Experimental study on cyclic behavior of trapezoidally corrugated steel shear walls

توضیحات محصول

چکیده

این فایل آباکوس صحت سنجی مربوط به تحلیل نمونه آزمایشگاهی دیوار برشی فولادی موجدار  توسط فرشته امامی و همکاران در سال 2011 می باشد. برای مدل سازی تمام اعضای مرزی و ورق فولادی در نرم افزار ABAQUS، از المان پوسته (S4R) استفاده شده است که یک المان چهار گرهی دو انحنایی با انتگرال گیری کاهش یافته است. هر گره از این المان 6 درجه آزادی یعنی 3 درجه آزادی دورانی و 3 درجه آزادی انتقالی دارد.

در این تحقیق با اعمال یک نقص اولیه در مدل، امکان کمانش را در تحلیل برای مدل مذکور بوجود می آوریم. همچنین از تغییر شکل خارج از صفحه ستون ها جلوگیری شده است تا از ایجاد پیچش در صفحه مورد نظر جلوگیری شود همچنین سطح تسلیم فون میزس نیز به عنوان معیار تسلیم انتخاب شده است. در پیش بینی رفتار مورد نظر، اثرات غیر خطی هندسی و غیر خطی ماده نیز در نظر گرفته شده است.

نمونه آزمایشگاهی دیوار برشی فولادی موجدار

مقاله نمونه مذکور را میتوانید به صورت رایگان در قسمت پایین دانلود کنید.

Experimental study on cyclic behavior of trapezoidally corrugated steel shear walls

در اسلایدر بالا میتوانید مقایسه بین منحنی هیسترزیس آزمایشگاهی با مدل اجزای محدود را مشاهده کنید.


مشخصات پکیج:

  • فایل آباکوس نمونه صحت سنجی شده ( آباکوس ورژن 6.14.1)
  • فایل اکسل بارگذاری چرخه ای
  • فایل اکسل مقایسه نتایج

جهت مشاوره، آموزش و انجام پروژه با شماره زیر تماس بگیرید. 

 09190217367 – حسین حجتی دانشجوی دکتری  سازه

More Information


دیوار برشی فولادی موجدار

شاید سوال اصلی این باشد که مزیت دیوار برشی فولادی موجدار نسبت به دیوار برشی فولادی معمولی چیست؟ در ادامه به معرفی سیستم دیوار برشی فولادی موجدار میپردازیم.

با توجه به پیشرفت بشر، طراحی و ساخت سازه ­های بلندمرتبه از اهمیت بالایی برخوردار است. ایده سیستم­ دیوار برشی فولادی از تیرورق گرفته‌شده است که در آن، جان ورق بین دو بال آن محصور می­­باشد. در این سیستم سازه­ای، ورق فولادی تحت اثر نیروی برشی کمانش می­کند و در اثر آن میدان­های کمانش قطری ایجاد می­شود که در مقابل نیروی جانبی مقاومت می­کند[1].

دیوارهای برشی فولادی در اشکال و مدل­ های مختلف بدون سخت ­کننده، با سخت­ کننده، مرکب و غیره موردبررسی قرارگرفته است. یکی دیگر از نوآوری­ ها در زمینه سیستم­های دیوار برشی فولادی به‌منظور بهبود عملکرد لرزه ­ای آن، استفاده از ورق­های موجدار ذوزنقه­ای می ­­باشد.

یکی از عمده مشکلات دیوار برشی فولادی بدون سخت­ کننده، کمانش ورق فولادی به علت سختی ناچیز ورق در راستای عمود بر صفحه می­­باشد [2]؛ که درنتیجه در هنگام حمل و اجرای آن به علت سختی برون صفحه ­ای ناچیز ورق با مشکلاتی همراه است.

همچنین دیوار­ برشی فولادی بدون سخت­ کننده در هنگام باربرداری، دچار کمانش برون صفحه ­­ای می ­شود که درنتیجه منجر به بروز مشکلاتی در بهره­برداری سازه می­ گردد. با توجه به فواید دیوار برشی فولادی دارای سخت­ کننده نسبت به نمونه بدون سخت­ کننده، در این سیستم به علت وجود سخت­ کننده ­های متعدد و جزئیات اجرایی زیاد، نیازمند دقت و صرف هزینه قابل‌توجه در پروسه ساخت و جوشکاری آن است [3].

لذا با توجه به نکات ارائه‌شده، درصورتی‌که بتوان کمانش ورق را بدون افزایش قابل‌ملاحظه هزینه ­ها مهار کرد، تا اندازه‌ای معایب مربوط به دیوار برشی فولادی بدون سخت­ کننده قابل برطرف شده است؛ که با توجه به این فرضیه دیوارهای برشی فولادی موجدار ذوزنقه‌ای به‌عنوان یک راهکار موردتوجه و بررسی قرارگرفته است.


مروری بر پیشینه تحقیق

امامی

در سال 2013 امامی و همکاران به مطالعه آزمایشگاهی دیوارهای برشی فولادی موجدار ذوزنقه ­ای پرداختند. در این پژوهش آزمایشگاهی سه نمونه دیوار برشی فولادی موجدار ذوزنقه ­ای افقی و قائم و همچنین جهت مقایسه یک دیوار برشی فولادی ساده مورد آزمایش قرار گرفت.

در نمونه ­های موجدار، از ورق فولادی سرد نورد شده با زاویه موج 30 درجه استفاده شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می ­دهد که ظرفیت برشی نمونه ­های دیوار برشی فولادی موجدار ذوزنقه ­ای در مراحل ابتدایی بارگذاری بیشتر از نمونه دیوار برشی فولادی ساده است، اما در ادامه از مقدار برش پایه نمونه­ های موجدار نسبت به نمونه ساده کاسته شده است.

مقاومت نهایی نمونه دیوار برشی فولادی ساده ۵۸۰ کیلو نیوتن است. درحالی‌که مقاومت نهایی نمونه­ های با موج افقی و قائم به ترتیب ۵۰۰ و ۴۹۰ کیلو نیوتن می ­باشد. این نشان می ­دهد که مقاومت نهایی نمونه ساده تقریباً 16 درصد از نمونه موجدار ذوزنقه ­ای بیشتر شده است.

اگرچه مقاومت نهایی نمونه با ورق ساده بیشتر از نمونه ­های موجدار ذوزنقه ­ای می­ باشد اما ظرفیت جذب انرژی، نسبت شکل‌پذیری و سختی اولیه نمونه­ های موجدار به ترتیب 52%، 40% و 20% بیشتر از نمونه ساده می­ باشد.

نتایج این پژوهش نشان می­دهد که دیوار برشی فولادی موجدار ذوزنقه ­ای در صورت اجرای صحیح از سختی، شکل ­پذیری و جذب انرژی بالاتری نسبت به دیوار برشی فولادی معمولی برخوردار است [4].


صبوری و مام عزیزی

در سال 2015 صبوری و مام عزیزی رفتار دیوار برشی فولادی سخت شده با دو بازشوی مستطیلی را به‌صورت آزمایشگاهی بررسی کردند. در این پژوهش متغیر اصلی فاصله بازشوها از یکدیگر می­ باشد همچنین ابعاد بازشو 318 در 548 میلی­متر است که فاصله دو بازشو در نمونه­ ها به ترتیب 100، 238 و 536 میلی­متر است.

نتایج نشان می­ دهد که مقاومت نهایی و سختی هر سه نمونه آزمایشگاهی تقریباً با یکدیگر برابر بوده و محل بازشوها اثری بر مقدار آن ندارد. با مقایسه نمونه‌های دارای بازشو با نمونه کنترلی (بدون بازشو)، ملاحظه می‌شود که وجود بازشو منجر به کاهش سختی اولیه و مقاومت نهایی شده است که این مقدار کاهشی به‌طور میانگین به ترتیب برابر با 22 و 36 درصد است. همچنین موقعیت بازشو اثری بر میزان جذب انرژی ندارد [5].


فرزام پور

در سال ۲۰۱۵ فرزام پور و همکاران به بررسی پیش­بینی رفتار دیوار برشی فولادی موجدار ذوزنقه­ای با بازشو پرداختند. آن‌ها در این تحقیق به بررسی پارامتریک و مقایسه عددی دیوار برشی فولادی ساده و موجدار دارای بازشو و بدون بازشو پرداختند. پارامترهای موردبررسی در این تحقیق شامل ضخامت ورق، زاویه موج، اندازه بازشو و محل قرارگیری آن می­باشد.

نتایج این پژوهش نشان می­دهد که مقاومت نهایی در حالت ورق ساده از مقاومت نهایی با ورق موج­دار بیشتر می­باشد. علاوه بر آن سختی و شکل­پذیری نمونه­های دارای ورق موجدار نسبت به ورق معمولی بیشتر است. در نمونه‌های دارای بازشو، سختی اولیه و شکل‌پذیری دیوار برشی فولادی موجدار ۳۰ الی ۵۰ درصد بیشتر از دیوار برشی فولادی ساده است. ظرفیت جذب انرژی دیوار برشی فولادی موجدار به‌طور متوسط ۲۵ درصد بیشتر از دیوار برشی فولادی معمولی است [6].


بهره بر

در سال ۲۰۱۶ بهره بر و همکاران به ارزیابی عملکرد سازه­ای دیوار برشی فولادی موجدار ذوزنقه‌ای با بازشوی مرکزی پرداختند. در این پژوهش با استفاده از روش­های عددی، مدل ­ها با تحلیل استاتیکی غیرخطی تحت بارگذاری چرخه ­ای موردبررسی قرار گرفتند. متغیرهای موردبررسی در این تحقیق ضخامت ورق فولادی، زاویه موج و ابعاد بازشو می­ باشد.

نتایج حاصل از این مطالعه عددی نشان داد که وجود بازشو منجر به کاهش مقاومت نهایی شده و همچنین با افزایش ابعاد بازشو، مقاومت نهایی و ظرفیت اتلاف انرژی کاهش پیداکرده است و درنهایت مشارکت ورق را در باربری جانبی کاهش می‌دهد. علاوه بر این افزایش زاویه موج از ۳۰ تا ۹۰ درجه تأثیر کمتری می‌تواند بر بهبود رفتار چرخه ­ای و اتلاف انرژی سیستم داشته باشد. همچنین افزایش ضخامت ورق فولادی منجر به بهبود عملکرد هیسترزیس سیستم دیوار برشی فولادی موجدار ذوزنقه ­ای می‌شود [7].


حسین زاده

در سال 2017 حسین زاده و همکاران به بررسی آزمایشگاهی اثر زاویه موج در دیوارهای برشی فولادی موجدار ذوزنقه ­ای با زوایای مختلف پرداختند. در این مطالعه آزمایشگاهی سه نمونه با زوایای موج ۳۰، ۴۵ و ۶۰ درجه مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. شایان‌ذکر است که جهت بررسی رفتار دوره­ای نمونه‌ها، از بارگذاری چرخه ­ای طبق پروتکل بارگذاری AC154 استفاده شد.

نتایج حاصل از این پژوهش نشان می­دهد که با افزایش زاویه، مقاومت نهایی، سختی، شکل­ پذیری و ضریب رفتار کاهش پیداکرده است. به‌طوری‌که مقاومت نهایی در نمونه با زاویه 45 و 60 درجه نسبت به زاویه 30 درجه به ترتیب 7/22 درصد و 37 درصد کاهش پیداکرده است و همچنین این مقدار کاهش برای سختی به ترتیب 13 درصد و 20 درصد می­باشد.

نتایج حاصل از این پژوهش نشان می ­دهد که افزایش زاویه موج، بر پارامترهای لرزه ­ای سیستم دیوار برشی فولادی موج­دار ذوزنقه‌ای اثرات منفی می­گذارد [8].


منابع

[1] Salehi Rad, Farhad; Faramarzzadeh, Vahid; Ferdousi, Adel. (2017). Analytical investigation of tension fields effects on plastic moment of intermediate beams in steel plate shear walls. Journal of structural and construction engineering, 5(2), P. 160-171.

[2] Rahmzadeh, Ahmad; Ghassemieh, Mehdi; Park, Yeonho; Abolmaali, Ali. (2016). Effect of stiffeners on steel plate shear wall systems. Steel and Composite Structures, 20(3), P. 545-569.

[3] Emami, Fereshteh. (2013). Experimental and Analytical Studies on Hysteretic Behavior of Trapezoidally Corrugated Steel Shear Walls. Ph.D. Dissertation. Sharif University of Technology, Civil Engineering.

[4] Emami, Fereshteh; Mofid, Massood; Vafai, Abolhassan. (2013), Experimental study on cyclic behavior of trapezoidally corrugated steel shear walls. Journal of Engineering Structures, 48, P. 750–762.

[5] Sabouri-Ghomi Said; Mamazizi Salaheddin. (2015). Experimental investigation on stiffened steel plate shear walls with two rectangular openings. Thin-Walled Structures. 86, P. 55-66

[6] Farzampour, Alireza; Laman, Jeffrey A; Mofid, Massod. (2015). Behavior prediction of corrugated steel plate shear walls with openings. Journal of Constructional Steel Research, 114, P. 258-268.

[7] Bahrebar, Milad; Kabir, Mohammad Zaman; Zirakian, Tadeh; Hajsadeghi, Mohammad; Lim, James B.P. (2016). Structural performance assessment of trapezoidally-corrugated and centrally-perforated steel plate shear walls. Journal of Constructional Steel Research, 122, P. 584-594.

[8] Hosseinzadeh, Leila; Emami, Fereshteh; Mofid, Masood. (2017). Experimental investigation on the behavior of corrugated steel shear wall subjected to the different angle of trapezoidal plate. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 26(2).


در صورت عدم آشنایی با نرم افزار اجزا محدود آباکوس می توانید با پکیج های زیر با نحوه مدل سازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار آباکوس آشنا شوید و همچنین در صورت نیاز آموزش اختصاصی برای شما تهیه می شود.

تحلیل سریع دیوار برشی فولادی در آباکوس

آموزش طراحی اولی (دستی) دیوار برشی فولادی

آموزش صحت سنجی دیوار برشی فولادی 3 طبقه در آباکوس

نظری بدهید