محاسبه زمان تناوب اصلی قاب دیوار برشی فولادی کامپوزیت و بررسی اثر دهانه و ضخامت پوشش بتن بر آن

دیوار برشی فولادی کامپوزیت یک سیستم نوین باربر جانبی و متشکل از یک ورق فولادی به همراه پوشش بتنی بوده که به یک سمت یا هر دو سمت آن توسط برش‌گیرهایی متصل شده است. در دیوار برشی فولادی کامپوزیت، پوشش بتنی با مهار کردن ورق فولادی و جلوگیری از کمانش آن باعث افزایش ظرفیت برشی تا حد تسلیم در برش داخل صفحه ورق به جای کشش در راستای میدان کشش قطری می شود. یکی از پارامترهای طرح لرزه ای سیستم های مقاوم در برابر زلزله، برآورد زمان تناوب اصلی (پریود) آنهاست. در این مقاله روشی تحلیلی برای برآورد زمان تناوب اصلی دیوارهای برشی فولادی کامپوزیت ارائه شده است. بدین منظور ابتدا با مدلسازی 27 دیوار برشی فولادی کامپوزیت در ساختمان های 6، 12 و 18 طبقه که به ترتیب به عنوان سازه های کوتاه مرتبه، میان مرتبه و بلند مرتبه می‌باشد، با سه عرض دهانه‌ی 1.5،3 و 4.5 متر و با پوشش بتنی در ضخامت های 40،30 و50 میلی‌متر در یک سمت دیوار در نرم افزار اجزاء محدود abaqus، زمان تناوب ارتعاش طبیعی اصلی سازه محاسبه شد. سپس قاب های مذکور به عنوان سیستم های برشی و خمشی به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفت و زمان تناوب اثرترکیبی آن ها به صورت تحلیلی محاسبه گردید. نتایج نشان داد که زمان تناوب بدست آمده به روش عددی با زمان تناوب محاسباتی به روش تحلیل برشی خمشی مطابقت مناسبی داشته و لذا روش پیشنهادی تحلیلی مناسب است. نتایج همچنین نشان داد با افزایش دهانه‌ی دیوار برشی فولادی، زمان تناوب تا 15 درصد کاهش یافته اما افزایش ضخامت پوشش بتنی تاثیر چندانی بر زمان تناوب اصلی سیستم ندارد. نتایج همچنین نشان داد که رابطه‌ی پیشنهادی آیین نامه 2800 زلزله‌ی ایران و دیگر آیین نامه های معتبر لرزه ای دنیا برای این سیستم نیز معتبر است.

Calculate the main rotation time of the composite steel shear wall and examine the effect of the crater and the thickness of the concrete coating on it.

A Composite Steel Plate Shear Wall (CSPSW) consists of an infill steel plate and a reinforced concrete panel attached to one side or both sides by shear studs. CSPSW is a lateral resisting system primarily used to resist wind and seismic forces. In a steel plate shear wall, the story shear is carried by the tension field action of the steel plate after buckling of diagonal compression. Meanwhile, In a CSPSW, concrete panels prevent the outofplane buckling of thinwalled steel plate, thus significantly increasing the loadbearing capacity the wall. One of the main parameters for seismic design of structures is the fundamental natural period. In this paper, the fundamental period of the structures with CSPSW by an analytical method has been presented. Following this, 27 numerical models were categorized three types including lowrise building, midrise building and tall building with 6, 12 and 18 stories, respectively. Furthermore, the considered models were in three displacement modes including moment, shear and momentshear modes. CSPSWs were in the span widths of 1.5, 3 and 4 m, and also concrete panel thicknesses were including 30, 40 and 50 mm in one side of steel plate. To compute the fundamental natural period of the models, ABAQUS software was employed. The results indicated that the numerical period has a good compatibility with the computional period based on momentshear analytical method. Therefore, the proposed relations in this paper are suitable. Also, the fundamental period of the structures was decreased up to 15% by increasing the span width of CSPSW. Meanwhile, concrete panel thickness didn’t have remarkable effect on the fundamental period. Finally, it seems that the proposed relations by Iranian seismic design code (Standard 2800) and seismic codes in the world are valid for determining fundamental periods of structures with CSPSW.