مطالعه‌ پدیده‌ی زیپ شدن ورق در تغییر شکل های بزرگ پانل های برشی فولادی مستطیل و مربع شکل

نوع مقاله : Articles

نویسندگان

1 مؤسسه‌ی آموزش عالی صدرالمتألهین (صدرا)

2 دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی و مؤسسه‌ی آموزش عالی صدرالمتألهین (صدرا)

چکیده

ورق در دیوارهای برشی فولادی دارای توانایی بالایی در جذب انرژی زلزله است. مطالعات آزمایشگاهی نشان می­دهد که علت خرابی و ضعف تعدادی از این نوع دیوارها، زیپ­شدگی ورق ازگوشه و لبه‌ی ورق واسط می­باشد. برای جلوگیری از زیپ­شدگی در این تحقیق، از چهار سخت­کننده در گوشه­های ورق فولادی استفاده شده است. با نرم­افزار ANSYS15.0، 24 مدل دیوار برشی فولادی مستطیل شکل و 24 مدل دیوار برشی فولادی مربع شکل به‌صورت قاب یک طبقه‌ی یک دهانه، مدل‌سازی شده است. تمام نمونه­ها تحت تغییر مکان جانبی 15درصد قرار دارد، که به‌صورت تدریجی به نمونه­ها اعمال می­شود. در این تحقیق برای طراحی پانل برشی از تئوری اندرکنش ورق و قاب استفاده شده است. شکل سخت­ کننده­ ها، مستطیل شکل می­باشد. ضخامت دیوار­های برشی فولادی شامل 003/0، 005/0، 007/0 و 01/0 متر می­باشد. برای پیدا کردن ابعاد بهینه‌ی ارتفاع و ضخامت سخت­ کننده­ ها، 557 بار سعی و خطا در نرم­افزار انجام شده است. نتایج نشان می­دهد با قرار دادن سخت­کننده­های یاد شده می­توان از زیپ­شدگی ورق جلوگیری کرد. با توجه به مقادیر تنش فون‌میسز در دیوار برشی فولادی مستطیل شکل و مربع شکل، بهینه­ترین حالت برای طول سخت­کننده به ترتیب 5/8 درصد و 6 درصد طول ورق فولادی می­باشد که به­طور میانگین می­توان طول سخت­کننده را 7 درصد طول ورق فولادی در نظر گرفت. در این تحقیق ابعاد سخت­کننده­ها در دیوار برشی فولادی مربع شکل کمتر از مستطیل شکل به­دست آمده است. همچنین نتایج نشان می­دهد با افزایش ضخامت ورق فولادی، به دلیل بزرگ شدن ابعاد سخت­کننده­ها تنش فون‌میسز در گوشه­های ورق کاهش می­یابد. در دیوار برشی فولادی مربع شکل موج­ها به‌صورت قطری ایجاد می‌شوند که حالت بحرانی­تری نسبت به دیوار برشی فولادی مستطیل شکل است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Plate Zipping in Major Deformation of Rectangular and Square Shape Steel Shear Panels

نویسندگان [English]

  • Melika Peyrovan 1
  • Saeid Sabouri 2
1 Sadrolmoteallehin University, Iran
2 Industrial University of Khaje-Nasir Toosi and Sadrolmoteallehin, Iran
چکیده [English]

Plate in steel plate shear walls has high capability for earthquake energy damping. The experimental investigations show that the plate zipping in corner and edge of plate causes damage and failure in steel plate shear walls. The main objective of this research is to prevent plate zipping with using four stiffeners at steel plate corners. For this reason, 24 rectangular steel plate shear walls and 24 square steel plate shear walls, with four stiffeners in edge of the plate as one-story frame and unite snap were modeled by ANSYS 15.0. Corner stiffeners have rectangular shapes. All samples are subject to 15% drift, which occurs gradually applied to samples. In this study, interaction plate and frame theory has been used to design the shear panel. Thickness of steel plate shear walls are 0.003, 0.005, 0.007 and 0.01 meter. To find the optimum height and thickness dimensions of stiffeners, 557 times of trial and error is done in the software. The results show that by putting above-mentioned stiffeners, plate zipping can prevented. According to von Mises stress values in rectangular and square steel shear walls, the optimum mode for stiffener length is 8.5% and 6% of plate steel length respectively, which can be considered the length of stiffener an average 7% of the steel plate length. In present research, the smaller dimensions of square steel plate shear wall than rectangular ones have obtained. The results also show, by increasing the thickness of the steel plate, because of the large dimensions of stiffeners von Mises stress in the corners of the plate is reduced. In square steel shear walls, the post buckling field, is diagonally created, and therefore its condition is more critical than the rectangular steel shear wall.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steel Plate Shear Wall
  • stiffener
  • Post Buckling Field
  • Zipping
  1. Sabouri, S. and Sajadi, R. (2010) Laboratory Study of Stiffener in the Corner of Plate to Avoid the Zipping of Steel Shear Walls. Civil Engineering, Amirkabir University, 1, 23-30 (in Persian).
  2. Sabouri, S. (2001) Lateral Load Resisting Systems An Introduction To Steel Shear Walls. Nashre Angize, Tehran (in Persian).
  3. Gholhaki, M. and Sabouri, S. (2007) Investigate the Behavior Ductile Steel Shear Walls with Thin Plate and the Effect of Beam-Column Connection in Their. Ph.D. Thesis, Khajeh Nasir Toosi University (in Persian).
  4. Driver, R.G., Kulak, G.L, Kennedy, D.J.L., and Elwi, A.E. (1997) Seismic Behavior of Steel Shear Wall. University of Alberta Department of Civil and Environmental Engineering, Structural Engineering Report No. 215.
  5. Schumacher, A., Grondin, G.Y., and Kulak, G.L. (1997) Connection of Infill Panels in Steel plate Shear Wall. University of Alberta Department of Civil and Environmental Engineering, Structural Engineering Report No. 217.
  6. Behbahanifard, M.R., Gordin, G.Y., and Elwi, A.E. (2003) Experimental and Numerical Investigation of Steel plate Shear Wall Behavior. University of Alberta Department of Civil & Environmental Engineering, Structural Engineering Report No. 254.
  7. Kharrazi, M.H.K. (2005) Rational Method for Analysis and Design of Steel Plate Wall. A Thesis Submitted in Partila Fuifilment of the Requirements for the Degree of Doctor of the philosophy in the Facility of Graduate Studies, University of British Columbia.
  8. Applied Technology Council (1992) Guidelines for Cyclic Seismic Testing of Components of Steel Structures. ATC-24, Redwood City, CA.
  9. Vian, D. and Bruneau, M. (2004) Testing of special LYS ateel plate ahear walls. Proceeding of the 3th Would Conference Earthquake Engineering, Vancouver, Canada, Paper No. 978.
  10. Berman, J.W. and Bruneau, M. (2005) Experimental investigation of light-gauge steel shear walls. Journal of Structural Engineering, 131(2), 259-267.
  11. Qu, B., Bruneau, M., Lin, C.H., and Tsai, K.C. (2008) Testing of full scale two-story steel plate shear walls with rbs connection and composite floors. ASCE Journal of Structural Engineering, 134(3), 364-373.
  12. Guendel, M., Hoffmeister, B., and Feldmann, M. (2011) Experimental and numerical investigations on steel shear walls for seismic retofitting. Processings of the 8th International Conference on Structural Dynamics, 474-481.
  13. Habib Nejad, K. and Moharami, H. (2011) The effect of hardness columns on the behavior of thin steel shear walls. Journal of Civil Engineering, 45(2), 169-178 (in Persian).