رویکردی جدید در مطالعۀ پارامتری و تعیین عرض موثر بال در دیوارهای برشی بتن آرمۀ غیرمستطیلی

در طی سال‌های اخیر به علت افزایش کاربرد دیوارهای برشی بتن‌آرمۀ غیرمستطیلی در سازه‌ها، مطالعات آزمایشگاهی و عددی بسیاری به منظور بررسی رفتار این دیوارها صورت پذیرفته است. نتایج این پژوهش‌ها نشان می‌دهد که بسیاری از ضوابط و مقررات آیین‌نامه‌های معتبر در خصوص طراحی دیوارهای برشی بتنی، در تحلیل و برآورد رفتار دیوارهای غیرمستطیلی ناکارآمد و بعضاً غیرمحافظه‌کارانه است. از جملۀ این موارد می‌توان به روابط پیشنهادی آیین‌نامه‌ها برای عرض موثر بال در دیوارهای برشی غیرمستطیلی اشاره کرد. از همین رو، محققان بسیاری در این سال‌ها به مطالعۀ پارامتری عرض موثر بال به کمک روش‌های عددی پرداخته و روابط پیشنهادی گوناگونی را برای تخمین آن ارائه کرده‌اند. با توجه به حجم محاسباتی قابل‌توجه روش‌های عددی و زمان‌بر بودن فرآیند انجام آن‌ها، پژوهشگران با دو چالش اساسی روبه‌رو می‌شوند. نخست آن‌که به علت تعداد اندک نمونه‌های عددی معمولاً دقت روابط حاصله نیز چندان مطلوب نبوده و دربرگیرنده همه شرایط ممکن نیست. مورد دیگر آن‌که محققان به دلیل کمبود داده‌های عددی عموماً در تشخیص پارامترهای اثرگذار و وارد نمودن آن‌ها در روابط پیشنهادی خود با مشکل مواجه می‌شوند. در این مقاله به منظور رفع این چالش‌ها از یک رویکرد تحلیلی جهت مطالعه پارامتری و مشخص نمودن پارامترهای اثرگذار در مقدار عرض موثر بال در دیوارهای برشی بتن آرمه غیرمستطیلی استفاده شده است. در این راستا، ابتدا یک رابطه تحلیلی به منظور برآورد عرض موثر یک دیوار برشی غیرمستطیلی با هندسه کلی پیش از ترک‌خوردگی و در ناحیه الاستیک حاصل شده است. سپس با تکیه بر این رابطه، میزان تاثیر پارامترهای به‌ کار رفته در آن، بر روی عرض موثر بال ارزیابی می‌شود که بر اساس آن، طول بال مقطع و نیروی محوری وارده اثرگذارترین پارامترها در تعیین عرض موثر مقطع محسوب میشوند. سپس با استفاده از آنالیز ابعادی، عرض موثر به صورت تابعی از کمیت‌های بی‌بعد ارائه شده است. در پایان، نیز با توجه به نتایج به دست آمده، بر روی کارایی هریک از روابط پیشنهادی توسط آیین‌نامه‌های معتبر برای عرض موثر بال، بحث و مقایسه‌ای صورت گرفته است.

A Novel Approach to the Parametric Study on the Effective Flange Width of Non-Rectangular Reinforced Concrete Shear Walls

A paucity of parametric study does exist that has investigated the influential parameters affecting the effective flange width of nonrectangular reinforced concrete (RC) shear walls. Therefore, this paper attempts to present a novel approach to parametrically study the effective flange width of nonrectangular RC shear walls. In this regard, an analytical formulation has been established in the elastic region to estimate the effective flange width of a nonrectangular RC shear wall with a general geometry. Based on the proposed analytical formulation and by considering the shearlag phenomenon, the influential parameters have then been determined which affect the stress distribution, and in turn, the effective width of the section. Moreover, a dimensional analysis has been carried out employing the Buckingham’s Pi Theorem to derive the effective flange width of the section as a function of dimensionless parameters. The findings indicate that the influential parameters are respectively the flange width, axial as well as lateral force, and height of the wall which appear in the predictive formulations. Nevertheless, the exciting codes neglect the effect of the applied loading to the wall structure which fail to accurately predict the effective flange width of the wall section.