مطالعه عددی عملکرد قاب بتن مسلح دارای ورق پرکننده فولادی شکل‌پذیر با نقطه تسلیم پایین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری،گروه مهندسی عمران،واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی،زنجان،ایران

2 گروه مهندسی عمران، واحد زنجان ،دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان،ایران

3 گروه مهندسى عمران، واحد دره شهر، دانشگاه آزاد اسلامى، دره شهر، ایران

10.30495/civil.2022.690629

چکیده

دﻳﻮارﻫﺎی ﺑﺮﺷﻰ ﻓﻮﻻدی در ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎی اوﻟﻴﻪ ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺑﺼﻮرت ﺗﻘﻮﻳﺖ ﺷـﺪه ﺑﻮدﻧـﺪ، اﻣـﺎ ‏اﻣـﺮوزه ﺑﺮای ﭘﮋوﻫﺸﮕﺮان، ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﻨﺎﺳﺐ دﻳﻮارﻫﺎی ﺑﺮﺷﻰ ﻓﻮﻻدی ﺑﺪون ﺳﺨﺖ ﻛﻨﻨـﺪه ‏ﻣﺸـﺨﺺ ﺷـﺪه اﺳﺖ. زﻣﺎﻧﻰ ﻛﻪ ﺿﺨﺎﻣﺖ ورق ﻓﻮﻻدی و تنش تسلیم ﻛﻢ ﻣﻰﺑﺎﺷﺪ، ورق در ﺑﺎرﻫﺎی ﺑﺴﻴﺎر ‏ﻛﻢ ﻛﻤـﺎﻧﺶ ﻧﻤـﻮده و ﻣﻜﺎﻧﻴﺰم ﺗﺤﻤﻞ ﺑﺎر از ﺑﺮش درون ﺻﻔﺤﻪ ﺑﻪ ﻣﻴﺪان ﻛﺸﺸﻰ ﻗﻄﺮی ﺗﺒﺪﻳﻞ ‏ﻣﻰ ﮔﺮدد. در این پژوهش عملکرد خمشی قاب بتن مسلح  سه طبقه و یک دهانه که دارای ورق پرکننده فولادی شکل‌پذیر با نقطه تسلیم پایین می­باشد،  با استفاده از نرم‌افزار آباکوس مورد بررسی قرار گرفته است. تعداد نمونه های مورد بررسی در این پژوهش 45 مدل در نظر گرفته شد. پارامترهای مورد بررسی در این قاب بتن مسلح دارای دیوار برشی فولادی، تنش تسلیم دیوار برشی، ضخامت دیوار برشی و نسبت دهانه به ارتفاع میباشد و مولفه‌های سختی اولیه، نیروی تسلیم، نیروی ماکزیمم، جابجایی تسلیم  و انرژی، مبنای مقایسه نمونه های عددی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه عددی نشان داد، با تغییر پارامتر نسبت دهانه به ارتفاع، ضخامت و تنش تسلیم ورق فولادی با نقطه تسلیم پایین، بیشترین درصد افزایش مولفه سختی سکانتی 39/49، 59/45 و 67/59 درصد، بیشترین درصد افزایش مولفه مقاومت نهایی 64/27، 88/30 و 73/40 و بیشترین افزایش مولفه انرژی استهلاکی به ترتیب 35/32، 19/34 و 9/44  درصد حاصل شده است. در مدل‌های عددی قاب‌های بتن مسلح دارای دیوار برشی فولادی از جنس ورق با نقطه تسلیم پایین، مود شکست ناشی از کمانش موضعی و چروک شدگی ورق پرکننده فولادی قاب و ترک‌های موضعی در محل اتصال تیر به ستون در قاب بتن مسلح است. پارامتری که بیشترین تأثیر را بر مقدار تغییرات سختی، مقاومت خمشی و انرژی استهلاکی در قاب مورد مطالعه دارد، پارامتر تنش تسلیم ورق فولادی با نقطه تسلیم پایین می‌باشد. همچنین در ستونها و تیرها، ترکهای بتنی طولی به دلیل نیروی لنگر منتقل شده در اثر میدان کششی در صفحات پر کننده فولاد رخ داده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Study of a Reinforced Concrete Frame with Low Yield Point Infill Plates

نویسندگان [English]

  • aman hassanzade rahimabadi 1
  • yahya nasiraa 2
  • ali ghamari 3
1 Ph.D. Candidate, Department of Civil Engineering, zanjan Branch, Islamic Azad University, zanjan, Iran
2 Department of Civil Engineering, zanjan Branch, Islamic Azad University, zanjan, Iran
3 Department of Civil Engineering, darehshahr Branch, Islamic Azad University, darehshahr, Iran
چکیده [English]

The first steel shear walls were mainly utilized in retrofitted form, but steel shear walls are now known to offer reliable performance without stiffeners. With low thickness and yield strength, the plate would buckle under small loads, transitioning from an in-plane shear mechanism to the diagonal tension field. Using ABAQUS, the present study takes a numerical approach and investigates a three-story, single span Reinforced Concrete Frame (RCF) with Low Yield Point (LYP) steel infill plates. A total of 45 models were studied. The yield stress of the shear wall, shear wall thickness, and the span-to-height ratio of the RCF were evaluated for the RCF, and the numerical models were compared in terms of secant stiffness, yield load, maximum load, yield displacement, and dissipated energy. Changing the span-to-height ratio and the thickness and yield strength of the LYP steel plate, increased the secant stiffness by, respectively, 49.39, 45.59, and 59.67%, the ultimate strength by 27.64, 30.88, and 40.73%, and energy dissipation by 32.35, 34.19, and 44.9%. The failure modes in the numerical models of RCFs with LYP steel plate shear walls resulted from local buckling and wrinkling of the steel infill plate. The yield strength of the LYP steel plate was found to control the stiffness, flexural strength, and energy dissipation in the RCF with a steel plate shear wall. Moreover, longitudinal cracks were created in the concrete in columns and beams due to the transfer of momentum by the tension field of the steel infill plates.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reinforced Concrete Frame
  • LYP Steel Plate
  • Incremental Lateral Loading
  • Finite Element