بررسی تاثیر ابعاد زیر صفحه ها و موقعیت عناصر مرزی محلی و بازشوهای مستطیلی نسبتا بزرگ بر رفتار دیوارهای برشی فولادی سخت شده

از دهه ی 1970 میلادی استفاده از دیوارهای برشی فولادی به علت عملکرد لرزه ای فوق العاده ی آن ها به عنوان سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی زلزله و باد در ساخت ساختمان های جدید و تقویت ساختمان های موجود گسترش یافته است. دیوار برشی فولادی متشکل از ورق نازک فولادی است که توسط تیرها و ستون ها احاطه شده است. اساس ایده ی دیوارهای برشی فولادی، بهره گیری از میدان کشش قطری است که پس از کمانش ورق فولادی در آن ایجاد می شود. با توجه به مقاومت بالای ورق فولادی و با بهره گیری از مقاومت پس کمانشی آن، حتی در دیوارهای برشی فولادی بلند و برای نیروهای برشی بزرگ، ورق فولادی با ضخامت کم مورد نیاز است. به همین دلیل برای جلوگیری از کمانش خارج از صفحه ی ورق فولادی تحت اثر بارهای سرویس، به جای افزایش ضخامت ورق فولادی که کاملاً غیراقتصادی است، از سخت کننده ها برای تقویت آن استفاده می شود. قرار دادن سخت کننده ها بر روی پانل دیوار برشی فولادی، ورق پانل را به تعدادی زیرصفحه ی کوچک تقسیم می کند. این سخت کننده ها باید به طوری طراحی شده و آرایش یابند که از کمانش کلی ورق فولادی به طور کامل و از کمانش زیرصفحه ها در بارهای بسیار کم در ناحیه ی ارتجاعی جلوگیری به عمل آید و تنها در بارهای نزدیک به مقاومت تسلیم برشی، کمانش موضعی در زیر صفحه ها اتفاق بیفتد. در مواردی وجود بازشوها در ورق فولادی به دلایل معماری (برای ایجاد در یا پنجره) و یا عبور لوازم تاسیساتی در دیوار اجتناب ناپذیر است. از طرفی مطابق ضوابط پیشنهادی راهنمای شماره ی 20 آیین نامه ی AISC [1] عناصر مرزی محلی قائم باید در تمام ارتفاع طبقه یعنی از یک عنصر مرزی افقی تا عنصر مرزی افقی دیگر ادامه یابند. همچنین، عناصر مرزی محلی افقی باید در تمام طول دهانه یعنی از یک عنصر مرزی قائم تا عنصر مرزی قائم دیگر ادامه یابند. لذا در این مقاله به بررسی تاثیر ابعاد زیر صفحه ها و موقعیت عناصر مرزی محلی و بازشوهای مستطیلی نسبتا بزرگ بر رفتار دیوارهای برشی فولادی سخت شده پرداخته شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که در تمامی نمونه ها با انتقال بازشو از کنار به وسط دیوار، پارامترهای سختی اولیه، مقاومت نهایی و ظرفیت جذب انرژی سیستم بویژه میزان جذب انرژی آن تمایل به کاهش دارند، که این تمایل به کاهش، با کوچکتر شدن ابعاد زیرصفحه ها و متعاقباً با بیشتر شدن تعداد سخت کننده ها، بیشتر می گردد. از طرف دیگر با انتقال بازشو از کنار به وسط دیوار، عناصر مرزی محلی افقی و قائم عملکرد بهتری از خود نشان می دهند، و همین موضوع باعث جبران کاهش پارامترهای مذکور می شود، به طوری که در حالت کلی با مداخله ی عناصر مرزی محلی، در دیوارهای برشی فولادی دارای سخت کننده ی بیشتر، زوال جذب انرژی در حدود 2 درصد، و در دیوارهای برشی فولادی دارای سخت کننده ی کمتر، زوال ناچیز جذب انرژی، و در دیوارهای برشی فولادی بدون سخت کننده بهبود جذب انرژی مشاهده می گردد. لذا طراحی مناسب عناصر مرزی محلی افقی و قائم می تواند تاثیر موقعیت بازشو در یک دیوار برشی فولادی سخت شده را جبران نماید

Keywords:

دیوار برشی فولادی سخت شده , بازشو , زیرصفحه , سخت کننده , عناصر مرزی قائم , عناصر مرزی افقی , عناصر مرزی محلی , روش اجزاء محدود , روش دینامیکی ضمنی , بارگذاری چرخه ای شبه استاتیکی