شماره ركورد
25786
شماره راهنما
CIV2 240
عنوان
مطالعه عددي و تجربي ديوار برشي ورق فولادي كمانش¬تاب توسط شبكه سخت شده فولادي با آرايش¬هاي مختلف
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران - سازه
دانشكده
مهندسي عمران و حمل و نقل
تاريخ دفاع
1404/11/29
صفحه شمار
198 ص .
استاد راهنما
حسين عموشاهي
كليدواژه فارسي
ديوار برشي فولادي كمانش¬تاب , المانهاي مرزي , سخت¬كننده , مدل¬سازي عددي , تحليل آزمايشگاهي
چكيده فارسي
به منظور ارتقاي عملكرد لرزهاي سيستمهاي مقاوم جانبي فولادي و بهبود رفتار پسكمانشي ديوارهاي برشي فولادي، بررسي نقش و آرايش سختكنندهها به عنوان يكي از راهكارهاي مؤثر تقويت اين سازهها مورد توجه قرار دارد. در اين پژوهش، رفتار لرزهاي ديوارهاي برشي فولادي كمانشتاب با تمركز بر نقش سختكنندهها، با رويكرد تركيبي عددي-آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفته است.
در بخش عددي، مدلسازي اجزاي محدود ديوارهاي برشي فولادي كمانشتاب در نرمافزار آباكوس انجام شد و مباني رفتار غيرخطي، خواص مكانيكي فولاد و معيارهاي خرابي در مدلها لحاظ گرديد. تحليل غيرخطي شامل تحليل مود كمانش، پوشاور و هيسترزيس بوده و شرايط مرزي و بارگذاري چرخهاي لرزهاي اعمال شد. همچنين مشبندي و بررسي حساسيت مش انجام گرفت و صحتسنجي مدلها بر اساس منابع معتبر و دادههاي آزمايشگاهي صورت پذيرفت. شاخصهاي عملكرد لرزهاي شامل ظرفيت اتلاف انرژي، سختي اوليه، شكلپذيري، تغييرشكل در دريفت 4 درصد و نسبت انرژي دروني به جنبشي ارزيابي شد. در نهايت، مدلها در شش گروه شامل ديوارهاي بدون سختكننده، داراي سختكننده تسمهاي، ميلگردي، نبشي، قوطي فولادي و داراي اتصال گسسته طبقهبندي شدند.
در بخش آزمايشگاهي، يك ديوار برشي فولادي كمانشتاب در مقياس يك-چهارم با سه سختكننده قوطي در آرايش افقي ساخته و تحت بارگذاري چرخهاي آزمايش شد تا پاسخ لرزهاي آن استخراج گردد. سپس مدل عددي متناظر در نرمافزار آباكوس با در نظر گرفتن مشخصات مصالح، شرايط مرزي، تاريخچه بارگذاري، مدل خرابي و مشبندي مناسب توسعه يافت تا امكان مقايسه دقيق نتايج عددي و آزمايشگاهي فراهم شود.
مقايسه نتايج عددي و آزمايشگاهي بيانگر انطباق بسيار مناسب پاسخها بوده، به گونهاي كه منحنيهاي هيسترزيس تقريباً منطبق بوده و اختلاف سختي اوليه برابر با 1٫7 درصد و اختلاف ضريب شكلپذيري برابر با 2٫7 درصد بهدست آمده است و ظرفيت اتلاف انرژي نيز با دقت بالايي توسط مدل عددي نسبت به نتايج آزمايشگاهي برآورد شده است. نتايج تحليلهاي پارامتريك نشان ميدهد بهكارگيري سختكنندهها به طور كلي موجب بهبود ظرفيت باربري نهايي، سختي اوليه و ظرفيت اتلاف انرژي ديوارهاي برشي فولادي كمانشتاب ميشود. افزايش ضخامت ورق در مدلهاي بدون سختكننده موجب افزايش ظرفيت باربري و سختي اوليه و در عين حال كاهش شكلپذيري شده است. در مدلهاي داراي سختكننده، آرايش مورب عموماً باعث افزايش سختي اوليه و در برخي موارد شكلپذيري شده، در حاليكه آرايشهاي افقي و عمودي بيشتر به بهبود اتلاف انرژي كمك كردهاند. در گروه ميلگردي، استفاده از ميلگردهاي با قطر بيشتر و تعداد كمتر، اتلاف انرژي را افزايش داده و رفتار بهشدت به نوع و آرايش آنها وابسته است. همچنين در ديوارهاي با اتصال گسسته، مدل پايه بيشترين سختي و ظرفيت باربري را داشته، در حاليكه تركيب اتصال گسسته عمودي با سختكننده عمودي، بيشترين شكلپذيري را فراهم كرده است.
كليدواژه لاتين
Buckling-restrained steel plate shear wall , Boundary elements , Stiffener , Numerical modeling , Experimental analysis
عنوان لاتين
Experimental and numerical study of buckling-restrained steel plate shear walls (BR-SPSW) with multiple steel stiffeners in different arrangements
گروه آموزشي
مهندسي عمران
چكيده لاتين
To enhance the seismic performance of lateral load-resisting steel systems and improve the post-buckling behavior of steel plate shear walls, the role and configuration of stiffeners as an effective strengthening strategy have been investigated. In this study, the seismic behavior of buckling-restrained steel plate shear walls is evaluated with a focus on the influence of stiffeners using a combined numerical–experimental approach.
In the numerical part, finite element modeling of buckling-restrained steel plate shear walls was conducted using ABAQUS. The nonlinear behavior, mechanical properties of steel, and failure criteria were incorporated into the models. Nonlinear analyses including buckling mode analysis, pushover analysis, and hysteresis analysis were performed under cyclic seismic loading with appropriate boundary conditions. Mesh generation and mesh sensitivity studies were also carried out. Model validation was performed based on reliable references and experimental data. Seismic performance indices such as energy dissipation capacity, initial stiffness, ductility factor, displacement at 4% drift, and the ratio of internal to kinetic energy were evaluated. Finally, the numerical models were categorized into six groups: unstiffened walls (baseline models), walls with strip stiffeners, rebar stiffeners, angle stiffeners, box-section steel stiffeners, and walls with discontinuous connections.
In the experimental section, a one-quarter scale buckling-restrained steel plate shear wall specimen with three horizontally arranged box-section stiffeners was fabricated and tested under cyclic loading to obtain its seismic response. Subsequently, the corresponding numerical model was developed in ABAQUS considering material properties obtained from experiments, boundary conditions, loading history, failure models, and appropriate meshing, enabling a reliable comparison between numerical and experimental results.
Comparison between numerical and experimental results demonstrated very good agreement, with nearly overlapping hysteresis curves. The differences in initial stiffness and ductility factor were 1.7% and 2.7%, respectively, while energy dissipation capacity was also accurately predicted by the numerical model. Parametric studies indicated that the use of stiffeners generally enhances the ultimate load capacity, initial stiffness, and energy dissipation capacity of buckling-restrained steel plate shear walls. Increasing plate thickness in unstiffened models led to higher load-carrying capacity and initial stiffness, but reduced ductility. In stiffened configurations, diagonal stiffener arrangements generally increased initial stiffness and, in some cases, ductility, whereas horizontal and vertical arrangements were more effective in improving energy dissipation. In the rebar-stiffened group, using fewer bars with larger diameters enhanced energy dissipation, and the behavior was highly dependent on rebar configuration. Moreover, in walls with discontinuous connections, the baseline model exhibited the highest stiffness and load capacity, while the combination of vertical discontinuous connections with vertical stiffeners provided the highest ductility.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
158370
نويسنده