بررسي تئوري رفتار پانل مياني ديوار برشي فولادي داراي دو بازشوي مستطيلي

Theoretical investigation of the middle panel in steel plate shear walls with two rectangular openings

ديوار برشي فولادي بازشودار يكي از انواع مختلف اين سيستم باربر جانبي مي باشد. در ديوار برشي فولادي داراي دو بازشوي مستطيلي، پانل مياني بين دو بازشو نقش عمده‌اي در ميزان جذب انرژي دارد. ميزان جذب انرژي پانل مياني بسته به نوع رفتار آن و بر اساس تسليم ورق پانل يا سخت كننده هاي پيراموني اش تغيير مي يابد. در اين پژوهش با مشابهت دادن پانل مياني به تير پيوند مهاربندهاي واگرا و بررسي روابط تئوريك موجود براي پيش‌بيني رفتار پانل مياني (بر اساس دو شرط مربوط به نيرو و تغيير مكان حد الاستيك)، شرط ديگري در ارتباط با سختي ورق و سخت‌كننده‌ها به دو شرط موجود اضافه و روابط تئوريك جديدي جهت پيش بيني رفتار پانل مياني با سخت‌كننده‌هاي پيراموني قوطي شكل ارائه شده است. بررسي ها نشان مي دهد كه شرط سوم اضافه شده، به تشخيص بهتر رفتار پانل مياني و تفكيك مرزهاي تغيير رفتار كمك مي‌كند. هم‌چنين رابطه‌اي مناسب براي محاسبه‌ي ضريب شكل مقاطع با بال‌هاي قوطي به دست آمده‌است. در نهايت، با استفاده از نمودارهاي مربوط به شروط سه‌گانه‌ي به دست آمده، تأثير شش پارامتر ابعادي بر رفتار پانل مياني ارزيابي و حدود تغيير نوع رفتار پانل مياني محاسبه شده‌ است. نتايج مطالعه‌ي پارامتريك نشان مي‌‌دهد كه افزايش 64 درصدي پهنا، كاهش 47 درصدي ارتفاع و 32 درصدي ضخامت ورق پانل مياني، افزايش 100 درصدي ارتفاع جان، 14 درصدي پهناي بال و 122 درصدي ضخامت ورق سخت‌كننده‌ي قوطي شكل، سبب تغيير رفتار پانل مياني از "خمشي در مرز تركيبي" به "تركيبي در مرز برشي" مي‌شود. اعداد به دست آمده تنها در حالت بررسي پارامتر مربوطه و نسبت به اندازه‌ي آن پارامتر در پانل مياني با رفتار "خمشي در مرز تركيبي" صادق مي‌باشند.

The perforated steel plate shear wall is one of the different lateral load resisting systems. The steel plate shear wall system contains two rectangular openings, the middle panel between two openings has a major role in the energy absorption. In this paper, considering the middle panel similar to the link-beam of EBF and reviewing the existing theoretical formulas for anticipating the middle panel behavior, a new condition related to the stiffness of web plate and stiffeners, which are located on the surrounding opening is added. The results show that the new added condition helps better identify the behavior of the middle panel and to separate the boundaries of behavior type. In addition, a formula with high accuracy is determined to calculate the shape factor of a section with box-shaped flanges. Furthermore, in accordance with obtained diagrams from triple conditions, the effects of six dimension parameters on the behavior of the middle panel are investigated and the bounds of changing the behavior type of the middle panel are determined. The results of the theoretical study show that the 64% increase in width, 47%, and 32% decrease in height and plate thickness of middle panel respectively and 100%, 14%, and 122% increase in height of web, flange width, and thickness of box stiffeners respectively changed the behavior type of middle panel from flexural-dominant to shear-dominant. These obtained results were calculated only in the case of examining the relevant parameters.