتایج آن با نمونه‌های آزمایشگاهی مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. در این تحقیق از روش آنالیز اجزای محدود غیرخطی بتن آرمه و مدل رفتاری پلاستیسیته آسیب ‌برای مدلسازی رفتار بتن استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد پیوستگی المان‌های مرزی دیوار باعث بهبود رفتار دیوار برشی مرکب می‌گردد. ضمن آن که این تاثیر با افزایش تعداد طبقات دیوار بیشتر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effects of Continuity between Steel Boundary Element and Concrete on Behavior of Shear Wall

نویسندگان [English]

  • E. Dehghani
  • S.M. Allameh Najafi
  • S.A. Allameh Najafi
Civil Engineering Department, Qom University, Qom, Iran
چکیده [English]

Structural walls are widely used in building structures as the major structural members to provide substantial lateral strength, stiffness and the inelastic deformation capacity needed to withstand earthquake ground motions. In this article the behavior of composite shear walls with continuous boundary elements are compared and contrasted with a state in which the wall’s boundary elements are discontinuous and interrupted and the boundary steel columns are connected to the foundation through the column’s baseplate and bolts; and these are all to assess and appraise some hypotheses by the structural designers in designing these walls. The finite element software is first calibrated and the accuracy of its results is validated through modeling the experimental samples. In this research, the concrete’s nonlinear finite element analysis method and concrete damage plasticity model have been used for the concrete’s behavior modeling. The results of this study indicate that the wall boundary elements’ continuity improve the composite shear walls’ behavior. Meanwhile, this effect increases by an increase in the number of the wall’s floors.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shear Wall
  • Steel Boundary Element
  • Damage Plasticity Model
  • Finite element analysis

مراجع

[1] D. Dan, A. Fabian, V. Stoian, Theoretical and experimental study on composite steel–concrete shear walls with vertical steel encased profiles, Journal of Constructional Steel Research, 67(5) (2011) 800-813.
[2] A. AISC, AISC 341-10, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, Chicago, IL: American Institute of Steel Construction, (2010).
[3] C. EuroCode, 8: Design Provisions for Earthquake Resistance-Part 1: General Rules, Seismic Actions and Rules for Buildings, Brussels: European Committee for Standardization, (2004).
[4] 高层, 土结 , 构技 , 术规程 , JGJ 3—2010, in, 北, 2010.
[5] X. Ji, J. Qian, Z. Jiang, Seismic behavior of steel tube-reinforced concrete composite walls, in: Steel & Composite Structures. In: Proceedings of the 4-th international conference, 2010, pp. 185-190.
[6] K.A. Hossain, H. Wright, Experimental and theoretical behaviour of composite walling under in-plane shear, Journal of Constructional Steel Research, 60(1) (2004) 59-83.
[7] X. Ji, Y. Sun, J. Qian, X. Lu, Seismic behavior and modeling of steel reinforced concrete (SRC) walls, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 44(6) (2015) 955-972.
[8] X. Lu, J. Yang, Seismic behavior of T-shaped steel reinforced concrete shear walls in tall buildings under cyclic loading, The Structural Design of Tall and Special Buildings, 24(2) (2015) 141-157.
[9] J. Qian, Z. Jiang, X. Ji, Behavior of steel tube-reinforced concrete composite walls subjected to high axial force and cyclic loading, Engineering Structures, 36 (2012) 173-184.
[10] L. Han, Z. Tao, W. Wang, Advanced composite and mixed structures-testing, theory and design approach, China Science Press, (2009).
[11] H. Xia, J. Liu, Application and structural analysis of shear wall connected with rectangular concrete-filled steel tube columns, Building Structure, 35(1) (2005) 16-18.
[12] F. Esaki, M. Ono, Effect of loading rate on mechanical behavior of SRC shearwalls, Steel and composite structures, 1(2) (2001) 201-212.
[13] X. Tong, J.F. Hajjar, A.E. Schultz, C.K. Shield, Cyclic behavior of steel frame structures with composite reinforced concrete infill walls and partially-restrained connections, Journal of Constructional Steel Research, 61(4) (2005) 531-552.
[14] D. Mostofinejad, M.M. Anaei, Effect of confining of boundary elements of slender RC shear wall by FRP composites and stirrups, Engineering Structures, 41 (2012) 1-13.
[15] H. Ma, H. Zhang, Y. Zhai, Experimental Study on Seismic Performance of RC Shear Wall with High-Strength Rebars, in: International Efforts in Lifeline Earthquake Engineering, 2014, pp. 505-512.
[16] S. Altin, Y. Kopraman, M. Baran, Strengthening of RC walls using externally bonding of steel strips, Engineering Structures, 49 (2013) 686-695.
[17] P. Adebar, A.M. Ibrahim, M. Bryson, Test of high-rise core wall: effective stiffness for seismic analysis, ACI Structural Journal, 104(5) (2007) 549.
[18] H. Hibbitt, B. Karlsson, P. Sorensen, Abaqus analysis user’s manual version 6.10, Dassault Systèmes Simulia Corp.: Providence, RI, USA, (2011).
[19] V. Abaqus, 6.5. 1, User Manual, 4 (2005).
[20] J. Lubliner, J. Oliver, S. Oller, E. Onate, A plastic-damage model for concrete, International Journal of solids and structures, 25(3) (1989) 299-326.
[21] J. Lee, G.L. Fenves, Plastic-damage model for cyclic loading of concrete structures, Journal of engineering mechanics, 124(8) (1998) 892-900.
[22] A. Committee, A.C. Institute, I.O.f. Standardization, Building code requirements for structural concrete (ACI 318-08) and commentary, in, American Concrete Institute, 2008.
[23] F.-Y. Liao, L.-H. Han, Z. Tao, Performance of reinforced concrete shear walls with steel reinforced concrete boundary columns, Engineering structures, 44 (2012) 186-209.
[24] M. Attard, S. Setunge, Stress-strain relationship of confined and unconfined concrete, Materials Journal, 93(5) (1996) 432-442.
[25] A. Hillerborg, M. Modéer, P.-E. Petersson, Analysis of crack formation and crack growth in concrete by means of fracture mechanics and finite elements, Cement and concrete research, 6(6) (1976) 773-781.
[26] I.S. Code, Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings, Standard, (2005).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 49، شماره 4
اسفند 1396
صفحه 697-706

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار