ارزیابی عددی اثر جزییات اتصال قاب فولادی به دیوار برشی بتنی بر مقاومت نهایی و نوع شکست دیوار

نوع مقاله : پژوهشی کوتاه (یادداشت)

نویسنده
دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
برای تحمل بارهای جانبی در ساختمان‌ها، مخصوصا ساختمان‌های بلند از دیوار برشی استفاده می‌شود. دیوارهای برشی انواع مختلفی دارند، از جمله دیوار برشی فولادی که قاب و دیوار، فولادی می‌باشند، دیوارهای برشی بتنی که قاب و دیوار کلا بتنی است و دیوارهای برشی مرکب که قاب و دیوار، فولادی و برای جلوگیری از کمانش ورق از یک لایه بتنی استفاده می‌شود. ولی اتفاق می‌افتد که سازه شامل یک قاب فولادی و دیوار برشی بتنی باشد. در این حالت نحوه اتصال دیوار برشی بتنی به المان های مرزی فولادی بسیار حائز اهمیت می‌باشد. در این مقاله دیوار برشی از نوع بتنی و اتصال آن به قاب فولادی مورد مطالعه و بررسی قرار خواهد گرفت. برای این منظور ابتدا یک سازه 10 طبقه با سیستم قاب خمشی فولادی همراه با دیوار برشی بتنی در نرم افزار Etabs مدل گردید، تا ابعاد تیر، ستون، دیوار و میزان آرماتورهای طولی و عرضی دیوار برشی بتنی مشخص گردد. سپس یک دیوار از طبقه اول با المان‌های مرزی انتخاب شده تا در نرم افزار Abaqus در 4 نوع مختلف قرار گیری المان مرزی و نحوه اتصال قاب فولادی به دیوار بتنی مدل‌سازی شود و از نظر مقاومت و نوع خرابی دیوار تحت بارگذاری پوش‌آور و هیسترسیز مقایسه گردند .مدل های ساخته شده از این قرارند: الف-ستون مدفون در دیوار برشی بتنی ب- ستون نیمه مدفون در دیوار برشی بتنی ج- ستون مدفون در دیوار برشی بتنی با اتصال جوش آرماتورهای عرضی دیوار برشی به بال ستون. د- ستون مدفون در دیوار برشی بتنی با اتصال بولت آرماتورهای عرضی دیوار برشی در بال ستون. از نتایج تحلیل مدل‌های ساخته شده در نرم افزار آباکوس، می‌توان نتیجه گرفت؛ مدل دیوار برشی با ستون مدفون و اتصال بولت آرماتورهای عرضی، مقاومت بیشتر نسبت به سایر حالات اتصال از خود نشان داده که دلیل این امر را می‌توان، در اتصال قوی بولت، که باعث مشارکت بیشتر المان مرزی فولادی در تحمل بار لرزه‌ای می‌شود، دانست. همچنین مدل با ستون نیمه مدفون، مقاومت کمتری نسبت به سایر حالات اتصال از خود نشان داده که عدم محصور شدگی در ناحیه المان مرزی و مشارکت کمتر المان فولادی در این حالت را می‌توان علت این امر دانست. همچنین مقاومت بیشینه و جابجایی مدل‌ها در تحلیل هیسترسیز نسبت به تحلیل پوش‌آور کمتر بوده، چون در تحلیل هیسترسیز بار وارده به صورت رفت و برگشتی به مدل وارد شده که باعث کاهش مقاومت و جابجایی نسبت به تحلیل پوش آور شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Evaluating numerically the effects of concrete shear wall connecting to the steel frame on stimate strenght and mode of failure

نویسنده English

Sajad Safara
No
چکیده English

Due to the earthquake prone region in Iran and the need of strengthen structures against lateral loads which one of the important elements used in the structure are the shear walls. The use of concrete shear wall structural system, due to the hardness and maximum resistance, high energy absorption and the building movement control are suitable system against the lateral load of the building. If the shear wall and boundary elements are homogeneous, in other words they are similar, the problems are much less, but it happens that such structures are not made of one, for example, the type of the shear wall is concrete and the type of the boundary elements are steel or the opposite. One of the uses of concrete shear wall is its simultaneous use with steel frame, which consists of shear wall, boundary columns and level-level beams. The way of connecting these walls to boundary are very important. Therefore, knowing the behavior of these structures is important. In this research, the shear wall of the concrete type and its connection to steel frame will be studied and investigated. For this purpose, first a 10-floor structure along with a steel frame system with concrete shear wall was modeled in Etabs software, in order to determine the beam dimensions, columns, wall and the amount of the longitudinal and transverse reinforcements of the concrete shear wall. Then, a wall from the first floor is selected with boundary elements to be modeled in Abaquse software in 4 different types of boundary elements and how to connect the steel frame to the concrete wall and compare the resistance and the type of the wall failure under pushover and hysteresis load. The models which are made are as following: A_ Buried column in concrete shear wall. B_ Half-buried column in concrete shear wall. C_ Buried column in concrete shear wall by attaching the welding of transverse shear wall reinforcement to the column flange. D_ Buried column in concrete shear wall by connecting bolt shear wall transverse reinforcement to the column flange. From the results of the analysis of the models that are made in the abacus software, can be concluded; the shear wall model with buried column and bolt connection of transverse reinforcement are shown that have more resistance than other models of connection, that the reason for this can be found in strong bolt connection, which makes the steel border element more involved in the tolerance of the seismic loads. Also, the model with the half-buried columns showed less resistance than the other models of connection, where the unconfined in the boundary elements zone and less participation of the steel element in this condition can be known for this reason. Also, the maximum resistance and displacement of the models in hysteresis analysis were lower than pushover analysis.

کلیدواژه‌ها English

concrete shear wall
Steel frame
connection
weld
Bolt
[1] Esmaili hamed va hamkaran, 1389,"barrasi raftare larzei sistemahaye sazei dogane ghab khameshi foladi be hamarahe divar boreshi beton arme ", payan name karshenasi arshad danshgahe semnan. [2] D. Dan, A. Fabian, and V. Stoian, “Theoretical and experimental study on composite steel – concrete shear walls with vertical steel encased profiles,” J. Constr. Steel Res., vol. 67, no. 5, pp. 800–813, 2011.
[3] M. H. S. Pul, E. Yozgat, and S. E. Gorkem, “Fracture of connections between steel and reinforced concrete shear walls under the cyclic,” Trans. Civ. Eng., vol. 36, pp. 97–102, 2011.
[4] X. Ji and X. Lu, “Seismic behavior and modeling of steel reinforced concrete (SRC) walls,” Earthq. Eng. Struct. Dyn., vol. 44, no. 6, pp. 955–972, 2014.
[5] A. Molaei and H. Aghabarati, “Evaluation of the Effect of Connection between RC Shear Wall and Steel Moment Frame on Seismic Performance and Reduction Factor in Dual Systems,” Struct. Eng. Geotech., vol. 6, no. 2, pp. 31–39, 2016.
[6] S. M. Allameh Najafi, “Behavior assessment of concrete shear walls with steel boundary element,” Qom Faculty of Engineering, 2015.
[7] A. Dovlat Abadi, “Evaluation of the effects of boundary elements of reinforced concrete shear wall on the global ductility of steel frames,” Hakim Sabzevari University, 2016.
[8] J. Lubliner, J. Oliver, S. Oliver, and E. Onate, “A PLASTIC-DAMAGE MODEL FOR CONCRETE,” vol. 25, no. 3, pp. 299–326, 1987.
[9] J. Lee and G. L.Fenves, “Plastic-damage model for cyclic loading of concrete structure,” Eng. Mech., vol. 124, no. 8, pp. 892–900, 1998.
[10] A.Belaebi, Li.zhang, T.c.Hsu "Constitutive laws of reinforced concrete membrane elements"Eleventh world conference on earhquake engineering.
[11] Xue-Mei Zhao, Yu-Fei Wu "analyses of plastic hinge in reinforced concrete beams under monotonic loading"Engineering Structures, vol. 34, , pp. 466–482, 2011.
[12] Fa.xing Ding, Zhe Li "Composite action of hexagonal concrete-filled steel tubluar stub columns under axial loading"Thin- walled structure, vol. 107, , pp. 502–513, 2016
[13] F. Liao, L. Han, and Z. Tao, “Performance of reinforced concrete shear walls with steel reinforced concrete boundary columns,” Eng. Struct., vol. 44, pp. 186–209, 2012.