ارزیابی لرزه ای دیوارهای برشی کامپوزیت شامل زوج ورق های فولادی به همراه ستون های مرکب فولادی بتنی

چکیده یکی از سیستم های نوین در برابر بارهای جانبی سیستم دیوار برشی کامپوزیت است که کاربرد آن به دلیل سختی و مقاومت بالا و نیز شکل پذیری مناسب رو به افزایش است. استفاده از دیوارهای کامپوزیت در مقایسه با دیوارهای برشی بتن مسلح، ضخامت کمتری را نیاز دارد که علاوه بر اشغال فضای کمتر از لحاظ معماری، وزن کمتر و به طبع آن کاهش نیروهای لرزه ای وارد بر سازه های بلندمرتبه را به دنبال خواهد داشت. استفاده از این دیوارها به دلیل عدم نیاز به آرماتورگذاری و قالب-بندی، سبب تسریع در فرآیند ساخت و ساز می شود. نمونه ای از این سیستم های کامپوزیت، دیوارهای برشی فولادی پرشده از بتن می باشند که کاربرد آن ها در داخل قاب های کامپوزیت، شامل ستون هایی با مقاطع فولادی که از بتن پرشده اند، به منظور بهبود شکل پذیری در ساختمان های بلندمرتبه می باشد که تحت اثرات لرزه ای و بارهای محوری فشاری زیادی قرار دارند. در این پژوهش ، نمونه ای از این دیوارها به وسیله نرم افزار اجزاء محدود abaqus مدلسازی و نتایج با مدل آزمایشگاهی صحت سنجی شد که حاکی از برازش خوب مدل اجزا محدود با نتایج تجربی است. سپس به منظور بررسی رفتار لرزه ای قاب های کامپوزیت شامل ستون های مرکب و دیوارهای برشی فولادی پرشده از بتن، 15 نمونه یک، سه و پنج طبقه با نسبت های مختلف دهانه به ارتفاع برای ورق فولادی ، طراحی و مدلسازی شدند. پارامترهای لرزه ای سیستم از قبیل ضریب رفتار ناشی از شکل پذیری، ضریب کاهش ناشی از اضافه مقاومت و شکل پذیری با استفاده از آنالیزهای استاتیکی افزاینده غیرخطی تعیین شده است. ضمن مطالعه رفتار هیسترزیس سیستم در برابر بارهای رفت و برگشتی، به منظور درک بهتر در مقایسه با دیوارهای برشی فولادی، میزان جذب انرژی، ماکزیمم مقاومت و نیز سختی آن ها با یکدیگر مقایسه شد. همچنین به منظور بررسی رفتار سیستم در برابر زلزله، نمونه های مختلف تحت سه رکورد مقیاس شده آنالیز شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد که استفاده از دیوارهای برشی فولادی پرشده ازبتن در مقایسه با دیوارهای برشی فولادی، مقدار مقاومت نهایی سیستم را به 81/21 درصد بهبود می بخشد. از طرف دیگر قابلیت جذب انرژی سیستم در برابر بارهای رفت و برگشتی را 5/19 درصد افزایش می دهد. منحنی های چاق و دوکی شکل پاسخ هیسترزیس سیستم حاکی از توانایی مناسب آن در جذب انرژی در برابر بارهای رفت و برگشتی دارد. با بررسی اثر افزایش ضخامت ورق فولادی مشخص شد که این عمل موجب افزایش کلی ظرفیت سیستم و در مقابل آن کاهش شکل-پذیری قاب کامپوزیت می شود. با مقایسه نمودارهای بار-تغییرمکان نمونه های 3 و 5 طبقه معلوم گشت که مقاومت و سختی اولیه مدل های پنج طبقه نسبت به مدل های سه طبقه کاهش، ولی شکل پذیری آن ها افزایش یافته است. به عبارت دیگر ستون ها تحت تنش های خمشی قابل ملاحظه ای قرار گرفته اند که افزایش بیش از حد این تنش ها ممکن است منجر به کمانش و یا تسلیم ستون گردد. با مقایسه پاسخ سیستم در اثر تغییر نسبت دهانه به ارتفاع ورق فولادی معلوم شد که با افزایش این نسبت تنش های فشاری در پای ستون در قسمت بتنی بیش از پیش افزایش می یابد. کلمات کلیدی: دیوار کامپوزیت، شکل پذیری، رفتار لرزه ای، اجزا محدود، تحلیل استاتیکی غیرخطی