بررسي اثر آتش بر پايداري و مقاومت جانبي ديوارهاي برشي فولادي با ورق نازك

An Investigation into the Impact of Fire on Lateral Stability and Strength of Thin Steel Plate Shear Walls

ديوار برشي فولادي به عنوان يك سيستم باربر جانبي در برخي سازه هاي بلندمرتبه جهان مورد استفاده قرار گرفته و به دليل سختي، مقاومت، شكل پذيري و جذب انرژي مناسب و همچنين كاهش وزن اسكلت مي تواند در آينده جايگزين برخي از سيستم هاي باربر مرسوم شود. از طرفي نيز در دهه اخير خطرات و اثر آتش سوزي بر سيستم سازه اي ساختمان ها مورد توجه واقع شده كه اين مساله در سازه هاي بلندمرتبه و خاص داراي اهميت ويژه اي است. در سيستم ديوار برشي فولادي با ورق نازك توجه به ضخامت كم ورق هاي ديوارها، اثرات آتش بر پايداري و كاهش مقاومت جانبي آنها مي تواند قابل توجه باشد. بر اين اساس در اين مقاله اثر حرارت ناشي از آتش سوزي بر پايداري، سختي الاستيك و مقاومت تسليم يك ديوار برشي فولادي سه طبقه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج تحليل هاي همبند تنش- حرارت نشان داد كه افزايش ضخامت ورق باعث كاهش چشمگير تغييرشكل ستون مي شود. همچنين افزايش ضخامت و تنش تسليم ورق در كاهش كمتر مقاومت تسليم و سختي الاستيك سيستم پس از آتش سوزي موثر بوده اما در ضخامت ثابت ورق، سختي الاستيك سيستم با افزايش تنش تسليم ثابت مي ماند. بر اساس نتايج، روابط ساده اي جهت محاسبه كاهش سختي الاستيك و مقاومت تسليم سيستم پس از آتش سوزي، به دست آمد.

The SPSWs have been enthusiastically applied in some of the tall buildings across the world as a novel lateral load-bearing system and due to their proper stiffness, strength, ductility, and energy absorption, as well as remarkable reduction in buildings’, weigh compared to the concrete cases, they are deemed as an efficient alternative for the traditional load-resisting systems. fire-related hazards and their impacts on the structural systems have been of major concern for practitioners which is of utmost significance for special structures and tall buildings. Accordingly, in case of thin steel plate shear walls, fire is most likely to leave detrimental effects on the lateral stability and strength of them due to their small values of thickness. To better understand the behavior of such systems in the event of a fire, this paper aims to investigate the impact of heat caused by a fire on the stability, elastic stiffness and yield strength of a 3-storey frame equipped with SPSW system. Based on the results derived by connected stress-heat analyses, thickening the wall results in substantial reduction in the column’s deformations. Moreover, increase in thickness and yield strength of the steel plate plays an effective role in less reduction in yield strength and elastic stiffness of the system after fire events although, while the plate thickness is kept constant, the system’s elastic stiffness does not vary as the yield strength raises. In addition, simple relations were achieved to estimate the post-fire elastic stiffness and yield strength of the SPSW system.