بررسي عددي رفتار لرزه اي قابهاي خمشي فولادي با ميانقاب بنايي هيبريدي

Numerical Study on Seismic Behavior of Moment-Resistant Steel Frames with Hybrid Masonry Infill

سيستم بنايي هيبريدي يا تركيبي، يك سيستم سازه‌اي نسبتاً جديد است كه در آن پانل‌هاي بنايي از طريق اتصالات با ورق فولادي به قاب متصل مي‌گردد. ديوارهاي بنايي هيبريدي از ميانقاب بنايي به‌منظور افزايش سختي جانبي و مقاومت داخل قاب، علاوه بر تحمل بارهاي خمشي (خارج از صفحه) استفاده مي‌كنند. دلايل مختلفي براي گسترش استفاده از سيستم بنايي هيبريدي وجود دارد، كه مهمترين آنها، سادگي بكارگيري قاب‌هاي ساختماني با ديوارها و افزايش نامعيني سازه كه موجب كاهش خرابي پيشرونده مي‌گردد، مي-باشند. بسته به اين كه پانل بنايي مسلح چگونه ساخته شود و انتقال بارها بين قاب و ديوار چطور انجام گيرد، ديوارهاي بنايي هيبريدي بصورت‌ ديوار مسلح معمولي(نوع I)، ديوار مسلح متوسط (نوع II) و ديوار مسلح ويژه (نوع III) طبقه‌بندي مي‌شوند. در اين پژوهش رفتار ميانقاب‌هاي هيبريدي معمولي، هيبريدي متوسط و هيبريدي ويژه، تحت تحليل استاتيكي غيرخطي بار افزون مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. بدين منظور 15 مدل قاب فولادي شامل، بدون ميانقاب، داراي ميانقاب بنايي غيرمسلح، داراي ميانقاب هيبريدي معمولي، متوسط و ويژه با استفاده از نرم افزار آباكوس مدلسازي مي‌شوند. با انجام تحليل استاتيكي غيرخطي، پاسخ قاب‌ها به صورت كانتورهاي تنش و منحني نيرو-تغييرمكان محاسبه شده و مورد بررسي قرار مي‌گيرد. نتايج نشان مي‌دهد، ظرفيت گسيختگي و شكل‌پذيري در ميانقاب‌هاي هيبريدي ويژه بيشتر از ميانقاب‌هاي هيبريدي متوسط و ميانقاب‌هاي هيبريدي معمولي مي‌باشد. همچنين با افزايش ممان اينرسي مقطع قاب، سختي و ميزان ظرفيت استهلاك انرژي در هر سه نوع ميانقاب هيبريدي معمولي، متوسط و ويژه افزايش مي‌يابد.

Hybrid masonry system is a new structural system, in which the masonry panels link to the frame with steel plate connections. Hybrid masonry uses masonry infill for lateral stiffness and strength within frames in addition to supporting out-of-plane (flexural) loads. There are many primary reasons for the development of hybrid masonry systems. Most important ones are to simplify the construction of framed buildings with masonry infill and to provide structural redundancy, which can be utilized for limiting progressive collapse.There are three hybrid wall types including, ordinary hybrid shear wall, intermediate hybrid shear wall and special hybrid shear wall. Hybrid masonry systems can be applied to either concrete or steel-framed structures. This research focuses on steel frames. In this paper, seismic behavior of ordinary, intermediate and special hybrid shear walls are investigated using nonlinear static analysis. To this end, 15 steel frames including, bare frames, infill frames, ordinary hybrid shear wall, intermediate hybrid shear wall and special hybrid shear wall are modeled using ABAQUS software. The stress contours and capacity curves of models are estimated using nonlinear static analysis. Results indicate that failure capacity, and ductility of special hybrid shear walls are more than ordinary and intermediate ones. Moreover, the increase in moment of inertia of frame sections, increases the stiffness and energy dissipation capacity for all three hybrid shear walls