ارزیابی و بهبود رفتار دیوارهای برشی صفحه فولادی با استفاده از سخت‌کننده‌های فولادی- بتنی

Abstract

چکیده دیوارهای برشی فولادی در ساختمان‌های مختلف به عنوان سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. برتری ویژه این نوع دیوارها، قابلیت شکل‌پذیری مناسب، سختی اولیه بالا و قدرت استهلاک انرژی زیاد می‌باشد. و لیکن دیوار برشی فولادی به علت هندسه خاص خود، دچار کمانش در محدوده ارتجاعی می­شود. برای جلوگیری از کمانش ورق فولادی در دیوارهای برشی فولادی دو راه‌حل کلی وجود دارد استفاده از سخت‌کننده‌های فلزی و یا بهره گرفتن از پوشش بتنی که از طریق برشگیرها به ورق فولادی متصل می‌شود. بر این اساس، در تحقیق حاضر به ارائه راهکاری به منظور بهبود عملکرد لرزه‌ای دیوارهای برشی مرکب نوین فولادی- بتنی پرداخته شده است. با استفاده از روش المان محدود و به کمک نرم‌افزار ABAQUS، به بررسی تأثیر مشخصات هندسی سخت‌کننده‌های فولادی بر عملکرد لرزه‌ای دیوار برشی مرکب نوین فولادی-بتنی پرداخته شده است. پس از مدل‌سازی دیوار برشی کامپوزیتی فولادی- بتنی و صحت‌سنجی مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی، اثر پارامترهایی مانند تعداد سخت‌کننده­ها، نوع چیدمان شامل عمودی، افقی، مورب و ترکیبی، بر روی حداکثر ظرفیت باربری دیوار برشی مرکب، شکل پذیری، استهلاک انرژی، توزیع تنش و حالت‌های خرابی بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد استفاده از سخت‌کننده‌های فولادی T شکل و نحوه چیدمان آنها تاثیر قابل ملاحظه‌ای در ظرفیت باربری دیوار‌های برشی کامپوزیت فولادی- بتنی دارد. استفاده از سخت‌کننده­های مورب ظرفیت دیوارهای برشی فولادی را تا 25 درصد افزایش می‌دهد. استفاده از سخت کننده­های قطری T شکل فولادی در دیوارهای برشی کامپوزیت نسبت به دیوار برشی کامپوزیت بدون سخت کننده فولادی، باعث کاهش چشمگیر در آسیب سخت کننده بتنی و همچنین باعث افزایش ضریب شکل‌پذیری، ضریب اضافه مقاومت و استهلاک انرژی به ترتیب حدود 39، 124و 18 درصد می­شود.