بررسي رفتار چرخه‌اي ديوار برشي فولادي با شيارهاي مايل

Investigation of Steel Shear Wall Behavior with Inclined slits

يكي از سيستم­هاي مقاوم در برابر بار لرزه­اي سيستم ديوار برشي فولادي شياردار است. عملكرد اين سيستم به گونه­اي است كه با ايجاد شيارهاي عمودي در ورق ديوار برشي فولادي معمولي، اين ورق به تعدادي نوار خمشي تبديل مي­شود كه با اعمال بار جانبي با تحمل تغييرشكل­هاي پلاستيك انرژي ورودي به سازه را مستهلك مي­كند. در اين مجموعه سختي و مقاومت نهايي ديوار برشي فولادي به راحتي با تغيير مشخصات شيارها و تركيب­بندي آن­ها قابل تنظيم است. رفتار شكل­پذير و توانايي استهلاك انرژي خوب از ديگر مزاياي اين نوع ديوار برشي فولادي است. حال چنانچه به جاي شيارهاي عمودي از شيارهاي شيبدار (مايل) در ورق استفاده شود، عملكرد نوارها از حالت خمشي به محوري تغيير كرده و به طور مشابه با تحمل تغييرشكل­هاي پلاستيك به عنوان يك ميراگر غيرفعال عمل مي­كنند. در اين مدل مي­توان با تغيير طول اين اعضاي محوري، تغييرمكان جاري شدن نوارها و ساير پارامترهاي لرزه­اي مجموعه را تغيير داد. هدف از اين پژوهش ارزيابي عددي ديوار برشي فولادي شياردار با شيارهاي مايل و با تركيب­بندي شيار و سخت­كننده­ي انتهايي متفاوت است. براي اين منظور پس از صحت­سنجي مدل­سازي در نرم­افزار Abaqus، يك مطالعه پارامتريك بر روي ديوار فولادي با جايگذاري مختلف شيارها و سخت­كننده­هاي انتهايي متفاوت انجام مي­شود و رفتار آن تحت بار رفت­ و برگشتي مورد بررسي قرار مي­گيرد. همچنين رفتار اين نمونه­ها با يك نمونه­ي بدون شيار مقايسه مي­شود. مقايسه نتايج ديوار فولادي پيشنهادي با شيارهاي شيبدار و ديوار فولادي بدون شيار با همان ابعاد نشان مي­دهد علي­رغم كاهش مقاومت و سختي اوليه در نمونه شياردار، اين ديوار از رفتار چرخه­اي مناسب­تري برخوردار است و توانايي استهلاك انرژي بيشتري دارد و خصوصاً در دريفت­هاي بالاي 2 درصد افت مقاومت كمتر و عملكرد بهتري از خود نشان مي­دهد. نتايج نشان مي­دهند تنها با تغيير در محل قرارگيري شيارها مي­توان مقاومت نهايي و سختي اوليه را به ترتيب تا 19 و 25 درصد تغيير داد. همچنين براي بالابردن ميزان استهلاك انرژي استفاده از سخت­كننده­هاي انتهايي با ممان اينرسي بالاتر يكي از مؤثرترين راه­هاست؛ به طوري كه استفاده از مقطع Box100 به عنوان سخت­كننده توانسته است استهلاك انرژي را نسبت به نمونه­ي معيار بيش از 2 برابر كند. در مجموع عملكرد ديوار برشي با شكل شيار پيشنهادي، مناسب ارزيابي مي­شود.

One of the seismic load resistant systems is the slit steel shear wall system. Using inclined slits in the plate, the performance of the strips is flexural-axial and they act as a passive damper by forming plastic deformations. In this model, by changing the length of these axial members, the yield displacement and other seismic parameters of the shear wall can be changed. The purpose of this study is to numerically evaluate the slit steel shear wall with oblique slots and with different slit composition and end stiffener. For this purpose, after modeling validation, a parametric study was performed on the steel wall with different placement of different slits and end stiffeners. The reversed cyclic behavior was compared with a non-slot sample. Comparison of the results shows that despite the reduction of initial strength and stiffness in the slit model, this wall has a better cyclic behavior and dissipated energy. The results show less resistance drop and better performance in drifts above 2%. The results also show that only by changing the location of the slots, the final strength and initial stiffness will be changed up to 19 and 25%, respectively. Using end stiffeners with higher inertia moment is one of the most effective methods to increase energy dissipation; The use of Box100 cross section as a stiffener, increases the energy dissipation up to 2 times compared to the normal sample. Overall, the performance of the steel shear wall with the proposed groove shape is excellent.