بررسی رفتار استاتیکی غیر خطی دیوارهای برشی فولادی در تغییر شکل های بزرگ
چکیده
دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم باربر جانبی از سال 1970 میلادی در تعدادی از ساختمان های بلند جدید به خصوص در کشورهای ژاپن و آمریکا به کار رفته است. مطالعات انجام شده در مورد رفتار لرزه ای دیوارهای برشی فولادی و تجربیات گذشته نویدبخش یک سیستم بسیار موثر و شکل پذیر در برابر بارهای لرزه ای می باشد. مزایای استفاده از این سیستم شکل پذیری و قابلیت اتلاف انرژی نسبتاً بالا، سبکی نسبت به دیوار برشی بتن آرمه ی معادل، سختی زیاد، سرعت نصب، اشغال فضای کمتر و سهولت بهسازی یا تعویض آنها می باشد. با توجه به مزایای ذکر شده برای دیوارهای برشی فولادی، در عین حال عواملی مانع از گسترش اجرای این دیوارها می شود. از جمله کمبود اطلاعات و جدید بودن موضوع مربوط به طراحی این گونه سازه ها و عدم اشاره به این موضوع در آیین نامه های داخلی، کمبود و نقص اطلاعات راجع به رفتار لرزه ای این گونه سازه ها در مقایسه با رفتار دیوارهای برشی بتن مسلح و هم چنین فقدان یک ابزار تحلیلی موثر و قابل اعتماد، نظیر دیگر موانع موجود بر سر راه استفاده ی وسیع از این سیستم قرار دارد. بدین منظور در این تحقیق، تلاش می شود تا با ارایه ی یک مدل اجزاء محدود غیرخطی از یک سیستم دیوار برشی فولادی که از قبل بر اساس ضوابط موجود طراحی شده است، و با انجام یک تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش اور) و با در نظر گرفتن رفتار پس از کمانش، به رفتار لرزه ای آن دست یافت. تأثیر عواملی نظیر وجود یا عدم وجود بارهای ثقلی، نوع توزیع بار جانبی، تعداد طبقات، نوع مدل سازی و اثر وجود بازشو در پانل، مورد بررسی قرار گرفته و ضوابط طراحی مورد نقد و بررسی قرار می گیرند. درستی مدل اجزاء محدود ارایه شده، با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی که پیش از این توسط دیگر پژوهشگران به دست آمده است، نشان داده می شود. هم چنین به منظور مقایسه و ارزیابی، مدل ساده شده ی دیوارهای برشی فولادی نیز مورد بررسی قرار می گیرد. به طور کلی نتایج نشان می دهد که استفاده از ورق های بسیار نازک، در سیستم دیوار برشی فولادی امکان پذیر است؛ در حالی که در عمل ممکن است مجبور به استفاده از ورق های ضخیم تر از مقدار مورد نیاز شد و این به نوبه ی خود موجب کاهش شکل پذیری سیستم می شود. ضوابط موجود در ارتباط با حداقل مقاومت مورد نیاز ستون ها، در عمل بسیار کمتر از مقدار لازم می باشد و نیاز به تجدید نظر دارد. لیکن استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی در طراحی و سپس ارزیابی سازه ی طراحی شده، به یک طراحی منطقی و موثر منجر می شود. تأثیر اعمال بارهای ثقلی متعارف روی منحنی رفتاری سیستم دیوار برشی فولادی ناچیز است. هم چنین استفاده از بازشو در دیوار برشی فولادی بدون سخت کننده های اطراف آن، به هیچ وجه مجاز نخواهد بود و در نهایت استفاده از یک مهاربند کششی منفرد معادل، به جای ورق فولادی و یا حتی مدل نواری، وبا دقت مناسب امکان پذیر است.