ارزيابي و مقايسه رفتار لرزه اي ديوار برشي هاي كامپوزيتي و فولادي در قاب هاي ساختماني با ستون هاي كامپوزيت نيمه محصور

Evaluation and comparison of seismic behavior of composite and steel shear-walls in construction frames with Semi-enclosed composite columns

هدف اين تحقيق، ارزيابي و مقايسه رفتار لرزه اي ديوار برشي هاي كامپوزيتي و فولادي در قاب هاي ساختماني با ستون هاي كامپوزيت نيمه محصور است. ابتدا رفتار عددي ديوار برشي هاي كامپوزيتي و فولادي داراي ستون هاي فولادي و كامپوزيتي نيمه محصور، بررسي و سپس پارامترهاي مؤثر بر رفتار لرزه اي ديوار برشي هاي كامپوزيت تحت بارگذاري چرخه اي، با نرم افزار آباكوس تحليل شدند. صحت سنجي نرم افزار، با دو نمونه آزمايشگاهي انجام گرديد. نتايج نشان داد كه استفاده از ستون هاي نيمه محصور، به ترتيب باعث افزايش %48 و %56 در مقاومت نهايي ديوار برشي هاي كامپوزيت با پوشش بتني يك طرفه و دو طرفه گرديد. ضمنا، اين ستون ها باعث بهبود شكل پذيري و استهلاك انرژي شدند. ستون هاي نيمه محصور موجب افزايش %15در مقاومت نهايي ديوار برشي فولادي شده و در افزايش شكل پذيري و استهلاك انرژي اين سيستم تاثير محدودي داشتند. افزايش ضخامت ورق فولادي ديوار برشي كامپوزيت از 2 به 4 و 4 به 6 ميلي متر به ترتيب موجب بهبود %16و %14 در مقاومت نهايي، استهلاك انرژي و شكل پذيري ديوار برشي شدند. شكاف 11/3 ميلي متر بين قاب فولادي و ديوار بتن مسلح بهينه بوده و باعث بهبود رفتار لرزه اي ديوار گرديد؛ با كاهش قطر شكاف به 5/6 مقاومت سازه %1/5 كاهش و با افزايش آن به 16/9 ميلي متر، مقاومت %7 كاهش يافت. با افزايش ضخامت مقطع فولادي ستون هاي كامپوزيت از2 به 5 و از 5 به 8 ميلي متر، مقاومت به ترتيب %25/3 و %12/1 افزايش نشان داد. با ازدياد مقاومت فشاري بتن از 30 به 72/5 مگاپاسكال (%142 افزايش)، مقاومت سازه فقط %15 بيش تر شد، لذا افزايش مقاومت فشاري بتن در بهبود رفتار لرزه اي ديوار تاثير اندكي داشته است

The research purpose is to evaluate and compare the seismic behavior of composite and steel shear-walls in construction frames with semi-enclosed composite columns. The numerical behavior of composite and steel shear-walls with semi-enclosed columns was investigated and then the parameters affecting the seismic behavior of the composite shear-walls under cyclic loading were analyzed with the Abaqus software. Software validation was performed with two laboratory samples. The results showed that the use of Semi-enclosed columns increased 48% and 56% in the ultimate strength of the composite shear-walls with unilateral and bilateral concrete. These columns improved the ductility and energy depletion. The semi-enclosed columns caused a 15% increase in the ultimate strength of the steel shear-walls and had a limited impact on the energy absorption. The increase in steel plate thickness of the composite shear-walls from 2 to 4 and 4 to 6 mm, resulted in 16% and 14% improvement in the ultimate strength and energy depletion, respectively. The gap of 11.3 mm between the steel frame and the concrete wall was optimum. By reducing the diameter of the gap to 6.5, the strength decreased by 1.5% and with increasing the diameter of the gap to 9.16 mm, strength dropped by 7%. By increasing the thickness of the cross section of the composite columns from 2 to 5 and from 5 to 8 mm, the strength increased 25.3% and 12.1%, respectively. With an increase in strength of concrete from 30 to 72.5 MPa (142% increase), the structural strength increased by only 15%.