مطالعه رفتار لرزه ای دیوار برشی فولادی با آرایش مختلف سخت کننده های فولادی

در چهار دهه اخیر دیوار برشی فولادی سخت شده و سخت نشده به صورت گسترده به عنوان سیستم باربر جانبی در طراحی و بهسازی ساختمان های میان مرتبه و بلندمرتبه استفاده شده است. یکی از مفاهیم اصلی در طراحی چنین المان هایی رفتار پس کمانشی آن ها است. ظرفیت باربری جانبی و سختی خمشی یک صفحه فولادی می تواند با تقویت آن توسط مقداری سخت کننده که به طور صحیح و آرایش مناسب جاگذاری شده است، بالا رود. در این تحقیق به مطالعه عددی کاربرد سخت کننده ها در دیوار برشی فولادی پرداخته شده است. رویه به گونه ای است که سخت کننده های عرضی و طولی در آرایش مختلف افقی، قائم و افقی-قائم، یک طرف صفحه فولادی را به طور موثر به زیر پانل ها تقسیم کرده و کشش میدانی را در سرتاسر پانل فولادی گسترش می دهند. تمامی مدلها با استفاده از نرم افزار اجزای محدودی abaqus(6.13-1) با در نظر گیری اثر غیرخطی هندسی و غیرخطی مصالح تحلیل شدند. نتایج به دست آمده از تحلیلهای استاتیکی غیرخطی، تأثیر مثبت استفاده از سخت کننده ها بر رفتار پس کمانشی، ظرفیت باربری، جذب انرژی، و کنترل کمانش خارج از صفحه ورق جان دیوار برشی فولادی را نشان داد. دیوار با ورق جان لاغر بدون سخت کننده در همان مراحل اولیه بارگذاری کمانش کرده و در دریفت طبقه نسبتاً کوچک رفتار غیرخطی هندسی از خود نشان داد، این رفتار با باریک شدگی قابل توجه و کاهش سختی در پاسخ هیسترزیس سیستم همراه بود که ناشی از کمانش خارج از صفحه پانل فولادی بود. سخت کننده ها با کنترل کمانش خارج از صفحه پانل فولادی کرنش پلاستیک را در نواحی بیش تری گسترش داده و موجب چاق شدن نمودار هیسترزیس و به تبع آن افزایش جذب انرژی شدند. با مقایسه رفتار کلی نمونه ها مشاهده شد که اثر سخت کننده های افقی بیشتر از قائم است، به طوریکه اضافه کردن یک سخت کننده افقی سختی نمونه را 6% و سخت کننده قائم 2% افزایش داد، مقاومت نهایی به طور میانگین با افزایش یک سخت کننده 7/1% افزایش یافت. در نهایت مشاهده شد که اضافه کردن یک سختکننده افقی در شرایط وزنی یکسان انرژی جذب شده را 32% و اضافه کردن یک سختکننده قائم 16% افزایش داد. در کل استفاده از سخت کننده باعث شد که صفحه فولادی نیروهای جانبی بزرگ تری تحمل کرده و پدیده باریک شدگی در رفتار رفت و برگشتی سیستم را از بین ببرد و همچنین انرژی تولیدشده توسط زلزله را به صورت مناسب جذب و مستهلک کند و از کمانش کلی خارج از صفحه ورق جان جلوگیری کند.