بررسی رفتار چرخه‌ای دیوار برشی فولادی با شیارهای مایل

Abstract

یکی از سیستم­های مقاوم در برابر بار لرزه­ای سیستم دیوار برشی فولادی شیاردار است. عملکرد این سیستم به گونه­ای است که با ایجاد شیارهای عمودی در ورق دیوار برشی فولادی معمولی، این ورق به تعدادی نوار خمشی تبدیل می­شود که با اعمال بار جانبی با تحمل تغییرشکل­های پلاستیک انرژی ورودی به سازه را مستهلک می­کند. در این مجموعه سختی و مقاومت نهایی دیوار برشی فولادی به راحتی با تغییر مشخصات شیارها و ترکیب­بندی آن­ها قابل تنظیم است. رفتار شکل­پذیر و توانایی استهلاک انرژی خوب از دیگر مزایای این نوع دیوار برشی فولادی است. حال چنانچه به جای شیارهای عمودی از شیارهای شیبدار (مایل) در ورق استفاده شود، عملکرد نوارها از حالت خمشی به محوری تغییر کرده و به طور مشابه با تحمل تغییرشکل­های پلاستیک به عنوان یک میراگر غیرفعال عمل می­کنند. در این مدل می­توان با تغییر طول این اعضای محوری، تغییرمکان جاری شدن نوارها و سایر پارامترهای لرزه­ای مجموعه را تغییر داد. هدف از این پژوهش ارزیابی عددی دیوار برشی فولادی شیاردار با شیارهای مایل و با ترکیب­بندی شیار و سخت­کننده­ی انتهایی متفاوت است. برای این منظور پس از صحت­سنجی مدل­سازی در نرم­افزار Abaqus، یک مطالعه پارامتریک بر روی دیوار فولادی با جایگذاری مختلف شیارها و سخت­کننده­های انتهایی متفاوت انجام می­شود و رفتار آن تحت بار رفت­ و برگشتی مورد بررسی قرار می­گیرد. همچنین رفتار این نمونه­ها با یک نمونه­ی بدون شیار مقایسه می­شود. مقایسه نتایج دیوار فولادی پیشنهادی با شیارهای شیبدار و دیوار فولادی بدون شیار با همان ابعاد نشان می­دهد علی­رغم کاهش مقاومت و سختی اولیه در نمونه شیاردار، این دیوار از رفتار چرخه­ای مناسب­تری برخوردار است و توانایی استهلاک انرژی بیشتری دارد و خصوصاً در دریفت­های بالای 2 درصد افت مقاومت کمتر و عملکرد بهتری از خود نشان می­دهد. نتایج نشان می­دهند تنها با تغییر در محل قرارگیری شیارها می­توان مقاومت نهایی و سختی اولیه را به ترتیب تا 19 و 25 درصد تغییر داد. همچنین برای بالابردن میزان استهلاک انرژی استفاده از سخت­کننده­های انتهایی با ممان اینرسی بالاتر یکی از مؤثرترین راه­هاست؛ به طوری که استفاده از مقطع Box100 به عنوان سخت­کننده توانسته است استهلاک انرژی را نسبت به نمونه­ی معیار بیش از 2 برابر کند. در مجموع عملکرد دیوار برشی با شکل شیار پیشنهادی، مناسب ارزیابی می­شود.