مقاوم سازی ساختمانهای فلزی با استفاده از ديوار برشی فولادی

مقاوم سازی ساختمانهای فلزی با استفاده از ديوار برشی فولادی

خلاصه
در اين مقاله با مقاوم سازي يك سازه ده طبقه با قاب خمشي ضعيف به دو روش ، مقايسه اي بين دو سيستم باربر جانبي ديوار برشي فولادي و مهاربند
ضربدري صورت گرفته است .به اين ترتيب كه با يك سري عمليات سعي و خطا قاب خمشي مورد نظر توسط اين دو سيستم تقويت مي گردد و مطابق
دستورالعمل بهسازي وبا استفاده از روش استاتيكي غير خطي كنترل مي گردد. نهايتا با مقايسه اين دو روش مقاوم سازي ديده مي شود كه مقاوم سازي با
استفاده از ديوار برشي فولادي باعث مي ش ود از قاب موجود استفاده بهينه گردد و همچنين ميزان فولاد مصرفي در حالت استفاده از ديوار برشي فولادي
حدود 30 % كمتر از مهاربند ضربدري است و چنانچه از ورق با حداقل ضخامت 3 ميلي متر استف اده گردد، ميزان فولاد مصرفي حدود 15 % كمتر از حالت
استفاده از مهاربند ضربدري است

مقدمه
ديوارهاي برشي فولادي براي گرفتن نيروهاي جانبي زلزله و باد در ساخنمانهاي بلند درسه دهه اخير مطرح و مورد توجه قرار گرفته است . اين سيتم
سازه اي كه در جهان به سرعت رو به گسترش مي باشد در ساخت ساختمانهاي جديد و همچنين تقويت ساختمانهاي موجود بخصوص در كشورهاي
زلزله خيزي همچون آمريكا و ژاپن بكار گرفته شده است .استفاده از اين سيستم سازه اي در مقايسه با قابهاي فولادي ممان گير تا حدود % 50 صرفه
جويي در مصرف فولاد را در سازه ساخ تمانها بهمراه داشته است . با در نظر گرفتن حجم وسيعي از ساختمانهاي موجود كه در مناطق زلزله خيز كشور و
بدون اعمال ضوابط جديد آيين نامه اي ساخته شده اند و در برابر زلزله نا امن مي باشند ، مي توان ابعاد گسترده فاجعه اي كه در كمين يك يك
شهرها و روستا هاي كشور است را تا حدودي در ذهن تجسم كرد .لذا اولين عكس العمل مهندسين سازه در رابطه با سازه هاي ناامن در برابر
زلزله،بهسازي اين سازه ها مي باشد .ارائه يك طرح بهسازي به عوامل متعددي همچون هزينه هاي ساخت واجرا ، سهولت اجرا ودر دسترس بودن مصالح
وداشتن كمترين تداخل با سر ويس دهي ساختمان بستگي دارد . همچنين طرح تقويت بايد داراي تركيب مطلوبي از خواص مقاومت ،سختي و شكل
پذيري باشد .
استفاده از بادبندهاي پس كشيده ، ، x ، k، ∧ ، ∨ از متداولترين روش هاي تقويت مي توان به استفاده از ديوار برشي ، استفاده از بادبندهاي فلزي
استفاده از ميراگرها وبه كارگيري سيتم هاي جدا ساز لرزه اي اشاره نمود .هدف از اين پژوهش مقايسه دو روش مقاوم سازي استفاده ار بادبند ضربدري
و ديوار برشي فولادي است.

معرفي ديوار برشي فولادي وتحقيقات انجام شده برروي آن
در يك نگاه كلي ديوارهاي برشي فولادي از سه جزء اصلي تشكيل مي شوند: 1- ورقه فولادي ، 2- دو ستون مرزي كه به صورت عمودي در اطراف ورق
فولادي قرار مي گيرند ، 3- دو تير افقي، كه مرزهاي بالا و پايين ورق فولادي را تشكيل مي دهد.اجزاي توضيح داده شده در بالا در شكل ( 1) به خوبي
مشخص است . ديوار برشي فولادي، همراه ستونهاي مرزي اطراف خود، عملكردي مشابه يك تير ورق دارد كه در آن تيرها به عوان سخت كننده ، ستونها
به عنوان بال و ورق فولادي به عنوان جان تير ورق عمل مي كند.
ابتدا در ساخت ديوارهاي برشي فولادي در آمريكا وژاپن از سخت كننده هاي قايم و افقي استفاده مي شد كه نتيجه آن جلوگيري از كمانش ورق و بالا
بردن مقاومت برشي ورق فولادي بود اما به دليل هزينه و وقت زيادي كه صرف جوشكاري براي اتصال سخت كننده ها به ديوار مي شد ، مطالعات
وآزمايشات متعددي در آمريكا و ژاپن بر روي ديوارهاي برشي بدون سخت كننده صورت گرفت .اساس ايده استفاده از ديوارهاي برشي فولادي بدون
1
سخت كننده بهره گيري از ميدان كششي قطري است كه پس از ك مانش ورق فولادي در آن ايجاد مي گردد . شكل ( 2) يك پانل را پس از كمانش ورق
جان آن نشان مي دهد.

]شكل ( 1)-شباهت ديوار برشي و تير ورق [ 1

]شكل 2)- پانل پس از كمانش جان ( ورق فولادي[

پديده مذكور، پس كمانش در ورق فولادي ناميده مي شود. اين پديده در تيرورق ها بسيار مشهور بوده وپانل در چنين حالتي تا جاري شدن ورق فولادي
از خ ود مقاومت نشان مي دهد كه در نتيجه مي تواند نيروهاي قابل ملاحظه اي را تحمل نمايد .اين پديده در تير ورق ها بسيار مشهود بوده و طرح
استفاده از آن در ديوار برشي فولادي بر اساس نتايج مطالعات انجام شده برروي تير ورق ها براي اولين بار در در دهه 80 ميلادي در دانشگاه آلبرتاي
كانادا توسط كولاك و همكاران مطرح گرديد.
وهمكاران ، سعيد صبوري و همكار ، و Elghali، وهمكاران Luble ، وهمكاران Driver ، وهمكاران Timler پس از او، دانشمندان بسياري همچون
آستانه اصل آزمايشات متعددي را در اين زمينه انجام داده اند.

تحليل و طراحي ديوارهاي برشي فولادي
مطالعات تئوريك در زمينه طراحي و آناليز ديوارهاي برشي فولادي، در نهايت منجر به ارائه دو مدل رفتاري در اين زمينه گرديده است . مدل اول بر
مبناي جايگزيني تعدادي نوار مورب به جاي صفحه پركننده ميباشد (مدل نواري) كه توسط توربرن ( 1983 ) به منظور طراحي ديوارهاي برشي فولادي
پذيرفته شده است شكل ( 3) . اين روش همچنين در آيين نامه (CAN/CSA S16- ارائه گرديده [ 3] و بعنوان ضميمه آيين نامه فولاد كانادا ( 01
4] در بخش 17 كه مربوط به ديوارهاي برشي فولادي است آمده است. .مدل دوم، بر مبناي ](AISC مشخصات لرزه اي سازه هاي فولادي ( 2005
اندركنش صفحه با قاب محيطي مي باشد (مدل اندركنش) كه توسط صبوري و

مقاوم سازی ساختمانهای فلزی با استفاده از ديوار برشی فولادی

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر