Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Behnamfar
فرهاد بهنام فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Arash Mohammadi Farsani
آرش محمدی فارسانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1383
Steel shear wall (SSW) as a lateral load bearing system has been in use since 1970 in tall buildings especially in Japan and the US. Research studies on the seismic behavior of SSW’s and past experience prove them as a very effective and ductile seismic resistant system. Main advantages of this system are its large energy dissipation capacity, lightness compared with the equivalent concrete shear wall, high stiffness, quick installation, less occupation of useful building area, and simplicity in being strengthened or replaced. Despite the above facts, there are some factors preventing a widespread use of SSW in design and construction. A void in most design codes on requirements and guidelines for design of steel/concrete buildings composed of such elements, inadequacy of information of SSW’s behavior in earthquakes comparing with that of RC shear walls, and practically most important, lack of a reliable and effective analytical tools for detailed analysis and design of SSW, are among those factors. With the above shortcomings in practice, in this research an “exact” nonlinear finite element model of two multistory frame buildings, 5 and 10 stories in height, and one single story frame building, containing an SSW in each story in the same bay is modeled and analyzed. In modeling of the SSW, both material and geometrical nonlinearities are taken into account and the post-buckling behavior is captured. To estimate the seismic behavior, a nonlinear static pushover analysis is implemented on the models and their monotonic force-displacement behavior is followed up to the target design displacement. The accuracy of the analytical model is approved through comparison with the past experiments. Effects of factors such as cases with and without gravity loads, distributions type of the lateral loads, number of stories, type of modeling, and existence of openings are investigated. Through a vast parametric study for the cases with openings, Effects of shape, and relative size are studied. Immature buckling of SSW resulting in nonlinear buckling of first story columns adjacent to the wall is found to be the governing effects resulting in a sharp decrease of system ductility for the case of large openings “close” to the wall perimeter. Recommendations are presented for practical design of SSW’s.
دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم باربر جانبی از سال 1970 میلادی در تعدادی از ساختمان‌های بلند جدید به خصوص در کشورهای ژاپن و آمریکا به کار رفته است. مطالعات انجام شده در مورد رفتار لرزه‌ای دیوارهای برشی فولادی و تجربیات گذشته نویدبخش یک سیستم بسیار مؤثر و شکل‌پذیر در برابر بارهای لرزه‌ای می‌باشد. مزایای استفاده از این سیستم شکل‌پذیری و قابلیت اتلاف انرژی نسبتاً بالا، سبکی نسبت به دیوار برشی بتن آرمه‌ی معادل، سختی زیاد، سرعت نصب، اشغال فضای کمتر و سهولت بهسازی یا تعویض آنها می‌باشد. با توجه به مزایای ذکر شده برای دیوارهای برشی فولادی، در عین حال عواملی مانع از گسترش اجرای این دیوارها می‌شود. از جمله کمبود اطلاعات و جدید بودن موضوع مربوط به طراحی این‌گونه سازه‌ها و عدم اشاره به این موضوع در آیین‌نامه‌های داخلی، کمبود و نقص اطلاعات راجع به رفتار لرزه‌ای این‌گونه سازه‌ها در مقایسه با رفتار دیوارهای برشی بتن مسلح و هم‌چنین فقدان یک ابزار تحلیلی مؤثر و قابل اعتماد، نظیر دیگر موانع موجود بر سر راه استفاده‌ی وسیع از این سیستم قرار دارد. بدین منظور در این تحقیق، تلاش می‌شود تا با ارائه‌ی 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 (پوش‌اور) و با در نظر گرفتن رفتار پس از کمانش، به رفتار لرزه‌ای آن دست یافت. تأثیر عواملی نظیر وجود یا عدم وجود بارهای ثقلی، نوع توزیع بار جانبی، تعداد طبقات، نوع مدل‌سازی و اثر وجود بازشو در پانل، مورد بررسی قرار گرفته و ضوابط طراحی مورد نقد و بررسی قرار می‌گیرند. درستی مدل اجزاء محدود ارائه شده، با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی که پیش از این توسط دیگر پژوهشگران به دست آمده است، نشان داده می‌شود. هم‌چنین به منظور مقایسه و ارزیابی، مدل ساده شده‌ی دیوارهای برشی فولادی نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد. به طور کلی نتایج نشان می‌دهد که استفاده از ورق‌های بسیار نازک، در سیستم دیوار برشی فولادی امکان‌پذیر است؛ در حالی که در عمل ممکن است مجبور به استفاده از ورق‌های ضخیم‌تر از مقدار مورد نیاز شد و این به نوبه‌ی خود موجب کاهش شکل‌پذیری سیستم می‌شود. ضوابط موجود در ارتباط با حداقل مقاومت مورد نیاز ستون‌ها، در عمل بسیار کمتر از مقدار لازم می‌باشد و نیاز به تجدید نظر دارد. لیکن استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی در طراحی و سپس ارزیابی سازه‌ی طراحی شده، به یک طراحی منطقی و مؤثر منجر می‌شود. تأثیر اعمال بارهای ثقلی متعارف روی منحنی رفتاری سیستم دیوار برشی فولادی ناچیز است. هم‌چنین استفاده از بازشو در دیوار برشی فولادی بدون سخت‌کننده‌های اطراف آن، به هیچ وجه مجاز نخواهد بود و در نهایت استفاده از یک مهاربند کششی منفرد معادل، به جای ورق فولادی و یاحتی مدل نواری، و با دقت مناسب امکان پذیر است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی