بررسی مقایسه ای رفتار لرزه ای انواع دیوارهای برشی فلزی و مرکب

عملکرد مناسب مقاطع مرکب و رویکرد آیین نامه های طراحی در گسترش کاربرد این نوع مقاطع سبب شده تا تحقیقات وسیعی در خصوص استفاده از دیوارهای برشی فولادی مرکب به عنوان المان مقاوم در برابر نیروی جانبی انجام و علی الخصوص تعیین معیارهای مناسب طراحی جزئیات دیوارهای برشی مرکب بطور روز افزونی مورد توجه قرار گیرد. استفاده از عملکرد میدان کششی به عنوان مکانیزم اساسی مقاومت دیوارهای برشی فولادی ، الزامات خاصی را جهت طراحی المان های مرزی این سیستم بوجود می آورد. به جز بارهای ثقلی ، المان های مرزی عمودی دیوار برشی فولادی می بایست در برابر مقدار زیادی لنگر واژگونی نیز مقاومت کنند. همچنین این المان ها مهاری برای عملکرد میدان کششی ورق میانی فراهم می آورند. بنابراین نیاز به سختی کافی این المان ها معمولاً منجر به استفاده از مقاطع بزرگ با ورق های ضخیم می شود. بمنظور بهبود خصوصیات رفتاری و نیز اقتصادی ،ستون هایی با مقاطع مرکب می تواند جایگزین استفاده از ستون با مقاطع فولادی در سیستم دیوار برشی فولادی گردد. ستون هایی با مقاطع مرکب دارای سختی ، مقاومت ، شکل پذیری و ظرفیت اتلاف انرژی بالا می باشند. وجود بتن علاوه بر افزایش ظرفیت نیروی محوری ستونها ، سختی خمشی ستون را نیز افزایش می دهد که می تواند منجر به استفاده از مقاطع لاغرتر در طراحی گردد. همچنین کمانش موضعی مقطع فولادی به دلیل حضور بتن به تعویق افتاده و از طرف دیگر ، مقاومت بتن نیز به دلیل محصور شدگی با فولاد افزایش می یابد. در پژوهش حاضر تاثیر استفاده از مقاطع ستون مرکب و نیز افزایش مقاومت بتن آن بر رفتار لرزه ای انواع دیوارهای برشی فولادی با انجام تحلیل های غیرخطی به روش اجزای محدود مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. بدین منظور مدل هایی از دیوار برشی فولادی مرکب با مشخصات هندسی مشابه و انواع مختلف ستون و نیز مقاومت فشاری متفاوت بتن ، که بر اساس آیین نامه های معتبر طراحی شده اند تحت بار های لرزه ای تحلیل و رفتار آنها مورد ارزیابی قرار گرفته اند. دراین بررسی دیوار برشی فولادی مرکب با چهار نوع ستون در نظر گرفته شده است : (1) ستونهای مرزی h شکل فولادی، (2) ستون های مرزی مرکب h شکل نیمه محصور شده در بتن، (3)ستون های با مقطع جعبه ای و (4) ستون های با مقطع جعبه ای پر شده با بتن. در تمامی حالت های تحلیل فرض شده که سیستم سازه ای قاب خمشی فولادی با دیوار برشی فولادی بوده و در نتیجه کلیه اتصالات تیر به ستون صلب در نظر گرفته شده است. پس از انجام تحلیل پارامترهایی همچون سختی، حداکثر ظرفیت باربری، ظرفیت استهلاک انرژی ، چگونگی توزیع تنش در اجزای مختلف فولادی و بتنی، پارامترهای آسیب در بتن بررسی و عملکرد دیوارها مورد مقایسه قرار گرفته اند.