بررسي تحليلي و عددي عملكرد ديوارهاي برشي فولادي با ستونهاي نابرابر

Theoretical and Numerical Study of Steel Plate Shear Walls with Unequal Columns

ديوارهاي برشي فولادي داراي بازشو، به دليل عملكرد مناسب معماري، مورد اقبال چشمگير بوده است. نوع خاصي از اين سيستم ها، ديوارهاي برشي داراي بازشوي درب شكل است كه در آن بازشو همانند يك دروازه از كف تا تير بالايي امتداد مي يابد و المان هاي مرزي ضعيف تر نسبت به ستونهاي اصلي در طرفين بازشو تعبيه مي شوند. با فرض رفتار برشي محض براي اين سيستم مي توان هر كدام از پانل هاي طرفين بازشو را به عنوان يك ديوار برشي با المان هاي مرزي قائم غير يكسان در نظر گرفت. رفتار اين نوع ديوار برشي با استفاده از روابط متداول ديوارهاي برشي فولادي قابل بيان نبوده و در ادبيات فني تاكنون به دقت مورد بررسي قرار نگرفته است. در اين مطالعه رفتار ديوار برشي فولادي با يك ستون قوي و يك ستون ضعيف به صورت تحليلي و عددي بررسي شده است. روابط تحليلي براي تعيين منحني بار تغييرمكان سيستم با تفكيك عملكرد ورق، ستون قوي و ستون ضعيف ارائه شده است. به منظور بررسي صحت روابط تحليلي، 12 مدل عددي ديوار برشي با تغيير ابعاد كلي سيستم و مقاطع مختلف ستون ها به روش اجزاي محدود مورد مطالعه قرار گرفته و ميزان خطاهاي احتمالي بين نتايج نيز تحليل شده است. نتايج بدست آمده حاكي از انطباق مناسب روابط تحليلي با رفتار واقعي اين سيستم بوده و قابل استفاده بودن اين روابط در طراحي اين نوع ديوارهاي برشي را بيان مي دارد.

Steel plate shear walls with openings are highly interested because of their architectural aspects. A particular type of these systems is the steel plate shear wall with door-shaped opening; the opening is continued from the base to top beam and surrounded by boundary elements relatively weaker to main columns. Assuming the pure shear behaviour for this system, each of the side panels can be considered a steel plate shear wall with unequal VBEs (vertical boundary elements). Behaviour of this type of steel shear walls cannot be predicted by the common relations of steel shear walls; therefore, it has not been covered in technical literatures until now. In this study the behaviour of steel plate shear wall with one strong and one weak column is theoretically and numerically investigated. Theoretical relations to define the load-displacement curve were proposed. In order to study the theoretical relations comprehensively, 12 numerical models with various overall dimensions and column cross sections were investigated by finite element method; the probable errors of the results were also analysed. The obtained results show good agreement between theoretical relations and real behaviour of steel plate shear walls with unequal columns and persists the applicability of the relations in design of these systems.