پایان نامه

پایان نامه دیوار برشی فولادی

با توجه به خسارات جانی و مالی زیادی که هر ساله در اثر نیروهای زلزله و باد بوجود می آید، محققان همواره در تلاش بوده اند تا به یک سیستم سازه ای مناسب با حداقل خسارات دست یابند. امروزه انواع مختلف سیستم های سازه ای مقاوم در برابر بارهای جانبی وجود دارد که از آن جمله می توان به قاب های صلب، قاب های میان پر، سیستم های مهار بندی و دیوارهای برشی بتنی و فولادی اشاره نمود. در سه دهه اخیر توجه و علاقه گسترده ای به کاربرد دیوار برشی فولادی به عنوان سیستم مقاوم در برابر بار جانبی در ساختمان ها صورت گرفته است. دیوار برشی فولادی همانند یک تیر ورق فولادی است که به صورت عمودی قرار گرفته و در کل ارتفاع ساختمان امتداد می یابد. یک ورق فولادی نسبتا نازک اتصال یافته به تیر ها و ستون ها همانند جان یک تیرورق رفتار می کند. ستون ها و تیر های افقی به ترتیب نقش بالها وسخت کننده های تیر ورق عمودی را ایفا می کنند. اگر چه بنظر می رسد تئوری تیرورق برای طراحی یک سازه SPW مناسب باشد، یک تفاوت اساسی مربوط به مقاومت خمشی و سختی نسبتا بالای تیرها و ستونها که اعضای مرزی دیوار را تشکیل می دهند نسبت به تیرورق ها وجود دارد. به نظر می رسد که این اعضا اثر مهمی روی رفتار کلی ساختمان داشته باشند.

در ابتدا طراحان SPW، رفتار پس کمانش آن سیستم ها را مورد توجه قرار نمی دادند و این امر سبب صرف نظر شدن از میدان کشش و فواید مربوط به آن جهت کنترل تغییر مکان نسبی و مقاومت برشی می شد. بعلاوه از ظرفیت تغییر شکل غیر الاستیک و ظرفیت جذب انرژی اساسی آنها که اهمیت زیادی برای ساختمان ها در نواحی با لرزه خیزی بالا دارد صرف نظر می شد. بیشتر روش های رایج روی مقاومت پس کمانشی ورق بر اساس مطالعات Wagner قرار دارد. او نشان داد که کمانش برشی یک ورق نازک ، که تکیه گاه های به مقدار کافی در طول لبه های آن وجود داشته باشد منجر به خرابی آن نمی شود. در نقطه کمانش مکانیسم حمل بار ورق از برش داخل صفحه ، به میدان کشش مایل تغییر می کند. این ایده سال های متمادی در طراحی برشی تیر ورق ها (Basler) مورد استفاده قرار گرفت، اما اولین بار در سال 1980 در طراحی دیوار های با ورق فولادی به کار رفت و با یک سری از مطالعات تحلیلی و آزمایشگاهی دنبال گردید. این تحقیق سبب پذیرفته شدن فلسفه رایج طراحی سیستم های SPW شد، که در آن به ورق اجازه کمانش برشی داده می شود و میدان کشش پس کمانش جهت مقاومت در برابر برش پانل در نظر گرفته می شود.

  • قرار گرفتن بازشو در مرکز پانل موجب کاهش سختی الاستیک و ظرفیت باربری جانبی میشود .
  • با قرار گرفتن بازشو در مرکز پانل میزان جابجایی جانبی لازم برای خرابی نمونه افزایش می یابد ولی شکل پذیری نسبت به حالت بدون بازشو کمتر است .
  • در نمونه های دارای بازشو صدای ایجاد شده در اثر کمانش دیوار برشی بسیار کمتر از نمونه های سخت شده و بدون بازشو است .
  • وجود بازشو در دیوار برشی فولادی باعث ایجاد فقط یک موج کمانش در مرکز ورق فولادی می شود و مانع از ایجاد موجهای کمانش فرعی در نمونه می شود.
  • وجود سخت کننده باعث افزایش سختی اولیه دیوار برشی فولادی نسبت می شود .
  • سختی اولیه نمونه های دارای بازشو لوزی شکل بسیار نزدیک به نمونه دیوار برشی بدون بازشو است.
  • سختی اولیه نمونه های دارای سخت کننده آیین نامه ای در نمونه دارای بازشو 20% کمتر از ورق کامل و در نمونه دارای بازشو 35% بیشتر از ورق کامل است و این به دلیل متفاوت بودن ابعاد زیر پانل ها در دو نمونه می باشد .
  • زاویه میدان کشش در نمونه بدون بازشو به دلیل مربع شکل بودن پانل 45 درجه بوده است .
  • زاویه میدان کشش در نمونه دارای بازشو 20% و سخت کننده آیین نامه به دلیل مستطیل شکل بودن زیر پانل ها 45،34و56 درجه بوده است .
  • در نمونه های دارای بازشو و بدون سخت کننده تغییر مکان خارج از صفحه به طرز مشهودی بزرگتر از سایر نمونه ها بود. با نصب سخت کننده تغییر مکان خارج از صفحه بسیار کمتر شد.
  • وجود بازشو باعث کاهش میزان جذب انرژی سیستم دیوار برشی فولادی شد .
  • بالاترین میزان جذب انرژی مربوط به دیوار برشی برشی فولادی بدون بازشو و سخت کننده بود.
  • نمونه های دارای سخت کننده تا زمان گسیختگی در هر سیکل میزان جذب انرژی بیشتری نسبت به دیوار برشی بدون بازشو و سخت کننده داشتند.
  • در نمونه بدون بازشو و همچنین در نمونه های دارای سخت کننده آیین نامه که هر پانل به صورت مجزا عمل می کرد گسیختگی اولیه در محل تقاطع مد های کمانش در فشار و کشش به وجود آمد ولی تا رسیدن زمان ایجاد گسیختگی در تکیه گاه نیروی تحمل شده توسط نمونه افت نکرد.
  • در نمونه دارای بازشو 20% و بدون سخت کننده به علت تمرکز تنش در اطراف بازشو گسیختگی در اطراف بازشو و در امتداد قطر اصلی و فرعی به وجود آمد.
  • در نمونه های دارای سخت کننده لوزی شکل به علت تحت تاثیر قرار گرفتن ورق فولادی به وسیله جوشکاری گسیختگی اولیه از گوشه لوزی شروع شد و در امتداد خط جوش به سرعت گسترش یافت و نیروی تحمل شده توسط نمونه افت کرده و آزمایش خاتمه یافت.
  • در نمونه های دارای سخت کننده لوزی شکل تا زمان ایجاد گسیختگی رفتار دیوار برشی کاملا مشابه با دیوار برشی بدون بازشو بود. ولی با ایجاد گسیختگی روی خط جوش رفتار دو نمونه از هم فاصله گرفت.

پایان نامه ارشد : بررسی آزمایشگاهی رفتار دیوار برشی فولادی دارای بازشو و سخت کننده