ارزیابی و مقایسه رفتار لرزه ای دیوار برشی‌های کامپوزیتی و فولادی در قاب های ساختمانی با ستون های کامپوزیت نیمه محصور

هدف این تحقیق، ارزیابی و مقایسه رفتار لرزه‌ای دیوار برشی‌های کامپوزیتی و فولادی در قاب‌های ساختمانی با ستون های کامپوزیت نیمه محصور است. ابتدا رفتار عددی دیوار برشی‌های کامپوزیتی و فولادی دارای ستون‌های فولادی و کامپوزیتی نیمه محصور، بررسی و سپس پارامترهای موثر بر رفتار لرزهای دیوار برشی‌های کامپوزیت تحت بارگذاری چرخه‌ای، با نرم افزار آباکوس تحلیل شدند. صحت‌سنجی نرم افزار، با دو نمونه آزمایشگاهی انجام گردید. نتایج نشان داد که استفاده از ستون‌های نیمه‌محصور، به ترتیب باعث افزایش %48 و %56 در مقاومت نهایی دیوار برشی‌های کامپوزیت با پوشش بتنی یک‌طرفه و دو طرفه گردید. ضمنا، این ستون ها باعث بهبود شکل‌پذیری و استهلاک انرژی شدند. ستون‌های نیمه‌محصور موجب افزایش %15در مقاومت نهایی دیوار برشی فولادی شده و در افزایش شکل‌پذیری و استهلاک انرژی این سیستم تاثیر محدودی داشتند. افزایش ضخامت ورق فولادی دیوار برشی کامپوزیت از 2 به 4 و 4 به 6 میلی متر به ترتیب موجب بهبود %16و %14 در مقاومت نهایی، استهلاک انرژی و شکل‌پذیری دیوار برشی شدند. شکاف 3.11 میلی متر بین قاب فولادی و دیوار بتن مسلح بهینه بوده و باعث بهبود رفتار لرزه‌ای دیوار گردید؛ با کاهش قطر شکاف به 6.5 ، مقاومت سازه %5.1 کاهش و با افزایش آن به 9.16 میلیمتر، مقاومت %7 کاهش یافت. با افزایش ضخامت مقطع فولادی ستون های کامپوزیت از2 به 5 و از 5 به 8 میلی‌متر، مقاومت به ترتیب %3.25 و %1.12 افزایش نشان داد. با ازدیاد مقاومت فشاری بتن از 30 به 5.72 مگاپاسکال )%142 افزایش(، مقاومت سازه فقط %15 بیش تر شد، لذا افزایش مقاومت فشاری بتن در بهبود رفتار لرزه‌ای دیوار تاثیر اندکی داشته است.

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

The research purpose is to evaluate and compare the seismic behavior of composite and steel shearwalls in construction frames with semienclosed composite columns. The numerical behavior of composite and steel shearwalls with semienclosed columns was investigated and then the parameters affecting the seismic behavior of the composite shearwalls under cyclic loading were analyzed with the Abaqus software. Software validation was performed with two laboratory samples. The results showed that the use of Semienclosed columns increased by 48% and 56% in the ultimate strength of the composite shearwalls with unilateral and bilateral concrete. These columns improved ductility and energy depletion. The semienclosed columns caused a 15% increase in the ultimate strength of the steel shearwalls and had a limited impact on energy absorption. The increase in steel plate thickness of the composite shearwalls 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 crosssection 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%.