مطالعه پارامتريك عددي اجزا محدود براي بررسي عملكرد ديوار برشي فولادي در قاب بتن آرمه

Numerical finite element parametric study to investigate performance of SPSW in RC frame

مطالعات انجام شده در زمينه عملكرد ديوارهاي برشي فولادي، نشان دهنده سختي و ظرفيت باربري بالا و شكل پذيري و قابليت جذب انرژي قابل توجه اين سيستم جانبي لرزه اي بوده است. بر اين اساس در سا ل هاي اخير استفاده از ديوار هاي برشي فولادي در سازه هاي بتن آرمه نيز موردتوجه محققان قرارگرفته است. در اين مقاله براي اتصال ديوار برشي فولادي به قاب بتن آرمه دو روش اتصال مختلف با تحليل عددي موردبررسي قرار گرفت. در اتصال اول، ديوار برشي فولادي به وسيله گل ميخ هايي كه در تيرها و ستون ها قرارگرفته اند و در اتصال دوم، با خاموت هاي اتصال كه در قسمت هاي مياني خاموت هاي اصلي تيرها و ستون ها جاي گذاري شده اند، به قاب بتن آرمه متصل گرديد. رفتار اتصالات با استفاده از تحليل اجزاي محدود غيرخطي مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعه پارامتريك انجام شده، ضخامت ديوار برشي فولادي و طول اتصال ورق فولادي پركننده در ستون ها مي باشد. نتايج نشان داد كه استفاده از هر دو روش اتصال باعث افزايش چشمگير ظرفيت و سختي نمونه ها نسبت به قاب بتن آرمه اوليه شده است. بررسي نتايج تغيير در طول اتصال ورق فولادي پركننده به ستون ها نشان داد كه نيازي به استفاده از گل ميخ ها و خاموت هاي اتصال در كل ارتفاع ستون نبوده و با حذف گل ميخ ها و خاموت هاي اتصال در نواحي مياني مي توان با اتصال در طولي معادل 0/2 يا 0/3 ارتفاع آزاد ستون در دو انتهاي ستون به نتايج مشابه دست يافت. همچنين ضريب رفتار سيستم دوگانه قاب بتن آرمه ويژه با ديوار برشي فولادي 8 تخمين زده شد.

Studies conducted on Steel Plate Shear Walls (SPSWs) performances indicate high stiffness, capacity, ductility and significant potential of energy absorption of this lateral seismic system. In this regard, using SPSWs in Reinforced Concrete (RC) constructions has recently been considered by researchers. In this paper, two different connection types have been proposed and numerically investigated to connect SPSW to RC frame (RCF). In the first type connection, SPSW has been embedded in RCF by a few studs through fish plates. However, in the second type it has been connected to RCF by additional stirrups through, which has been welded to the endplate. The behavior of connections has been evaluated using non-linear finite element analysis (NLFEA). Parametric study has been conducted on the thickness of SPSWs and the way of studs and stirrups placement in the length of columns. Results of the specimens with different types of connections demonstrated that using both connection types lead to prominent increase in stiffness and capacity comparing to the reference RCF. Investigating the studs and stirrups placement showed that there is no need to use studs and stirrups in whole column height. Similar results can be obtained by connection in a length of 0.3 or 0.2 of the column free height. Dual system behavior factor of special RC frame with SPSW was estimated to be 8.