دیواربرشی ورق فولادی نیمه متصل (بدون اتصال با ستون) دارای بازشو (opening)

دیوارهای برشی فولادی، سیستم های مقاومتی در برابر بارهای جانبی، به ویژه در برابر تحریک زلزله هستند. در دهه های اخیر عملکرد مناسب در برابر بار جانبی ، سختی زیاد ، ظرفیت قابل توجه اتلاف انرژی ناشی از بار زلزله و در عین حال اقتصادی بودن آن نسبت به سایر سیستم ها، از جمله دلایل انتخاب این نوع دیوار در بسیاری از کشورها می باشد. نیازهای معماری و ملاحظات غیرسازه ای از عواملی هستند که ایجاد بازشو در دیوارهای برشی فولادی را اجتناب ناپذیر می کند. دیوار برشی فولادی مورد بررسی در این تحقیق دارای بازشو بوده و حضور یک بازشوی دایره ای در وسط پانل مد نظر قرار گرفته است. وجود بازشو باعث کاهش ظرفیت نهایی و نامطلوب شدن عملکرد این سیستم ها می شود. یکی از اهداف این پژوهش بررسی این اثرات کاهشی است. دیوار برشی مورد بررسی در این تحقیق غیر متصل به ستون است. یعنی ورق پانل با ستون های اصلی اتصالی نداشته و با فاصله مشخصی از آن اجرا می شود و پانل تنها به تیرها اتصال دارد . این دیوارها ، شرایطی را در سازه ایجاد می کند که بواسطه آن سیستم باربر قائم از سیستم باربر افقی جدا شده و اندرکنش این دو سیستم که در دیوارهای برشی فولادی سنتی باعث غیر اقتصادی شدن مقاطع ستون های کناری می شود، به حداقل برسد. بدیهی است ستون های فرعی در باربری قائم سازه هیچ گونه نقشی نداشته ، اما در باربری جانبی به ورق دیوار کمک می کند. در این پایان نامه از مقطع نبشی به عنوان ستون های فرعی جهت جلوگیری از تغییر مکان زیاد لبه های غیر متصل به ستون های اصلی، استفاده شده است و فاصله ستون های فرعی از ستون های اصلی 5 سانتی متر درنظر گرفته شده است. هدف این پژوهش ، اساسی ترین بحث درباره سیستم باربر جانبی جدید یعنی ارزیابی ظرفیت نهایی دیوار برشی فولادی تحت اثر بارهای جانبی وارده و بررسی حداکثر نیروی جانبی قابل تحمل توسط دیوار با توجه به میزان تغییر مکان جانبی آن می باشد که این بررسی با لحاظ نمودن ضخامت های مختلف برای ورق دیوار (لاغری ورق) ، نسبتِ ارتفاع به طول قاب ( اشکال مربعی یا مستطیلی قاب ) و نمره ی نبشی متفاوت برای ستون های فرعی که الزامات سازه ای در آنها بطور کامل لحاظ شده باشد (l shape no.) صورت می گیرد. همچنین علاوه بر موارد قبلی، تاثیر حضور بازشو ی دایره ای با شعاع مختلف بر ظرفیت دیوار برشی فولادی نیمه متصل نیز مورد بررسی قرار می گیرد. متغیرها ، لاغری ورق در سه ضخامت 6،4 و 8 میلی متر ، ابعاد قاب با سه نسبت 0/7، 1/0 و 1/2 و برای ستون های فرعی سه نمره نبشی 8،6 و10 همچنین قطر باز شو به قطر قاب با سه نسبت 4،3و 5 هستند. با بهره گیری از روش تحلیل غیر خطی سازه و استفاده از روش عناصر محدود و با توجه به پیچیدگی رفتاری ورق فولادی حین کمانش، تحلیل کمانشی خطی و غیر خطی توسط نرم افزار المان محدود abaqus انجام می شود که با اعمال متغیرهای ذکر شده تعداد 81 آنالیز ایجاد می گردد که با مقایسه آنها با حالت تمام پانل ، تعداد 90 آنالیز انجام خواهد شد که آنالیزهای مورد بررسی، آنالیز کمانش خطی eigenvalue buckling analysis، و آنالیز کمانش غیرخطی static riks می باشند. در این راستا باید تلاش کرد به کمک نرم افزارabaqus به یک مدل سازی دقیقی رسید تا ظرفیت باربری نهایی دیوار برشی نیمه متصل با بازشو را تحت نیروی جانبی بدست آورد و تغییر شکل ها و جابجائی جانبی آن را ارزیابی و بررسی کرد. در این تحقیق نتیجه گرفته شد در صورتی که دیوار برشی فولادی به طور صحیح طراحی شود، از ظرفیت ورق به طور کامل استفاده خواهد شد و با وجود اینکه حضور بازشو در نامطلوب کردن عملکرد دیوار و کاهش بار کمانشی موثر است اما باعث اختلال در استفاده کامل از ظرفیت ورق نخواهد شد. همچنین با افزایش ضخامت ورق و کاهش نسبت لاغری، با وجود انکه مقادیر سختی و مقاومت دیوار افزایش می یابند، اما رفتار نمونه از حالت شکست نرم به حالت شکست ترد تمایل پیدا می کند و جهت تقویت و افزایش ظرفیت دیوار برشی فولادی نیمه نگه داری شده ، تاثیر کاهش قطر بازشو چشم گیرتر از افزایش مقاطع ستون های فرعی می باشد لذا جهت داشتن یک طرح اقتصادی، بجای استفاده از مقاطع سنگین برای ستون فرعی و اشغال فضاهای اضافی و افزایش هزینه ساخت، بهتر است با کنترل های درست از قطر بازشو و شعاع صحیح استفاده شود.