ثبت نام کلاس آنلاین نرم افزار آباکوس
ورود به سیستم سفارش پروژه

دیوار های برشی فولادی

مدتهاست که محققان سیستم های مختلفی را برای تحمل بارهای جانبی مورد بررسی قرار داده اند که هر یک از این سیستم ها دارای مزایا و معایبی است. در این میان سختی، مقاومت، شکل اقتصادی بودن طرح از مهمترین پارامترهایی است که تامین همزمان آنها در یک سیستم براحتی میسر  نمیگردد.

دیوار برشی فولادی یک سیستم مناسب در برابر بارهای جانبی که دارای برتری هایی نسبت به سایر سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی است. تقریبا در تمامی مراجع مربوط به دیوار برشی فولادی مزایای زیر ذکر شده است. مختصری از مزایا ذکر می گردد که عبارتند از:

مقاوم سازی ساختمان های قدیمی به راحتی و بدون اخلال در کاربری و نیاز به تخلیه ساختمان قابل حصول می باشد.

قابلیت اتلاف انرژی و شکل پذیری این سیستم بسیار بالا می باشد.

سختی الاستیک فوق العاده بالای سیستم باعث کنترل جابجایی جانبی سازه میشود.

در مقایسه با دیوارهای برشی بتن آرمه بسیار سبکتر بوده که باعث کاهش نیروهای لرزه ای می شود.

سرعت اجراء و کنترل این سیستم زیاد بوده و نیاز به تخصص خاصی جهت اجرای آن نمی باشد.

به علت ضخامت بسیار کم آن، فضای اشغال شده توسط دیوار به حداقل می رسد.

در صورت خسارت وارده به پانل های برشی در اثر زلزله، می توان براحتی بدون اخلال در باربری سازه آنها را تعویض یا ترمیم نمود.

دیوارهای برشی فولادی می توانند بصورت تقویت شده و تقویت نشده طراحی و استفاده شوند. در صورت استفاده از سخت کننده های افقی و قائم در دیوارهای برشی فولادی، می توان مقاومت کمانش برشی الاستیک آنها را افزایش داد که به تبع آن تحت بارهای وارده، دیوار کمانش کلی نکرده و موضوع کمانش دیوار محدود به زیر صفحه های تشکیل شده در دیوار می شود. البته لازم به ذکر است که به علت تعداد زیاد زیر صفحه ها و ابعاد کوچک آنها در مقایسه با ابعاد دیوار، بار لازم جهت شروع کمانش برشی الاستیک زیر صفحه ها مقدار قابل ملاحظه ای میباشد. همچنین استفاده از سخت کننده ها باعث بهبود رفتار هیسترتیک و تبدیل منحنی هیسترسیس دیوار به دوکی شکل میشود که همگی باعث افزایش قابلیت اتلاف انرژی در دیوار میشوند. لازم به ذکر است که استفاده از سخت کننده ها همراه با هزینه بسیار زیاد جوشکاری میباشد که به غیر از حالتی که دیوار دارای بازشو است یا اینکه ناچار به استفاده از تقویتیهاهستیم در سایر موارد دیوارهای برشی تقویت شده کمتر مورد توجه قرار گرفته اند

در صورتی که در دیوارهای برشی نازک فولادی از سخت کننده ها استفاده نشود، بعلت بزرگ بودن نسبت عرض به ضخامت دیوار، مقاومت کمانشی برشی الاستیک دیوار بسیار کاهش یافته و تحت بارهای برشی کوچکی کمانش می کند. ولی این موضوع به معنای اتمام باربری دیوار نبوده زیرا براساس تحقیقات انجام شده، دیوارهای برشی نازک فولادی تقویت نشده بعد از کمانش الاستیک خود وارد مرحله پس از کمانش شده و می توانند انرژی قابل ملاحظه ای را از طریق رفتار هیترسیس پایدار خود اتلاف نمایند. به رفتار هیسترسیس زمانی پایدار اطلاق می شود که کاهش مقاومت و کاهش سختی کمی در منحنی های آنها مشاهده شود.

نتایج آزمایش های عملی نه در یک طراحی مطلوب بلکه در بدترین نوع طراحی نیز که جاری شدن و کمانش کلی ستون ها باعث مد نامطلوب و خرابی ترد در سیستم شده است، نشان می دهد که با کمانش برشی ورق فولادی، باربری سازه متوقف نشده بلکه در شرایط مناسب، با تشکیل میدان های کششی قطری در ورق فولادی، باربری سیستم و شکل پذیری آن به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش پیدا کرده است مزایای مذکور باعث شده اند که دیوارهای برشی فولادی به عنوان عنصر مقاوم اصلی در برابر بارهای جانی نه تنها در پروژه های مقاوم سازی بلکه در طراحی های جدید نیز مورد توجه قرار گیرند و تحقیقات زیادی در در مورد آنها انجام شود.

در ادامه بعضی از نتایج تحقیات محققان که مدل هایی جهت آنالیز و طراحی این سیستم ارائه نموده اند، تشریح می گردد. مکانیزم رفتاری انواع دیوارهای برشی فولادی از قبیل دیوارهای لاغر، سخت شده و مرکب با هم متفاوت است. لذا ابتدا کلیات مکانیرم رفتاری هر سیستم تشریح می گردد سپس روشهای مدلسازی ارائه می شود.

در دیوارهای لاغر رفتار مطلوب سیستم کمانش برشی و تشکیل میدان کشش قطری است. این مکانیزم در دیوارهای تقویت شده به صورت تسلیم زیر صفحه ها قبل از کمانش کلی و در دیوارهای مرکب تسلیم کامل صفحه فولادی مکانیزم اصلی است. رفتار پس کمانش دیوارهای لاغر، تسلیم و کمانش دیوارهای سخت شده، اندر کنش بتن فولاد در دیوارهای مرکب باعث پیچیدگی در مدلسازی رفتار آنها میشود. از طرفی عمده رفتار این دیوارها در ناحیه غیر خطی است که بر پیچیدگی آن می افزاید. با توجه به این مسائل و نوع مکانیزم رفتار دیوارهای برشی فولادی، مدل هایی جهت تحلیل و طراحی این سیستم ارائه شده که به شرح آن پرداخته میشود.

دو عامل تعیین کننده در سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی مانند سیستمهای مهار بند، دیوارهای برشی فولادی، قابهای ممان گیر، دیوارهای برشی بتنی و غیره سختی و مقاومت آنها می باشد که به کمک دیاگرام بار- تغییر مکان جانبی آنها تعیین می گردد. در شکل ۲-۲ یک نمونه از این د‏یاگرام ها در یک ‏تصویرکلی نشان داده شده است.

د‏ر دیاگرام مذکور شیب خط OA سختی سیستم مقاوم نامیده ‏می شود و Fu مقاومت و یا بار نهائی سیستم مذکور می باشد. همانطور که در شکل مشاهده می گردد رابطه بین بار و تغییر مکان جانبی در محیط الاستیک بصورت زیر است :

برای تعیین سختی سیستم در هر تراز دلخواه می توان از رابطه فوق استفاده نمود.

سیستم هایی که د‏ارای سختی بیشتری می باشند تغییر مکان جانبی آنها د‏ر مقابل بارهای جانبی کمتر است.

دیاگرام بار-تغییرمکان

از جمله عواملی که در رابطه با آنها لزوم کنترل تغییر مکان جانبی نقش اساسی د‏ارد می توان به موارد ‏زیر اشاره نمود ‏:

  • اثرات

  • آسیب دیدن اجزای غیر سازه ای

  • حفظ تجهیزات و لوازم حساس در ساختمانهای خاص

  • تامین ایمنی

‏     در صورت جابجایی قابل توجه سازه و در نتیجه تغییر شکل های زیاد اعضاء غیر سازه ای نظیر دربها، آسانسورها، تیغه ها، نماها، ‏میانقاب ها و بخصوص تاسیسات ممکن است دچارعیب های جدی گردند. در بعضی ساختمانهای خاص همچون بیمارستانها، موزه ها، آزمایشگاهها و غیره که تجهیزات و لوزام حساس در آنها قرار دارد، جابجائی زیاد می تواند موجب خسارات جبران ناپذیر گردد که بدین لحاظ استفاده از سیستم های مقاوم با سختی زیاد را الزامی می نماید.

‏‏     اگرچه عموم محققین معتقدند که شتاب ‏مهمترین پارامتر نحوه پاسخ افراد به ارتعاش می باشد و ممکن است برای ساکنین ساختمانها بخصوص ساختمانهای بلند ایجاد انواع واکنشهای نامطلوب از اضطراب تا حالت تهوع نماید و باعث سلب آسایش آنها گردد، ولی جابجایی زیاد نیز می تواند باعث عدم ایمنی بخصوص در زلزله که نسبت به نوسانات باد، به دفعات کمتر بروز نموده و زمان ارتعاش معمولا کوتاه بوده ولی حرکات آن شدید ترمی باشد، گردد. لذا معیار طراحی در زلزله قبل از آسایش که معمولا در رابطه با باد مطرح است، ایمنی خواهد بود.

همانطور که در منحنی های هیسترزیس مربوط به دیوارهای برشی فولادی مشاهده می گردد، این منحنی ها بصورت S شکل و کاملا پایدار بوده و میزان جذب انرژی سیستم مذکور که در واقع سطح زیرمنحنی های هیسترزیس آنها می باشد، قابل توجه است. همچنین با افزایش تغییر مکان در هر سیکل سطح زیر منحنی هیسترزیس نسبت به سیکل قبل افزایش نشان می دهد.

برای بهبود منحنی های هیسترزیس و افزایش میزان جذب انرژی (افزایش سطح زیر منحنی های هیسترزیس) در دیوارهای برشی فولادی به دو صورت می توان عمل نمود:

  • افزایش ضخامت ورق فولادی

  • تقویت ورق فولادی به کمک سخت کننده ها

‏‏راه حل اول کاملا غیر اقتصادی و پر هزینه می باشد، زیرا برای بهبود منحنی های هیسترزیس دیوارهای مذکور لازم است ضخامت ورق فولادی آنقدر افزایش داده شود تا ورق قبل از جاری شدن کمانش ننماید که این افزایش ضخامت بسیار قابل توجه بوده و لذا غیر اقتصادی است.

‏‏راه حل دوم که از طریق تقویت ورق فولادی به کمک سخت کننده ها حاصل می گردد، کاملا موثر و اقتصادی می باشد. در آزمایشهایی که توسط تاکاهاشی و همکاران برروی تعدادی پانل برشی فولادی با ورق با ضخامت های مختلف و سخت کننده ها با ابعاد، فواصل و آرایش های متفاوت انجام گرفت، نشان داده شده است، با تقویت موثر ورق فولادی می توان منحنی های هیسترزیس را در دیوارهای برشی فولادی از S شکل به دوکی شکل تبدیل کرده و بدین ترتیب با افزایش سطح زیر منحنی های مذکور میزان جذب انرژی را بالا برده و رفتار دیوارهای مذکور را بهبود بخشید.

منحنی های هیسترزیس در دیوار های برشی فولادی

پایداری

‏‏     یکی از عوامل تعیین کننده و حساس در سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی، پایداری می باشد. هرگونه ناپایداری در این سیستم ها ممکن است منجر به خرابی کلی و یا موضعی سازه و نهایتا ساختمان گردد. عموما ناپایداری به صورت های زیر در سیستم های مذکور اتفاق می افتد.

  • ناپایداری اجزای اصلی

  • ناپایداری اجزای فرعی

  • ناپایداری موضعی

‏‏     ناپایداری اجزاء اصلی مانند ستونها بسیار خطرناک بوده و اغلب منجر به تخریب قسمتی از سازه و یا کل سازه می گردد ‏. لذا د‏قت د‏ر تامین پایداری، به ویژه  ‏تامین پایداری اجزاء اصلی سیستم های مقاوم د‏ر برابر بارهای جانبی بخصوص بارهای جانبی ناشی از زلزله از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. گرچه می توان با کمی درایت در طراحی سیستم های مذکور از ناپایداری اجزاء فرعی و حتی ناپایداری های موضعی نیز جلوگیری نمود.

 

دسته بندی : اخبار
نویسنده : یوسف جعفرآقائی
تاریخ انتشار : 10 / 03 / 2020
بازدید :
لینک کوتاه : https://worldeducation.ir/?p=3051
مطلب مفیدی برای شما بود ؟؟ پس به اشتراک بگذارید برای دوستانتان

مطالب مرتبط ...

مشاهده وبلاگ

ارزان خرید کنید

یکی از اهداف بنده و این مجموعه دسترسی همگانی دانش پروژهان، صنعتگران و علی الخصوص دانشجویان عزیز به فایل های نرم افزاری باقیمت مناسب می باشد. متاسفانه بسیاری از وبسایت ها ...

ادامه توضیحات

نمودار تنش کرنش

نمودار تنش - کرنش داده های آزمایشگاهی می باشند که رفتار تنش و کرنش دیتاهایی به صورت مهندسی به کابر ارائه می دهند که در بیساری از نرم افزار های ...

ادامه توضیحات

نمودار های FLD

نمودارهاي حد شکل دهي (FLD) نموداری های جهت پیش بینی رفتار ماده از از جهت تغییر شکل  می باشد.نمودارد ههای حد شکل دهی FLD زمانی که که تنش های اصلی ...

ادامه توضیحات

دیدگاه کاربران ...

    لطفا قبل از ارسال سئوال یا دیدگاه سئوالات متداول را بخونید.
    جهت رفع سوالات و مشکلات خود از سیستم پشتیبانی سایت استفاده نمایید .
    دیدگاه ارسال شده توسط شما ، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
    دیدگاهی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با مطلب باشد منتشر نخواهد شد.

    دیدگاه خود را بیان کنید

0