ارزیابی رفتار چرخه‌ای دیوار برشی بتنی دارای بازشوی مقاوم‌سازی شده با ورق فولادی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل (کامل)

نویسندگان
فاطمه عبدوس 1
مجید قلهکی 2
علی خیرالدین 2
1 دنشگاه سمنان
2 دانشگاه سمنان
10.22034/22.5.37
چکیده
امروزه در سازه­های ساختمانی، دیوارهای برشی بتنی به علت شکل‌پذیری مطلوب و استهلاک انرژی بالا کاربرد فراوانی دارند. وجود بازشو در دیوار برشی بتنی منجر به تغییر رفتار دیوار شده و همچنین اعضای جدیدی را در دیوار پدید می­آورد، به همین سبب وجود بازشو در رفتار دیوار بسیار تأثیرگذار است. ازجمله اجزاء دیوار برشی پایه دیوارها و تیرهای رابط هستند. تیر رابط یا تیر همبند تیری است که دو دیوار برشی را که توسط بازشو ایجاد شده‌اند به یکدیگر متصل می‌کند. پایه دیوار نیز بخش عمودی دیوار است که بین بازشو و لبه محدودشده است. بدین جهت در این تحقیق رفتار دیوار برشی بتنی دارای بازشو خارج از مرکز که توسط ورق­های فولادی مقاوم­سازی شده­اند، مورد بررسی قرارگرفته است. در این تحقیق یک نمونه دیوار برشی بتنی دارای بازشوی خارج از مرکز با نام نمونه مرجع مورد صحت سنجی در نرم­افزار ABAQUS قرار گرفته­است. مطابق با تعریف ACI318-14 یک پایه دیوار، در محدوده ابعادی دیوار و دیگری در محدوده ابعادی پایه دیوار قرارگرفته است. نمونه ها RCSW نام گرفته­اند که برگرفته از Reinforced Concrete Shear­ Wall است. نمونه­ها با استفاده از ورق­های فولادی عمودی و افقی و مورب به‌طور هم‌زمان (در نمونه­های RCSW15 تا RCSW20) مقاوم‌سازی شده و در آن­ها پارامترهای متفاوتی نظیر افزایش ظرفیت باربری، مقاومت، سختی، شکل‌پذیری و استهلاک انرژی مطالعه گردید. در نمونه RCSW15 و RCSW16 صرفا مقاوم­سازی در اطراف بازشو توسط ورق­های فولادی عمودی و افقی صورت گرفته است. در نمونه RCSW17 از ورق­های افقی و قائم و مورب به­طور همزمان استفاده شده­است. در نمونه RCSW18 از ورق­های افقی و عمودی در گوشه بازشو استفاده شده­است. در نمونه RCSW19 از ورق­های افقی و مورب به­منظور کاهش کرنش در پاشنه دیوار استفاده شده است. در نمونه RCSW20 مقاوم­سازی توسط ورق­های افقی و قائم به­منظور افزایش ظرفیت خمشی و برشی انجام شده­است. بارگذاری نمونه­ها به‌صورت جانبی و از نوع چرخه­ای می­باشد. در بین طرح­های مقاوم‌سازی­شده نمونه RCSW20 طرح برتر انتخاب شد زیرا این طرح موجب افزایش مقاومت نهایی سازه به مقدار 3/127% و افزایش مقاومت ماکزیمم به مقدار 42/13% و افزایش مقاومت ترک خوردگی به مقدار 53/22% شد و همچنین مقدار انرژی مستهلک شده را 8/16% افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of Cyclic Behavior of Reinforced Concrete Shearwall Having Opening by Steel Plate

نویسندگان English

F. abdoos 1
M. Gholhaki 2
A. Kheyroddin 2
1 M.Sc Civil Engineering, Semnan University
2 Professor, Semnan University
چکیده English

Today, in building structures, concrete shear walls are widely used due to their desirable ductility and high energy dissipation. The presence of openings in the concrete shear wall changes the behavior of the wall and also creates new members in the wall, so the presence of openings in the wall behavior is very effective. Among the components of shear wall are the base walls and interface beams. A connecting beam is a beam that connects two shear walls created by an opening. The base of the wall is the vertical part of the wall that is bounded between the opening and the edge. Therefore, in this study, the behavior of eccentrically open concrete shear walls that have been reinforced by steel sheets has been investigated. In this research, a sample of concrete shear wall with eccentric opening with the name of reference sample has been validated in ABAQUS software. According to the definition of ACI318-14, one wall base is in the dimensional range of the wall and the other is in the dimensional range of the wall base. The samples were reinforced using vertical, horizontal and diagonal steel sheets simultaneously (in RCSW15 to RCSW20 samples) and in them different parameters such as increasing bearing capacity, strength, hardness, ductility and energy dissipation were studied. . In the RCSW15 and RCSW16 models, only the reinforcement around the opening is done by vertical and horizontal steel sheets. In the RCSW17 sample, horizontal, vertical and diagonal sheets are used simultaneously. The RCSW18 uses horizontal and vertical sheets in the opening corner. In the RCSW19 model, horizontal and diagonal sheets are used to reduce strain on the heel of the wall. In the RCSW20 sample, reinforcement is performed by horizontal and vertical sheets in order to increase the bending and shear capacity. Sample loading is lateral and cyclic. Among the reinforced designs of RCSW20 sample, the best design was selected because this design increased the final strength of the structure by 127.3%, increased the maximum strength by 13.42% and increased the crack resistance by 22.53%. It also increased the amount of energy consumed by 16.8%.

کلیدواژه‌ها English

concrete shear wall
wall base
opening
Reinforcement
steel sheet
مراجع
[12] X. Li, J. Zhang, and W. Cao, “Hysteretic behavior of high-strength concrete shear walls with high-strength steel bars: Experimental study and modelling,” Eng. Struct., vol. 214, p. 110600, 2020.
[13] S.-Y. Kim, U. Cho, J.-H. Chung, B.-I. Bae, and C.-S. Choi, “Seismic Performance of Existing RC Structural Walls Retrofitted in Flexure by Wall End Plate,” Sustainability, vol. 13, no. 2, p. 509, 2021.
[1] A. Yadegari, G. Pachideh, M. Gholhaki and M. Shiri, "Seismic Performance of C-PSW" 2nd international conference on civil engineering, architecture & urban planning elites, vol. 2, p. 110-123, 2016.
[2] M Gholhaki, G Pachideh, O Rezayfar and S ghazvini, " Specification of Response modification factor for Steel Plate Shear Wall by Incremental Dynamic Analysis Method [IDA]" Journal of Structural and Construction Engineering vol. 6, no.2, p. 211-224, 2019.
[3] A. Kheyroddin and E. Emami, Shear Walls. 2016.
[4] S. A. Hosseini, A. Kheyroddin, and M. Mastali, “An experimental investigation into the impacts of eccentric openings on the in-plane behavior of squat RC shear walls,” Eng. Struct., vol. 197, p. 109410, 2019.
[5] “Guideline and Details for Seismic Rehabilitation of Existent Building,” 2010.
[6] A. Kheyroddin and M. K. . Sharbatdar, Strengthening of R.C. Structures With Steel Plate and FRP Composits. 2016.
[7] S. Altin, Y. Kopraman, and M. Baran, “Strengthening of RC walls using externally bonding of steel strips,” Eng. Struct., vol. 49, pp. 686–695, 2013.
[8] M. Mosoarca, “Failure analysis of RC shear walls with staggered openings under seismic loads,” Eng. Fail. Anal., vol. 41, pp. 48–64, 2014.
[9] M. M. Lima, J. Doh, M. N. S. Hadi, and D. Miller, “The effects of CFRP orientation on the strengthening of reinforced concrete structures,” Struct. Des. Tall Spec. Build., vol. 25, no. 15, pp. 759–784, 2016.
[10] K. Aslani and O. Kohnehpooshi, “Structural behavior of FRP-strengthened reinforced concrete shear walls with openings using finite element method,” Adv. Struct. Eng., vol. 21, no. 7, pp. 1072–1087, 2018.
[11] M. Husain, A. S. Eisa, and M. M. Hegazy, “Strengthening of reinforced concrete shear walls with openings using carbon fiber-reinforced polymers,” Int. J. Adv. Struct. Eng., vol. 11, no. 2, pp. 129–150, 2019.
مهندسی عمران مدرس
دوره 22، شماره 5
آذر و دی 1401
صفحه 37-48