بررسی تاثیر شکل، ابعاد و موقعیت بازشو بر رفتار لرزه ای دیوار برشی فولادی متصل به تیر

در دیوار برشی فولادی متعارف، ورق فولادی به همه عضوهای مرزی متصل می‌باشد، ولی در دیوار برشی فولادی متصل به تیر، ورق فولادی به ستون‌ها اتصال ندارد. جداسازی ورق فولادی از ستون‌ها، سبب کاهش لنگر خمشی در ستون‌ها می‌شود که این موضوع از گسترش رفتار غیر‌خطی در این عضوها و شکست زودهنگام آنها جلوگیری می‌کند. در این پژوهش، اثر مشخصات بازشو بر رفتار لرزه‌ای دیوار برشی فولادی متصل به تیر، با استفاده از مد‌ل‌سازی و تحلیل اجزای محدود، مورد مطالعه قرار گرفته است. نخست، مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود راستی‌آزمایی شد. سپس، اثر پارامترهای شکل، ابعاد و موقعیت بازشو و همچنین ضخامت ورق فولادی، با تحلیل مدل‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. تغییر شکل بازشو از دایره به مربع، باعث افزایش مقدارهای سختی نخستین، مقاومت بیشینه و انرژی مستهلک‌شده گردید. افزایش ابعاد بازشو، باعث ایجاد انحراف در مسیر میدان کشش، از روی قطر به سمت گوشه‌های بازشو و افت عملکرد لرزه‌ای دیوار برشی فولادی شد. بحرانی‌ترین موقعیت بازشو مربوط به حالتی بود که بازشو در مرکز پانل قرار داشت؛ چنین شرایطی بیشترین اختلال را در انتقال بار از طریق عمل میدان کشش ایجاد می‌کرد. سرانجام، با استفاده از نتایج تحلیل مدل‌های مختلف، روشی برای تخمین سختی و مقاومت دیوار برشی فولادی متصل به تیر دارای بازشو، با استفاده از ضرایب کاهش سختی و مقاومت، بر مبنای مقدارهای متناظر در دیوار برشی بدون بازشو پیشنهاد گردید.

Investigation on the effect of the shape, size and location of openings on the seismic behavior of steel plate shear walls connected to frame beams only

In the conventional steel plate shear walls (SPSWs), the steel plate is connected to all boundary elements, but in the steel plate shear walls connected to frame beams only (SSWBOs) the plate is not connected to columns. The separation of the plate from the columns decreases the flexural demands of the columns and prevents the premature failure of the columns. In this paper, the effect of opening properties on the seismic behavior of SSWBOs is studied through nonlinear finite element modeling and analysis. Based on the obtained results, initial stiffness, lateral strength and dissipated energy were higher in the specimen containing square opening compared to the one with circular opening. Moreover, increasing the opening dimension altered the tension field path from a line along the diagonal of the panel to the corners of the opening and degraded the seismic performance of SSWBO. The most critical opening location is the central one since it disturbs the lateral load path in the panel more than any other locations. Finally, the results of numerical simulations are used to propose a simple method for estimation of the lateral stiffness and strength of SSWBOs with openings based on the stiffness and strength reduction factors and the corresponding values of the solid SSWBOs.