اثر سخت‌كننده‌ها بر مشاركت قاب پيراموني و رفتار لرزه‌اي ديوار برشي فولادي سخت‌شده

Effect of Stiffeners on Contribution of Peripheral Frame and Seismic Behavior of Stiffened Steel Plate Shear Wall

استفاده از سخت‌كننده در ديوارهاي برشي فولادي باعث بهبود رفتار لرزه‌اي سيستم مي‌گردد. ميزان نيروي انتقالي از ورق فولادي به قاب پيراموني، از موضوعات مورد بحث طراحان ساختمان در طراحي بهينه ديوارهاي برشي فولادي مي‌باشد. بخصوص با تعبيه سخت‌كننده‌ها، مقدار نيروي انتقالي به ستونها به ميزان چشم گيري توسط روابط طراحي آيين‌نامه‌ها كاهش داده مي‌شود كه موضوع بحث در اين مقاله مي‌باشد. در اين مقاله رفتار لرزه‌اي يك ساختمان 10 طبقه با سيستم ديوار برشي فولادي با سخت‌كننده در سه حالت متفاوت طراحي بررسي گرديده است. در حالت اول، طراحي با رعايت الزامات آيين‌نامه طراحي لرزه‌اي ساختمان‌هاي فولادي آمريكا و رعايت حداكثر فاصله‌ي مجاز بين سخت‌كننده‌ها انجام گرديده است. در حالت دوم، از اثرات كاهشي مد نظر آيين‌نامه بر قاب پيراموني صرف نظر شده و در عوض، حداقل سختي مشابه ديوارهاي بدون سخت كننده تامين شده است. در حالت سوم، حداكثر فاصله‌ي مجاز بين سخت‌كننده‌ها بيشتر از معيارهاي ارايه شده توسط آيين‌نامه در نظر گرفته شده و طراحي بهينه ارائه گرديده است. بدين ترتيب طراح مي‌تواند زمان بين تسليم ورق فولادي و كمانش آن را مديريت كند. در اين حالت، ظرفيت طبقه تركيبي از ظرفيت كمانش برشي و تسليم برشي خواهد بود. با استفاده از روابط تئوري اندركنش ورق و قاب (PFI) و مدل‌هاي المان محدود، مشخص گرديد كه ميزان مشاركت قاب پيراموني و نيروهاي انتقالي به آن با توجه به فاصله سخت‌كننده‌ها تغيير مي نمايد.

Using Stiffener in steel plate shear wall (SPSW) improves seismic behavior of the system. The transferred force from the steel plate to the peripheral frame is one of challenging topics that discussed by the designers in optimal design of SPSW. Particularly, with the insertion of stiffeners, the amount of transferred force to the columns significantly reduced by the building codes. In this paper, the seismic behavior of a 10-story building with stiffened SPSW investigated in three different design phases. In the first phase, seismic design requirements of American Institute of Steel Construction (AISC) considered with the maximum permissible spacing between the stiffeners. In the second phase, the reductive effects of the building code on transferred forces to the peripheral frame ignored and instead, the minimum required stiffness of peripheral frame considered similar to SPSW without stiffeners. In the third phase, the distance between the stiffeners increased and the optimal design philosophy discussed. In this way, the designer can manage the yielding or buckling of the steel plate. Therefore, the capacity of the floor will be a combination of shear buckling and yield capacity of plate. Plate-Frame Interaction (PFI) theory and finite element tools approved that the peripheral frame design forces and its contribution in seismic behavior of system can vary according to distance of stiffeners.