چکیده

دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم جایگزین برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی در ساختمانهای بلند توانسته است جایگاه مناسبی را بدست آورد. تحقیقات و آزمایشات فراوان که در سه دههی اخیر روی این سیستم انجام شده است بر مزایای دیوار برشی فولاد، از جمله شکل پذیری و سختی بالا و ظرفیت باربری بیشتر نسبت به سیستمهای مرسوم تاکید دارد. این سیستم متشکل از ورقهای فـولادی اسـت کـه توسط تیرها و ستون ها احاطه شده است. دیوارهای برشی به دو دسته سخت شده و سخت نشده تقسیم بندی میشوند که دیوارهـای سـخت نشده شامل ورقهای صاف و موجدار میباشد.

باید توجه داشت که نوع اتصالات دیوار برشی به ستونها و تیرها میتواند بر رفتار و عملکرد قاب موثر باشـد در ایـن مقالـه بـرای ارزیـابی جابجایی در حالت های مختلف اتصالات دیوار برشی به تیرها و ستون ها، نرم افزار ANSIS مورد استفاده قرار گرفت. در ایـن ارزیـابی بـه بررسی رفتار هشت نوع اتصال دیوار برشی فولادی به تیر وستون پرداخته شده است. نتایج این تحقیـق و مقایسـههـای صـورت گرفتـه میـان هشت نوع اتصال مقایسهای نشان میدهد که اتصال صلب دیوار برشی فولادی به ستونها و تیرها دارای بهترین عملکرد میباشد.

کلمات کلیدی:دیوار برشی فولادی ، اتصال صلب، اتصال مفصلی، جابجایی داخل صفحه، کمانش خارج از صفحه

۱

مقدمه

تحقیقات گذشته نشان می دهد تا سال ۱۹۸۰ کمانش خارج صفحه صفحات پرکننده یک معیار محدودیت طراحـی بـرای دیوارهـای برشـی فولادی بود. چنین روش طراحی به طور اساسی منجر به طراحی پانلهای کاملا سخت شده گردید کـه مقاومـت پلاسـتیک پانـلهـا قبـل از کمانش خارج از صفحه آن میشد. در سال ۱۹۶۰ باسلر]۱[ آزمایشاتی بر روی تیرورقهای سخت شده انجام داد کـه دلالـت بـر ایـن دارد که میدان کششی پس کمانشی در راستای یکی از قطرهای صفحه پانل میتواند مقاومت ذاتی سختی و شکل پذیری را فراهم آورد.کیسز و درایور((۱۹۹۷، الگالی وچن((۱۹۹۳و دیگر همکاران نیز مطرح کردند که این تئوری میدان کششی قطـری مـی توانـد در پانـل هـای صـفحه فولادی در یک دیوار برشی به کار گرفته شود.

دیوارهای برشی سیستم ابتکاری جدیدی برای مقاومت در برابر بارهای جانبی باد، زلزله و انفجار می باشند که در چند دهه اخیـر و از سـال ۱۹۷۰ مورد قبول واقع شده است و در تعدادی از ساختمانهای بلند دنیا خصوصا در مناطق لرزه خیز آمریکا و ژاپن مورد استفاده قرار گرفته است. یک دیوار برشی فولادی تشکیل شده است از یک قاب فولادی پر شده با صفحات فولادی عمودی. اتصالات تیر به سـتون در قـاب ممکن است به صورت ساده یا گیردار باشد. به دلیل ساخت آسان و سریع دیوارهای برشی فولادی ساخته شده با صفحات فـولادی مسـطح از این نوع سیستم در تقویت سازه های بتنی و فولادی موجود نیز استفاده شده است. مزایای ویژه این سیستم در مقایسه با سـایر سیسـتمهـای مقاوم جانبی باعث گسترش روز افزون استفاده از این سیستم در ساختمان های بلنـد شـده اسـت کـه از جملـه ایـن ویژگـیهـا مـیتـوان بـه خصوصیات رفتاری آن شامل شکل پذیری زیاد، مقاومت و سختی بالا و همچنین قابلیت جذب انـرژی زیـاد و نیـز خصوصـیات اقتصـادی، اجرایی آن (شامل راحتی سا خت، افزایش فضـای مفیـد سـاختمان و …) و از همـه مهـمتـر صـرفهجـویی قابـل ملاحظـه در مصـرف فـولاد ساختمانی تا میزان ۵۰ درصد اشاره کرد. همچنین سیستم دیـوار برشـی فـولادی بـه جهـت امکـان بازشـو در هـر نقطـه از آن کـارایی همـه سیستم های مهاربندی را دارا می باشد. دیوار برشی یک ساختمان آسمان خراش که در معرض بارهای جانبی قرار گرفته اسـت را مـیتـوان مانند یک تیر عمودی طره ای که به طور یکنواخت بارگذاری شده است ایده آل سازی کرد.]۲[

ایده ال ترین حالت رفتار دیوار زمانی اتفاق میافتد که ورق به حد جاری شدن میرسد اما در عمل، ورق قبل از اینکه جاری شود بـه علـت لاغری، کمانش می کند.کمانش دو تاثیر عمده بر دیوار خواهد داشت، اول اینکه کاهش سختی دیوار را به همراه دارد و دوم اینکه کمانش با ایجاد تغییر شکل زیاد باعث بروز مشکلات معماری می گردد. ]۳[ با توجه به اینکه نوع اتصالات دیوار برشی به تیرها و ستونها در رفتار لرزه ای سازه ها موثر می باشد در این تحقیق با انتخاب هشت مدل مختلف اتصال و مقایسـه پاسـخ سـازه از نظـر جابجـایی داخـل صـفحه و جابجایی خارج صفحه، این اتصالات بر اساس روش اجزا محدود و با استفاده از نرم افزار ANSYS مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت.