Please enter banners and links.
1-5- فرضیههای تحقیق101-6- تعریف واژه ها، مفاهیم و متغیرها (نظری و عملیاتی)10
فصل دوم « مروری بر ادبیات موضوع (کلیات یا بررسی منابع یا مباحث نظری تحقیق»
2-1- بررسی نظریه های پیرامون موضوع تحقیق13
2-2- بررسی تحقیق های انجام شده14
2-2-1- بررسی تحقیقات تحلیلی انجام شده14
2-2-2- بررسی تحقیقات آزمایشگاهی انجام شده17
2-3- چارچوب نظری تحقیق24
2-3-1- مقدمهای بر دیوارهای برشی فولادی و سیستمهای مهاربندی شده ی واگرا24
2-3-2- مقدمه ای بر انواع دیوارهای برشی فولادی24
2-3-3- مزایا و معایب دیوارهای برشی فولادی26
2-3-4- نمونههایی از کاربردهای دیوارهای برشی فولادی27
2-3-5-کاربرد دیوارهای برشی فولادی در ایران31
2-3-6- بررسی مفاهیم طراحی در دیوارهای برشی فولادی32
2-3-7- انواع روشهای مدلسازی دیوارهای برشی فولادی36
2-3-7-1- مدل نواری36
2-3-7-2- مدل خرپای معادل37
2-3-7-3- مدلسازی بر اساس روش پروفسور آستانه اصل40
2-3-7-4- مدلسازی با استفاده از المانهای پوستهای41
2-3-7-5- پارهای نکات درخصوص مدلسازی دیوارهای برشی فولادی42
2-3-8-آسیب پذیری سیستم قائم در دیوار برشی فولادی44
2-3-9- نوع اتصالات قابی در دیوارهای برشی فولادی45
2-3-10- بررسی موارد طراحی دیوار برشی فولادی45
2-3-11- بررسی روشهای طراحی دیوارهای برشی فولادی49
2-3-12- روابطی که میتوان برای تعیین ظرفیت دیوار برشی فولادی به کاربرد(اقتباس از ای .آی.
اس.سی)49
2-3-13- تحلیل پلاستیک مدلهای مختلف دیوار برشی52
2-3-13-1- ضوابط آییننامه کانادا سی.آ.ان/سی.اس.آ-51654
2-3-13-2- ضوابط آیین نامه ایالات متحده ا.ان.اس.آی/اِ.ای.اس.سی-0555
2-3-13-3- ضوابط دیوار برشی فولادی ویژه در آییننامه اِ. آی.اس.سی-34157
2-3-14- مقدمهای بر مهاربندهای واگرا61
2-3-15- انواع تیرهای پیوند61
2-3-16- نکاتی درخصوص تیرهای پیوند و سایر قسمتهای سیستمهای واگرا66
2-3-17- طراحی تیر پیوند و خارج از ناحیه پیوند و اعضای قطری70
2-3-18- مقدمهای بر تاریخچه و روند شکلگیری دستورالعملهای طراحی لرزه ای72
2-3-19- انواع روشهای تحلیل73
2-3-19-1- روشهای تحلیل خطی73
2-3-19-2- تحلیلهای غیرخطی74
2-3-19-2-1-گامهای تحلیل بار افزون (پوشآور)80
2-3-19-2-2- دقت روش پوشآور82
2-3-20- مقدمهای بر ضریب رفتار سازه ها (R)84
2-3-21- محاسبه ضریب رفتار بر اساس دستورالعمل ا.تی.سی-1986
2-3-22- روش پروفسور یوانگ جهت محاسبهی ضریب رفتار(R)90
2-4- مدل تحلیلی تحقیق93
فصل سوم « روش تحقیق »
3-1- روش و طرح تحقیق96
3-2- فرایند تحقیق98
3-3- جامعه آماری98
3-4- نمونه- روش نمونهگیری و حجم نمونهها99
3-5- ابزار گردآوری دادهها (اطلاعات)103
3-5-1- روایی ابزار جمعآوری دادهها103
3-5-2- پایایی ابزار جمعآوری دادهها104
3-6- روش گردآوری دادهها (اطلاعات)104
3-7- روش تجزیه و تحلیل دادهها105
3-7-1- تعیین و مشخصکردن ضریب اصلاح پاسخ رفتـار سیستم (R) و ضریب تشدید تغییر مکـان (Cd) وضریب اضافه مقاومت سیستم(Ω0)105
3-7-2- تعیین و مشخص کردن شتاب مبنای طرح A و ضریب اهمیت سازه ها (I)105
3-7-3- محاسبه زمان تناوب سازهها106
3-7-4- محاسبه ضریب بازتاب ساختمانها (B)106
3-7-5- ضریب تبدیل از حالت حدی نهایی به حالت تنشهای مجاز (y)107
3-7-6- اصلاح ضریب رفتار (R)108
3-7-7- تعیین ضریب برش پایه C در روش استاتیکی معادل108
3-7-8- تعیین بارگذاریها109
3-7-9- تعیین مشخصات مصالح به کار رفته در ساختمانها110
3-7-10- مقادیر بار اعمالی سقف در نرم افزار ایتبس112
3-7-11- تعیین دستور العمل های به کار رفته113
3-7-12- طیف تعریفی113
3-7-13- مدها115
3-7-14- پیچش تصادفی115
3-7-15- ترکیب بارهای زلزله تشدید یافته115
3-7-16- تقسیم بار جانبی115
3-7-17-کنترلهای لازم جهت قاب خمشی116
3-7-18-کنترل جهت اعضاء خارج از پیوند117
3-7-19- مقاطع اعضاء و مهاربندها117
3-7-20- طراحی دیوارهای برشی فولادی121
3-7-21- مشخصات مفاصل128
3-7-22- محاسبه تغییر مکان هدف سازه129
3-7-23- نکاتی درخصوص تحلیل پوشآور130
3-7-24- مروری بر روابط تعیین پارامترهای لرزهای145
3-7-25- تعیین مقاومت نهایی دو سیستم مهاربند واگرا و دیوار برشی فولادی150
3-7-26- تعیین سختی دو سیستم مهاربند واگرا و دیوار برشی فولادی151
3-7-27- تعیین شکل پذیری دو سیستم مهاربند واگرا و دیوار برشی فولادی151
3-7-28- تعیین ضرایب رفتار دو سیستم مهاربند واگرا و دیوار برشی فولادی152
3-7-29- تعیین میرایی مؤثر دو سیستم مهاربند واگرا و دیوار برشی فولادی154
3-7-30- نرم افزار آباکوس154
3-7-31- صحت سنجی نرم افزار آباکوس156
3-7-32- بررسی نتایج حاصل از آنالیز اجزاء محدود159
فصل چهارم « تجزیه و تحلیل نتایج »
4-1- توصیف متغیرها170
4-2- بررسی فرضیههای تحقیق و ارائه نتایج171
4-3- محدودیتهای خارج از اختیار پژوهشگر172
4-4- محدودیتهای در اختیار پژوهشگر172
فصل پنجم « بحث و نتیجهگیری »
5-1- تجزیه و تحلیل نتایج تحقیق174
5-2- بحث و نتیجهگیری175
5-3- پیشنهادهای برگرفته از یافتههای پژوهش176
5-4- پیشنهادهای برای پژوهش های بعدی 177
منابع179
فهرست جدولها
عنوانصفحه
جدول 2-1-ضرایب اضافه مقاومت به دست آمده از مدل های آزمایشگاهی46
جدول 2-2-ضرایب رفتار به دست آمده از مدل های آزمایشگاهی46
جدول 2-3-ثابت ها و ضرایب طراحی دیوارهای برشی فولادی47
جدول 2-4-ضرایب رفتار سازه های دیوار برشی فولادی در آیین نامه کانادا سی.سی.بی.اف.سی-
199547
جدول 2-5- ضرایب رفتار به دست آمده از مدل های تحلیلی48
جدول 2-6- ثابت ها و ضرایب طراحی دیوارهای برشی فولادی ویژه ا.ان.اس.آی- ا.آی.اس.سی-
341-0548
جدول 3-1- تعیین Ω0,Cd,R ازآیین نامه ا.اس.سی.ای/اس.ای.آی-7-05105
جدول 3-2- زمان تناوب ساختمان های مورد بررسی106
جدول 3-3- محاسبه B برحسب T جهت طیف طرح استاندارد 2800114
جدول 3-4- مقاطع اعضاء و مهاربندها در سیستم دوگانه120
جدول 3-5- تعیین ضخامت اولیه دیوارهای برشی فولادی122
جدول 3-6- تعیین زاویه میدان کششی برای دیوارهای برشی فولادی124
جدول 3-7- مشخصات دیوارهای برشی فولادی در ساختمان ها125
جدول 3-8- کنترل ستون های اطراف دیوارهای فولادی در قاب ها126
جدول 3-9- کنترل تیرهای اطراف دیوارهای فولادی در قاب ها127
جدول 3-10- مشخصات نوارها جهت مدل سازی دیوارهای برشی127
جدول 3-11- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش در روشهای غیر خطی – اجزای سازه
فولادی128
جدول 3-12- تغییر مکان ساختمان های تحقیق129
جدول 3-13- مقایسه مقـاومت نهایی دو سیستم دوگانه مهاربندی واگرا و دیوار برشی فــولادی با همدیگر150
جدول 3-14- مقایسه سختی مؤثر دو سیستم مهاربندی واگرا و دیوار برشی فولادی151
جدول 3-15- مقایسه شکل پذیری دو سیستم مهاربندی واگرا و دیوار برشی فولادی151
جدول 3-16-تعیین ومقایسه ضرایب رفتار دو سیستم دوگانه مهاربندی واگرا ودیوار برشی فولادی
153
جدول 3-17- مقایسه میرایی موثر دو سیستم دوگانه مهاربندی واگرا و دیوار برشی فولادی154
جدول 4-1- نتایج حاصل از تحقیق172
فهرست نمودارها
عنوانصفحه
3-1- منحنی تنش-کرنش مصالح مورد استفاده در تحقیق112
3-2- منحنی پوش آور مدل یک طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار سپ 2000140
3-3- منحنی پوشآور مدل دو طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار سپ 2000140
3-4- منحنی پوشآور مدل سه طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار سپ 2000141
3-5- منحنی پوشآور مدل چهار طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار سپ 2000141
3-6- منحنی پوشآور مدل پنج طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار سپ 2000142
3-7- منحنی پوشآور مدل یک طبقه دیوار برشی حالت نواری در نرم افزار سپ 2000142
3-8- منحنی پوشآور مدل دو طبقه دیوار برشی حالت نواری در نرم افزار سپ 2000143
3-9- منحنی پوشآور مدل سه طبقه دیوار برشی حالت نواری در نرم افزار سپ 2000143
3-10- منحنی پوش آور مدل چهار طبقه دیوار برشی حالت نواری در نرم افزار سپ 2000144
3-11- منحنی پوشآور مدل پنج طبقه دیوار برشی حالت نواری در نرم افزار سپ 2000144
3-12- منحنی پوشآور مدل برمن و همکاران در نرم افزار اجزا محدود آباکوس159
3-13- منحنی پوشآور مدل یک طبقه دیوار برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس165
3-14- منحنی پوشآور مدل دو طبقه دیوار برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس165
3-15- منحنی پوشآور مدل سه طبقه دیوار برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس165
3-16- منحنی پوشآور مدل چهار طبقه دیوار برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس166
3-17- منحنی پوش آور مدل پنج طبقه دیوار برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس166
3-18- منحنی پوشآور مدل یک طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار اجزا محدود آباکوس166
3-19- منحنی پوشآور مدل دو طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار اجزا محدود آباکوس167
3-20- منحنی پوشآور مدل سه طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار اجزا محدود آباکوس167
3-21- منحنی پوشآور مدل چهار طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار اجزا محدود آباکوس167
3-22- منحنی پوشآور مدل پنج طبقه مهاربندی شدهی واگرا در نرم افزار اجزا محدود آباکوس
168
فهرست شکلها
عنوانصفحه
شکل 1-1- ساختمان در حال احداث با سیستم باربر جانبی دیوار برشی فولادی در ایالات متحده
(راست) و کانادا (چپ)4
شکل 1-2- استفاده از دیوارهای برشی فولادی در ساختمانهای کوتاه در ایالات متحده8
شکل 2-1- مدلهای مورد بررسی توسط دکتر صبوری قمی14
شکل 2-2- مدلهای مورد بررسی توسط دکتر مویدیان و مهندس یمینی14
شکل 2-3- نمونه آزمایش شده توسط BRUNEAU18
شکل 2-4- نمونه آزمایش شده توسط لوبل18
شکل 2-5- نمونه آزمایش شده توسط درایور19
شکل 2-6- نمونه آزمایش شده توسط آستانه اصل 20
شکل 2-7- نمونه آزمایش شده توسط آستانه اصل بعد از آزمایش21
شکل 2-8- نمونه آزمایش شده توسط آستانه اصل بعد از آزمایش از نمایی دیگر22
شکل 2-9- جزییات ناپایداریها در نمونه مورد آزمایش توسط آستانه اصل23
شکل 2-10- انواعی از دیوارهای برشی فولادی25
شکل 2-11- پلان و نما ساختمان اداری 35 طبقه در کوبه ژاپن28
شکل 2-12- ساختمان اداری 35 طبقه در کوبه ژاپن29
شکل 2-13- ساختمان دادگستری 22 طبقه در سیاتل واشنگتن ایالات متحده31
شکل 2-14- شباهت دیوار برشی فولادی و تیر ورق جهت مدل سازی 34
شکل 2-15- مشابهت دیوار برشی فولادی و تیرورق در تشکیل میدان کششی در آنها 36
شکل 2-16- مدلسازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار ایتبس به صورت نواری37
شکل 2-17- مدلسازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار ایتبس به صورت خرپای معادل38
شکل2-18- مدلسازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار سکشن دیزاینر نرم افزار ایتبس به صورت تیر ورق (روش آستانه اصل)41
شکل2-19- مدلسازی دیوار برشی فولادی در نرمافزار ایتبس با المانهای پوستهای اورتروپیک و
تغییر زاویه محورهای المانهای پوستهای متناسب با زاویه میدان کششی42
شکل2-20- منطبق کردن ابتدا و انتهای نوارها در طبقات در مدلسازی نواری دیوار برشی فولادی
در نرمافزار ایتبس44
شکل 2-21- مدلسازی دیوارهای برشی فولادی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس44
شکل 2-22- انواع سیستمهای مهاربندی شدهی واگرا61
شکل 2-23- تیر پیوند در سیستم مهاربندی واگرا62
شکل 2-24- طول تیرهای پیوند در سیستمهای مهاربندی واگرا63
شکل 2-25- منحنی نیروهای داخلی در تیرهای پیوند برشی63
شکل 2-26- منحنی هیسترزیس مهاربند واگرا64
شکل 2-27- تأثیر طول تیر پیوند بر سختی سیستم مهاربندی واگرا64
شکل 2-28- تأثیر طول تیر پیوند بر مقاومت نهایی سیستم مهاربندی واگرا65
شکل 2-29- تأثیر طول پیوند بر زاویه دوران آن در سیستم مهاربندی واگرا65
شکل 2-30- تأثیر وجود سخت کننده بر رفتار هیسترزیس تیر پیوند برشی67
شکل 2-31- تأثیر نیروی محوری بر رفتار تیر پیوند (سمت راست با نیروی محوری و سمت چپ بدون نیروی محوری)67
شکل 2-32- دیتیل تیر پیوند در تماس با مهاربندها69
شکل 2-33- دیتیل ناحیه تماس مهاربند با ستون69
شکل 2-34- منحنی ظرفیت (برش پایه در برابر جابجایی بام)76
شکل 2-35- آشنایی با بخشهای مختلف منحنی ظرفیت78
شکل 2-36- دو خطی کردن منحنی ظرفیت80
شکل 2-37- انواع منحنی ظرفیت سازهها81
شکل 2-38- مقایسه دقت روشهای تحلیل غیر خطی84
شکل 2-39- نمایش پارامترهای محاسبه ضریب رفتار سازهها92
شکل 3-1- پلان مدلهای بررسی شده در این تحقیق در نرم افزارهای سپ2000 و ایتبس100
شکل 3-2- قابها در مدلهای پنج‌طبقه‌مورد بررسی‌در این‌تحقیق در نرم افزار سپ 2000101
شکل 3-3- قابها در مدلهای 5 طبقه مورد بررسی در این تحقیق در نرم افزار ایتبس102
شکل 3-4- نمونهای از بارگذاری های انجام شده در نرم افزار های سپ2000 و ایتبس110
شکل 3-5- تعریف طیف طرح در نرم افزارهای سپ2000 و ایتبس114
شکل 3-6- نمایش نیروهای برشی موجود در تیر پیوند در مدل پنج طبقه مورد بررسی تحت بار جانبی زلزله118
شکل 3-7- تنش برشی ماکسیمم در دیوار برشی فولادی در مدل پنج طبقه تحت اثر بارگذاری پوشآور (سمت راست گام اول و سمت چپ گام دهم)118
شکل3-8- نیروی محوری موجود در المانهای مدل نواری پنج طبقه دیوار برشیتحت اثر بارگذاری
پوشآور در گام 1 و4119
شکل3-9- منحنی نیرو- تغییرشکل تعمیم یافته مفاصل پلاستیک برای اعضا و اجزا فولادی (سمت
راست مفاصل پلاستیک و سمت چپ مفاصل محوری)129
شکل3-10- مراحلتشکیل مفاصل پلاستیک درمدل سه طبقه قاب خمشی تحقیق به تنهاییدر تحلیل پوشآور در نرم افزار سپ 2000 131
شکل 3-11- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک در مدل سه طبقهی مهاربندی شدهی واگرای تحقیق
در تحلیل پوش آور در نرم افزار سپ 2000 132
شکل3-12-مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درمدل سه طبقهی دیواربرشی فولادی(المان صفحهای)
تحقیق در تحلیل پوشآور در نرم افزار سپ 2000 133
شکل 3-13- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک در مدل سه طبقهی دیوار برشی فولادی(مدل نواری)
تحقیق در تحلیل پوشآور در نرم افزار سپ 2000 134
شکل3-14- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درمدل پنج طبقه قاب خمشیتحقیق بهتنهایی درتحلیل پوشآور در نرم افزار ایتبس135
شکل 3-15- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک در مدل پنج طبقهی مهاربندی شدهی واگرای تحقیق
در تحلیل پوشآور در نرم افزار ایتبس136
شکل3-16- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک درمدل پنج طبقهیدیواربرشی فولادی(المان صفحهای)
تحقیق در تحلیل پوش آور در نرم افزار ایتبس137
شکل 3-17- مراحل تشکیل مفاصل پلاستیک در مدل پنج طبقهی دیواربرشی فولادی (مدل نواری)
تحقیق در تحلیل پوشآور در نرم افزار ایتبس138
شکل 3-18- رفتار نمونهای از مفاصل تعریف شده در نرم افزار سپ 2000 139
شکل 3-19- قاب واگرای آزمایش شده توسط برمن و همکاران157
شکل 3-20- مدل آزمایشگاهی برمن و همکاران157
شکل 3-21- مدل ایجاد شده در نرم افزار آباکوس158
شکل 3-22- مشبندی مدل ایجاد شده در نرم افزار آباکوس158
شکل 3-23- نمایش تنش (معیار مایسز) ایجاد شده در مدل 158
شکل 3-24- مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی یک طبقه در نرم افزار آباکوس160
شکل3-25- نمایش تنش(معیارماکزیمم صفحهای) دیوار برشی فولادی یک طبقهپس از انجام آنالیز
پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس160
شکل 3-26- مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی دو طبقه در نرم افزار آباکوس160
شکل 3-27- نمایش تنش(معیار ماکزیمم صفحهای) دیوار برشی فولادی دو طبقه پس از انجام آنالیز
پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس161
شکل 3-28- مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی سه طبقه در نرم افزار آباکوس161
شکل 3-29- نمایش تنش(معیار ماکزیمم صفحهای) دیوار برشی فولادی سه طبقه پس از انجام آنالیز
پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس161
شکل 3-30- مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی چهار طبقه در نرم افزار آباکوس162
شکل 3-31- نمایش تنش(معیار ماکزیمم صفحهای) دیوار برشی فولادی چهار طبقه پس از انجامآنالیز پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس162
شکل 3-32- مدل اجزا محدود دیوار برشی فولادی پنج طبقه در نرم افزار آباکوس162
شکل 3-33- نمایش تنش(معیار ماکزیمم صفحهای) دیوار برشی فولادی پنج طبقه پس از انجام آنالیز پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس163
شکل 3-34- نمایش تنش (معیار مایسز) مهاربند واگرای یک طبقه پس از انجام آنالیز پوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس163
شکل 3-35- نمایش تنش (معیارمایسز) مهاربند واگرای دو طبقه پس از انجام آنالیز پوش آوردر نرم افزار اجزا محدود آباکوس163
شکل 3-36- نمایش تنش (معیار مایسز) مهاربند واگرای سه طبقه پساز انجام آنالیزپوشآور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس164
شکل 3-37- نمایش تنش(معیارمایسز) مهاربند واگرای چهار طبقه پس از انجام آنالیز پوش آور در نرم افزار اجزاءمحدود آباکوس164
شکل 3-38- نمایش تنش (معیار مایسز) مهاربند واگرای پنج طبقه پس از انجام آنالیز پوش آور در نرم افزار اجزا محدود آباکوس164
چکیده
هدف اصلی در طرح لرزهای سازهها داشتن سیستم مقاوم جانبی با بالاترین مقادیر سختی، مقاومتنهایی و شکلپذیری میباشد. دو نوع از کارآمدترین، جدیدترین، مهمترین و گرانترین این نوع سیستمها دیوارهای برشی فولادی و مهاربندهای واگرا میباشند. در این تحقیق که بر روی مدلهای یک تا پنج طبقه سیستمهای دوگانه با دیوارهای برشی فولادی تقویت نشده و با مهاربندهای واگرای برشی هشتی صورت گرفته است خواهیم دید، که نتایج حاصل از آنالیز استاتیکی غیرخطی (پوشآور) حاکی از بالاتر بودن پارامترهای لرزهای مقاومت نهایی، سختی مؤثر، شکلپذیری، ضریب رفتار و میرایی مؤثر در سیستم دوگانه با دیوار برشی فولادی تقویت نشده نسبت به سیستم دوگانه با مهاربند واگرای برشی هشتی میباشد. همچنین پس از انجام این تحلیل در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس در مییابیم که مناسبترین نوع مدلسازی دیوارهای برشی فولادی در نرم افزارهای متعارف مهندسی مدلسازی نواری میباشد. در نهایت با توجه به نتایج تحقیقات سایر محققین میتوانیم اظهار نمایم که رفتار لرزهای سیستم مقاوم جانبی دیوار برشی فولادی نسبت به انواع مهاربندها برتر میباشد.
واژگان کلیدی: دیوار برشی فولادی، مهاربند واگرا، آنالیز پوشآور، مدلسازی دیوار برشی فولادی، پارامترهای لرزهای
فصـل اول
« طـرح مسئـله »
1-1- مقدمه
تاکنون سیستمهای متنوعی برای مقاومت در برابر بارهای جانبی (با دو زلزله) پیشنهاد شده و به کار رفتهاند که از جمله آنها میتوان به سیستم قابهای خمشی انواع سیستمهای مهاربندی و دیوارهای برشی را نام برد، مهمترین پارامترهایی که در انتخاب یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی دخالت دارند عبارتند از سختی، مقاومت بالا، شکلپذیری مناسب و همچنین جذب انرژی بالا توسط رفتار چرخهای یا هیسترزیس سیستم، با توجه به مشکلات رفتاری و سازهای در هر یک از سیستمهای مقاوم جانبی فوقالذکر که میتواند شامل موارد متعددی مانند مشکلات اجرایی، توجیه اقتصادی، اشغال حجم زیاد و… باشد. محققین و پژوهشگران همواره در پی یافتن سیستم ایدهآلی برای مقاومت در برابر بارهای جانبی بودهاند که علاوه بر اینکه دارای سختی و مقاومت بالایی باشد از شکلپذیری مناسبی نیز برخوردار بوده و بتواند انرژی وارده را به خوبی مستهلک کند. در این تحقیق به بررسی و مقایسه دو نوع از کارآمدترین این سیستمها یعنی دیوارهای برشی فولادی تقویت نشده و مهاربندهای واگرای برشی هشتی در قابهای خمشی (سیستمهای دوگانه) میپردازیم.
شکل 1-1- ساختمان در حال احداث با سیستم باربر جانبی دیوار برشی فولادی در ایالات متحده(راست) و کانادا (چپ)
1-2- بیان مسأله
یکی از سیستمهای جدیدی که برای مقابله با بارهای جانبی پیشنهاد شده سیستم دیوارهای برشی فولادی است، دیوار برشی فولادی یک ورق فولادی در عرض و ارتفاع دهانه است که به اعضای سختکننده افقی و عمودی متصل میگردد. علاوه بر سختی و مقاومت برشی بالای دیوارهای برشی فولادی این سیستم به لحاظ گستردگی اتصال ورق با قاب اطراف (عدم وجود یک اتصال متمرکز مانند سیستم مهاربندی) و شکلگیری تدریجی و یکنواخت تنش در ورق فولادی و قابلیت خوب تعدیل تنشها تا رسیدن به بار نهایی مورد توجه است. دیوار برشی فولادی به دو شکل تقویت شده و تقویت نشده اجرا میگردد. در حالت تقویت شده هدف جلوگیری از کمانش قبل از تسلیم برشی است و در حالت تقویت نشده اجازه داده میشود که ورق کمانه کند و هدف اینست که از ناحیه کشش قطری جهت حمل برش طبقه استفاده شود. در سالهای اخیر بیشتر دیوارهای برشی فولادی اجرا شده در آمریکا و کانادا به صورت تقویت نشده و در ژاپن به صورت تقویت شده بوده است، ولی با توجه به اینکه جوش دادن سخت کنندهها به ورق فولادی وقتگیر و پر هزینه است و همچنین در سالهای اخیر تحقیقات نشان داده است که دیوارهای برشی فولادی بدون سخت کننده نیز از شکلپذیری و کارایی خوبی برخوردارند لذا امروزه استفاده از دیوارهای برشی بدون سخت کننده توصیه میشود. در دیوارهای برشی فولادی با استفاده از ورقهای فولادی میتوان از پدیده پس کمانش مشابه تیر ورقها بدون هیچگونه خللی در پایداری استفاده نمود. سازههای مهمی با استفاده از سیستم دیوارهای برشی فولادی ساخته شده است و تحقیقات آزمایشگاهی و نظری انجام شده روی سیستم دیوارهای برشی فولادی همگی نشانگر آن است که سیستم مذکور در مناطق با لرزه خیزی بالا عملکرد مطلوبی دارد و رفتار سازههای اجرا شده با سیستم دیوارهای برشی فولادی در زلزلههای شدید مانند زلزله کوبه در سال 1995 میلادی و نورتریج در سال 1994 میلادی مطلوب بوده است.
سیستم دیگری که به علت خصوصیت شکلپذیری بسیار مناسب و همچنین سختی نسبتاً مناسب و تسهیلاتی که به لحاظ ایجاد بازشوها در فرم و نما معماری ایجاد میکند در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است، سیستمهای مهاربند برون محور میباشد. در حدود سال 1970 در ژاپن اولین بار نام سیستمهای برون محور توسط اشخاصی از قبیل فوجی موتو و همکاران در سال 1972 و تاناباشی و همکاران در سال 1974 با این نام به کار برده شد. در آمریکا اولین بار سیستم مهاربندی برون محور (واگرا) توسط پروفسور پوپوف و همکارانش در سال 1978 در دانشگاه برکلی کالیفرنیا مورد آزمایش واقع شد، پس از آن این سیستم به سرعت مورد توجه طراحان حرفهای قرار گرفت و اولین ساختمان که یک بانک 19 طبقه در ساندیگو کالیفرنیا بود با این سیستم ساخته شد. یکی از مهمترین مزایای این مهاربندها قابلیت مانور بسیار بالایشان از لحاظ مسائل معماری است. در این سیستم محل اتصال اعضای مهاربند به طور عمده در محل تلاقی تیر و ستون قرار نمیگیرد و در نتیجه از پیچیدگی محل اتصال جلوگیری میشود. در این سیستم قسمتی از تیر که بین عضو قطری تا ستونهای یا بین دو مهاربند قرار میگیرد و لینک یا پیوند نامیده میشود، دارای این خاصیت است که میتواند نیروهای مهاربندی از طریق خود به ستون یا عضو قطری دیگر انتقال دهد و نهایتاً نیروهای متعادلی را به مهاربند وارد سازد در واقع پیوند در اینجا مانند فیوز شکلپذیر عمل میکنند و خود مقادیر عمدهای از انرژی زلزله را جذب میکند. در واقع در یک طراحی درست برای سیستم واگرا این تیر پیوند است که باید با تشکیل مفصلهای خمیری تغییر شکلهای بزرگ غیرارتجاعی را تحمل کند (عناصر قطری باید طوری طراحی شوند که حتی در مقابل بارهای جانبی شدید هم کمانه نکنند) به همین علت طول پیوند و کم یا زیاد شدن آن نقش اساسی در رفتار سیستم برعهده میگیرد به طوری که با نزدیک شدن محل اتصال به اتصال تیر و ستون یا کوتاه شدن طول پیوند (پیوند برشی) سختی سیستم به مهاربندی هم محور نزدیک میشود و با دور شدن از آن یا بلند شدن طول پیوند (پیوند خمشی) سختی کمتر شده و در عوض انعطاف پذیری بیشتر میشود و سیستم به قاب خمشی شبیه میشود. در واقع سیستم واگرا ترکیب کننده سختی مناسب هم محور و شکلپذیری و قابلیت جذب انرژی بسیار خوب سیستم قاب خمشی میباشد. منحنی هیسترزیس این سیستم بیانگر حلقه های پایدار منظم و با سطح زیر منحنی بسیار خوب میباشد، لیکن نظر به آنکه از تیر پیوند در رفتار برش انتظار شکلپذیری بیشتری میرود توصیه میشود طول تیر پیوند طوری انتخاب شود که این رفتار حاکم باشد. استفاده از قابهای مهاربندی شده خارج از مرکز برای مقابله با زلزله این روزها مورد توجه بسیار قرار گرفته عملکرد شکلپذیر بسیار خوب این سیستم تحت بارهای تناوبی نسبت مستقیمی با تسلیم برشی تیر پیوند دارد بنابراین در پروسه طراحی تعیین طول بهینه پیوند و فراهم آوردن سخت کنندههای مناسب برای جان تیر از اساسیترین نکات است که شواهد حکایت از آن دارند که عملکرد تیرهای پیوند کوتاه از لحاظ استهلاک انرژی براساس زاویه حداکثر تغییر شکل و شکلپذیری حاصل بسیار بهتر از پیوندهای طویل میباشد و از بین اشکال مهاربندهای واگرا نیز مهاربندهای واگرای هشتی بسیار باصرفه میباشند زیرا علاوه بر شکل متقارن تیر پیوند به ستون متصل نمیباشد و به این ترتیب از هر مسئله محتملی که در ارتباط با اتصال تیر پیوند با ستون وجود دارد اجتناب میشود. با توجه به مقدمه بالا و اینکه هر دو سیستم ذکر شده فوقالذکر جدید و گران میباشند زیرا در سیستمهای دیوار برشی فولادی از ورق فولادی گسترده استفاده میشود و در سیستم مهاربند واگرا به منظور فعال کردن ظرفیت استهلاک انرژی پیوندهای برشی المانهای قطری سنگین مورد نیاز است که این المانهای سنگین فقط در هنگام اعمال بارهای جانبی شدید به کار خواهند افتاد احتیاج به بررسی و مقایسه رفتار لرزهای دو سیستم محسوس میباشد. در این تحقیق ابتدا به معرفی و بررسی کامل دو سیستم دیوار برشی فولادی و مهاربند واگرا میپردازیم، به مواردی که در آیین نامههای مختلف درخصوص این دو سیستم آمده است اشاره مینماییم به آزمایشات مختلفی که بر روی این سیستمها در مناطق مختلف جهان صورت گرفته است میپردازیم و نتایج حاصله را مورد بررسی قرار میدهیم، نمونههای اجرا شدهی این سیستمها در مناطق مختلف جهان را بررسی میکنیم و رفتار آنها را در مقابل زلزلههای رخ داده در عمل ارزیابی میکنیم، نحوهی اجرای این سیستمها در عمل و مزایا و نواقص هر یک از مورد بررسی قرار خواهیم داد. در ادامه این بررسی با توجه به اینکه تأمین سختی، مقاومت نهایی و شکلپذیری اهداف اصلی طراحی لرزهای سازهها میباشند و با توجه به اینکه مطالعه رفتار سازهها با روشهای مختلف از جمله روش دقیق و روش آزمایشگاهی و تجربی امکانپذیر است و یکی از روشهای مناسب که به علت سرعت و دقت بالا و هزینه کم نسبت به سایر روشها ارجحیت بیشتری دارد، تحلیلهای نرم افزاری میباشد، پس با توجه به امکانات موجود در این تحقیق از نرم افزارهای قدرتمند ایتبس، سپ 2000 و نرم افزار عناصر محدود فوقالعاده قدرتمند آباکوس جهت مدل سازی و تحلیل خطی و غیرخطی استفاده خواهیم نمود، و به این نحو عمل مینمایم که پس از طراحی ساختمانهای 1 تا 5 طبقه منظم به این نحو که تا حد امکان شرایط آییننامهها درخصوص آنها رعایت شود. با استفاده از نرم افزارهای شرکت سی.اس.آی[1] و با توجه به مفاد دستورالعملهای فما 356- فما 274 – فما 440 – ا
.ِتی.سی 19[2]- اِ.تی.سی 40[3] و نشریه 360 اقدام به انجام آنالیز پوشآور مینمایم و منحنیهای ظرفیت را به دست میآوریم، پس از به دست آوردن منحنیهای ظرفیت به کمک آنها و روشهای ارائه شده در دستورالعملها و روش پروفسور یوانگ اقدام به محاسبهی سختی- مقاومت نهایی- شکل پذیری- ضریب رفتار و میرایی سیستمها مینمایم و سپس نتایج را با هم مقایسه میکنیم. در ادامهی کار بعد از صحتسنجی نرم افزار آباکوس با استفاده از مدل یک طبقهی بِرمن و همکاران در فضای دو بعدی تنها دهانهی مهاربندی (یک دهانه) را مدل سازی مینمایم و آنالیز پوشآور را انجام میدهیم و با مقایسه منحنیهای پوشآور با همدیگر به بررسی امکان صحیح بودن نتایج حاصل از مرحلهی قبل میپردازیم، در نهایت به ارائه نتایج میپردازیم.
شکل 1-2- استفاده از دیوارهای برشی فولادی در ساختمان های کوتاه در ایالات متحده
1-3- اهمیت و ضرورت تحقیق
ضرورت و اهمیت این تحقیق در این امر میباشد، که با توجه به اینکه هر دو سیستم فوق الذکر متولد دههی 1970 میلادی میباشند لیکن درخصوص دیوارهای برشی فولادی و به ویژه در کشور ایران فعالیت آکادمیک و اجرایی زیادی صورت نگرفته است و در آییننامههای آن نیز اشارهای به آن نشده است و برای مهندسین و دانشجویان سیستم آشنایی نمیباشد، لیکن درخصوص سیستمهای مهاربندی واگرا تلاشهای بیشتری شده است، همچنین فعالیتهای مقایسهای صورت گرفته اگرچه بسیار مهم میباشند لیکن در مواردی میباشد که نتایج آن قابل پیشبینی میباشد، مانند مقایسه دیوار برشی فولادی و قاب خمشی لذا با توجه به گران بودن و نو بودن هر دو سیستم لازم است تا با محک خصوصیات لرزهای آنها بتوان با دانش و اطلاع بیشتری نسبت به انتخاب هر یک از آنها برای هر پروژه تصمیم گرفت.
1-4- اهداف تحقیق
1-4-1- اهداف کلی
هر دو سیستم دیوار برشی فولادی و مهاربند واگرا در اواخر دهه 70 میلادی متولد شدهاند و هر دو براساس مشاهدات بعد از زلزلهها از کارآمدترین سیستمهایی میباشند که جهت باربری جانبی و لرزهای سازهها به کار رفتهاند، همچنین اجرای هر دو سیستم گران و از سایر سیستمها پیچیدهتر است. در باب برتریهای هر دو سیستم فوقالذکر نسبت به سیستمهای متداول قاب خمشی و مهاربند هم محور بحثهایی صورت گرفته است، لیکن با توجه به مطالب ذکر شده لازم است تا رفتار لرزهای و عملکرد دو سیستم فوقالذکر در سازههای متداولتر (از یک تا پنج طبقه و به صورت جداگانه) مورد بررسی دقیقتر قرار گرفته و همچنین نسبت به هم سنجیده شوند و نتایج به عنوان معیاری جهت انتخاب نوع سیستم مناسب جهت باربری جانبی لرزهای در سازههای متوسط و کوتاه به مهندسین طراح و محاسب سازه ارائه گردد.
1-4-2- اهداف فرعی
به دست آوردن و آشنا شدن با مقادیر تقریبی پارامترهای لرزهای این دو سیستم و همچنین بررسی دقت روشهای مختلف مدل سازی در نرم افزارهای متعارف مهندسی عمران (ایتبس وسپ 2000) و امکان استفاده از این نرمافزارها جهت مدل سازی این سیستمها.
1-5- فرضیه های تحقیق
فرضیه اصلی تحقیق این میباشد که دیوارهای برشی فولادی تقویت نشده در حالت دوگانه با سیستم قاب خمشی رفتار لرزهای مناسبتری نسبت به سیستمهای مهاربندی واگرای برشی هشتی در حالت دوگانه با قاب خمشی دارند و فرضیه فرعی عکس این موضوع است.
1-6- تعریف واژهها، مفاهیم و متغیرها (نظری و عملیاتی)
در اینجا به تعریف تعدادی از واژههای پرکاربرد در این تحقیق میپردازیم، مسلماً تعریف سایر واژهها و مفاهیم و متغیرها در قسمتهای مربوطه و به طور دقیق ارائه شده است.
1- دیوار برشی فولادی تقویت نشده: عبارت از صفحهای فولادی است که میان المانهای افقی (تیرها) و المانهای عمودی (ستونها) واقع شده است و به کمک جوش یا پیچ با این المانها در تماس است.
2- مهاربند واگرای برشی هشتی: نوعی مهاربند واگرا است، که در آن طول پیوند کوتاه است به نحوی که رفتار قالب آن رفتار برشی است و شکل هندسی آن هشت شکل میباشد.
3- قاب خمشی ویژه: نوعی قاب خمشی است، که به واسطهی رعایت شدن پارهای ضوابط خاص آییننامهها امکان تغییر شکلهای زیاد و دوران قابل توجه در اتصالات فراهم میشود.
4- سیستمهای دوگانه: ترکیب سیستم قاب خمشی با مهاربندها و دیوارهای برشی میباشد، که در این نوع سیستم هر جزء متناسب با سختی آن سهم خود را از بار جانبی وارد شده به سازه دریافت و باید آن را به نحو ایمن تحمل نماید.
5- رفتار لرزهای: رفتار هر سیستم در مقابل بارهای جانبی وارد بر آن را رفتار لرزهای سازه مینامند که شامل پارامترهایی از قبیل، سختی، مقاومتنهایی، شکلپذیری، ضریب رفتار و ضریب میرایی میباشد.
6- آنالیز پوشآور: آنالیز استاتیکی غیرخطی میباشد، که از انواع آنالیز غیرخطی دیگر سادهتر بوده و براساس اعمال تدریجی بار جانبی بر سازه براساس یک الگوی مشخص و بررسی و مشخص کردن محل مفاصل تشکیل شده در اعضای مختلف و ترسیم نمودار ظرفیت سازه (بار جانبی- تغییر مکان مرکز جرم بام) میباشد.
7- آباکوس: نرم افزار اجزاء محدود فوقالعاده قدرتمندی است که توسط شرکت سیمالیا تولید شده است و به سهولت مدل سازی و کار کردن با آن نسبت به سایر نرم افزارهای اجزاء محدود معروف است، در این تحقیق از ورژن 1-10-6 این نرم افزار استفاده شده است.
8- نرم افزارهای شرکت سی.اِس.آی[4]: شرکت سی.اِس.آی (کامپیوترها و سازهها) دارای دو نرم افزار بسیار قوی و معروف و پرطرفدار در بین مهندسین عمران یعنی نرم افزارهای سپ 2000 و ایتبس میباشد. این نرم افزارها که از سال 1976 میلادی تولید شدهاند، دارای قابلیتهای فراوانی درخصوص آنالیزهای غیرخطی میباشند. در این تحقیق از ورژنهای 2-2-14 سپ و 0-7-9 ایتبس استفاده شده است.
9- منحنی ظرفیت: منحنی است که مقدار برش وارد بر سازه در هر لحظه در مقابل تغییر مکان یک نقطهی مشخص شده در سازه (معمولاً مرکز جرم بام) را نشان میدهد.
10- اجزاء محدود: یکی از روشهای حل عدد مسائل مختلف میباشد.
فصل دوم
« مروری بر ادبیات تحقیق »
2-1- بررسی نظریههای پیرامون موضوع تحقیق
پروفسور سعید صبوری قمی (دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی) مطالعاتی را برای مقایسه سختی و مقاومت نهایی سیستم دیوارهای برشی فولادی با سیستم مهاربندی همگرا از نوع x شکل (در قابهای ساده) انجام داد، و اینطور نتیجهگیری کرد که مقاومت نهایی و سختی دیوار برشی فولادی نسبت به سیستم مهاربندی x شکل با مهاربندهای لاغر و با مصرف فولاد یکسان تقریباً دو برابر بوده و همچنین در سیستم مهاربند x شکل که با مهاربندهای چاق طراحی گردیده بودند سختی دیوار برشی فولادی حدود 70 درصد و مقاومت نهایی آن حدود 15 درصد بیشتر به دست آمده و این عملکرد بسیار مناسب دیوارهای برشی فولادی را به این دلیل دانسته است که از تمام ظرفیت این سیستم به نحو مطلوبی استفاده میشود، به نحوی که با تسلیم یک نقطه از ورق نقطه دیگر عمل باربری را به عهده میگیرد. و این فرایند آنقدر ادامه مییابد تا تقریباً تمام ورق فولادی تسلیم شود. همچنین در مطالعاتی که دکتر محمد مویدیان (دانشگاه آزاد مشهد) و مهندس احسان یمینی انجام دادند و نتیجه آن به شکل مقالهای تحت عنوان “مقایسه رفتار لرزهای سیستم مقاوم جانبی دیوارهای برشی فولادی با قابهای خمشی” در ششمین کنگره ملی مهندسی عمران (اردیبهشت 1390 دانشگاه سمنان) انتشار یافت به این نتیجه رسیدند که سختی اولیه دیوار برشی فولادی بیش از ده برابر سختی اولیه قاب خمشی است و همچنین مقاومت نهایی دیوار برش فولادی بیش از سه برابر مقاومت نهایی قاب خمشی فولادی میباشد. در مورد دیوارهای برشی فولادی مقالهای که توسط پروفسور ابوالحسن آستانه اصل (استاد دانشگاه برکلی کالیفرنیا) در سال 2001 و تحت عنوان رفتار لرزهای و طراحی دیوارهای برشی فولادی منتشر شده مبنایی جهت بررسی و مطالعه رفتار دیوارهای برشی فولادی شد.
شکل 2-1- مدل های مورد بررسی توسط دکتر صبوری قمی
شکل 2-2- مدلهای مورد بررسی توسط دکتر مویدیان و مهندس یمینی
2-2- بررسی تحقیقهای انجام شده
2-2-1- بررسی تحقیقات تحلیلی انجام شده
از تحقیقات تحلیلی که توسط محققین مختلف و به وسیله نرم افزارهای مختلف انجام شده است میتوان به تحقیقات الگالی و همکاران در سال 1993 اشاره نمود. آنها از یک مدل اجزاء محدود برای بررسی نتایج مدلهای آزمایشگاهی سایر محققین استفاده نمودند، آنها صفحهی دیوار را با شبکهبندی 6×6 تقسیم نمودند و ضخامتهای دیوار را متناسب با مدلهای آزمایشگاهی 9/1 و 7/2 میلیمتر منظور نمودند و اقدام به اعمال بار جانبی به صورت یکنواخت بر مدل نمودند تا مفاصل پلاستیک در ستونها تشکیل شد. نتایج نشان داد که تغییر ضخامت در مقاومت تأثیر زیادی نمیگذارد، زیرا عامل تعیین کننده تسلیم ستونها بود. همچنین نتایج تحقیق که براساس معیار تسلیم وان میزز و تئوری پلاستیسیته انجام شده بود، حکایت از تخمین بالاتر ظرفیت و سختی این سیستمها نسبت به مدلهای آزمایشگاهی داشت، که این امر را به عدم مدل کردن ناصافیهای موجود در ورق و همچنین عدم امکان مدل کردن تغییر شکلهای بیرون صفحهای و ابعاد مش نسبت دارند. از تحقیقات جالب توجه دیگر در این خصوص به تحقیقات انجام شده توسط زو و همکاران در سال 1994 میتوان اشاره نمود. آنها اقدام به مدلسازی اجزاء محدود چهار مدل دوازده طبقه سه دهانه نمودند و نتیجه گرفتند که نوع اتصال تیر به ستون در منحنی ظرفیت سازه تأثیر زیادی ندارد این امر در مورد اتصال ورق به ستونهای پیرامونی نیز صادق بود. لذا یک حالت بهینه به این شکل توصیه نمودند که اتصال تیر به ستونها به صورت مفصلی باشد و ورق دیوار تنها به تیر جوش شود، با این کار به نحو قابل توجهی از برش موجود در ستونها میکاستند و احتمال گسیختگی برشی ناگهانی ستون را کاهش میدادند. در سال 2003 بهبهانیفرد و همکاران نیز اقدام به انجام مدلسازی اجزاء محدود دیوارهای برشی نمودند، آنها در مدلسازیهای خود پارامترهایی بدون بعد را تغییر میدادند و اثرات آن را بر روی دیوار برشی فولادی میسنجیدند. نتایج تحقیقات آنها حاکی بود که با افزایش نسبت طول به عرض دیوار از 1 به 2 تغییرات زیادی در رفتار دیوار رخ نمیدهد اما در صورتی که این نسبت کمتر از 1 شود هم سختی و هم ظرفیت برشی دیوار افزایش مییابد. همچنین از نتایج دیگر این تحقیق میتوان به این موارد اشاره نمود اگر عیوب خارج از صفحه دیوار بیشتر از باشد میتواند اثر زیادی بر روی سختی دیوار داشته باشد لیکن تأثیر زیادی بر روی ظرفیت برشی دیوار ندارد، آنها همچنین اثر لنگر واژگونی و بارگذاری ثقلی را نیز بر روی دیوار برشی فولادی مطالعه نمودند، که نتیجه گرفتند که لنگر واژگونی و بار ثقلی سختی، ظرفیت و شکلپذیری دیوار را کاهش میدهد. تحقیق دیگری در سال 1385 توسط سیدی و عابدی در مورد دیوارهای برشی فولادی یک طبقه و در نرم افزار اجزاء محدود صورت گرفت، آنها با تغییر نسبتهای لاغری اثر آن را بر روی دیوار بررسی نمودند، نتایج تحقیقات آنها نشان میداد که به علت وقوع حالت خرابی ترد استفاده از دیوار برشی فشرده مطلوب نیست لیکن با کاهش نسبت لاغری هم سختی و هم ظرفیت جذب انرژی پلاستیک دیوار افزایش مییابد. تحقیق جالب دیگری که میتوان به آن اشاره نمود تحقیق انجام شده توسط اقبالیان و عابدی در سال 1386 و به کمک نرم افزار انسیس بود آنها رفتار دیوارهای برشی تقویت نشده در سازههای بلند مرتبه را مورد بررسی قرار دادند، نتایج تحقیقات حاکی بود که در این سازهها علاوه بر دخالت نیروهای برشی، نیروهای خمشی نیز نقش عمدهای بازی میکنند، تنشهای خمشی اثر خود را بر نحوهی تشکیل میدان کششی نشان میدهند. آنها نشان دادند در سازههای بلند مرتبه تحت اثر تنش خمشی نیمی از دیوار در کشش و نیمی دیگر در فشار واقع میشد و این مقادیر با افزایش سبب میشوند دیوار به حد تنش کمانش خود برسد. پس از آن با افزایش تنش برشی، تنش به تنش بحرانی رسیده و میدان کششی در دیوار تشکیل میشود. این تحقیق حاکی از این است که روابط معمول به دلیل عدم لحاظ کردن خمش برای طراحی این دیوارها جوابگو نیست، لازم به ذکر است این محققان پیشنهاد نمودند که در دیوارهای برشی فولادی بلند مرتبه طبقات اول به صورت سخت شده باشند، تحقیقات این محققین در دیوارهای برشی 4 تا 30 طبقه صورت گرفت. ولادی و همکاران نیز در سال 1386 اقدام به مدلسازی یک دیوار برشی یک طبقه در نرم افزار آباکوس نمودند، نتایج این تحقیق حکایت از شکلپذیری بالای دیوار برشی و افزایش این پارامتر با زیادتر کردن ارتفاع دیوار در عرضی ثابت بود. عباسی و همکاران بر روی رفتار دیوارهای برشی دارای بازشو و پارامترهای مؤثر بر آن تحقیق کردند، در این مطالعه 8 مدل با بازشوهای دایرهای با شعاع 5/0 تا 2 و بازشوهای مستطیلی و مربعی با حداکثر مساحت 10% دیوار مورد مدلسازی در نرم افزار اجزاء محدود انسیس قرار گرفت، این مطالعه نشان داد با ایجاد بازشوی مربعی و افزایش ابعاد آن از میزان سختی، مقاومت و استهلاک انرژی دیوار کاسته میشود، لیکن شکلپذیری افزایش مییابد که با افزایش ابعاد بازشو کاسته میشود. همچنین دربازشوهای مستطیلی در صورتی که نسبت ارتفاع به عرض کمتر از 1 باشد دارای بیشترین مقدار سختی و شکلپذیری ممکن است در حالی که نسبت ارتفاع به عرض بیشتر از 1 باشد مقدار مقاومت و استهلاک انرژی دیوار در بیشترین مقدار ممکن است. در ادامهی تحقیقات واثقی، امیری و همکاران نیز بر روی اثر ایجاد بازشو بر روی دیوارهای برشی فولادی تحقیقاتی نمودند، آنها هم اقدام به مدلسازی در نرم افزارهای اجزاء محدود انسیس نمودند، نتایج این تحقیق حکایت میکرد در صورتی که سطح بازشو کمتر از
5/7 درصد سطح دیوار باشد تعبیه آن در دیوار اثری در سختی آن ندارد و در صورتی که ارتفاع بازشو به ارتفاع دیوار بیشتر از 6/0 باشد، آنگاه هر چه ارتفاع دیوار بیشتر شود سختی آن هم بیشتر میشود و در صورتی که بازشو سطحی از دیوار بین 5/7 تا 18 درصد را اشغال کند، هر چه عرض باز شو بیشتر شود سختی آن هم بیشتر میشود. تحقیق دیگری که در این خصوص میتوان به آن اشاره کرد تحقیقی است که در سال 1387 توسط بهنامفر و همکاران صورت گرفت، آنها دریافتند که با افزایش ابعاد بازشو در قاب یک طبقهای که در نرم افزار اجزاء محدود بامش 15×20 ایجاد کرده بودند از سختی و مقاومت دیوار کاسته میشود و این رابطه، رابطهای خطی است. کلیه محققین توصیه کردهاند که در اطراف بازشوها در دیوارها از سخت کنندههایی جهت جلوگیری از جاری شدن ورق در این قسمتها استفاده شود.
2-2-2- بررسی تحقیقات آزمایشگاهی انجام شده
در این قسمت نگاهی به مطالعات آزمایشگاهی درخصوص دیوارهای برشی فولادی میشود.
تاکاناشی و همکاران در سال 1973، 12 نمونه 1 طبقه و 2 طبقه را مورد آزمایش تناوبی قرار دادند، نمونهها در مقیاس بودند رفتار نمونهها بسیار شکلپذیر بود و زوایای نسبی جانبی حتی از 1/0 رادیان تجاوز نمود.
تیملر و همکاران در سال 1983 مدلهایی از دیوار برشی فولادی سخت نشده با مقیاس بزرگ را تحت بارگذاری یکنواخت و تناوبی قرار دادند نتایج حاکی از شکلپذیری بالا و اضافه مقاومت قابل توجه بود.
مدل آزمایشگاهی ترومپیچ و همکاران در سال 1987 که در مقیاس بزرگ ساخته و تحت بارگذاری تناوبی قرار گرفت نتیجه آزمایش حکایت از جذب انرژی بالا داشت.
شکل 2-3- نمونه آزمایش شده توسط BRUNEAU
یامادا و همکارانش نیز در سال 1992 اقدام به انجام آزمایشهای تناوبی بر روی دو نمونه دیوار برشی فولادی و مرکب در مقیاس نمودند نتایج حاکی از شکلپذیری خوب نمونهها داشت.
رابرتس و همکاران در سال 1992 با انجام 16 آزمایش شبه استاتیکی تناوبی بر روی نمونههایی با مقیاس کوچک دریافتند که تمام نمونهها از قابلیت شکلپذیری بالایی برخوردار بودهاند.
شکل 2-4- نمونه آزمایش شده توسط لوبل
کیسز و همکارانش در سال 1993 آزمایشهای بارگذاری تناوبی بر روی 6 نمونه 3 طبقه انجام دادند آنها اثرات ضخامت ورق و نوع اتصال تیر و ستون را بررسی کردند، و به این نتیجه رسیدند که اگر از صفحات لاغر استفاده شود ورق لاغر کمانش و سپس تسلیم میشود و مقاومت سیستم براساس تشکیل مفاصل پلاستیک در ستونها میباشد، لیکن در صورتی که از صفحات ضخیم استفاده شود تسلیم سیستم با ناپایداری ستونها رخ میدهد. و همچنین افزایش ضخامت ورق تأثیر زیادی در مقاومت ندارد، همچنین نوع اتصال خمشی و یا برشی تأثیر زیادی بر روی مقاومت سیستم ندارد زیرا اتصال ورق به المانهای مرزی در واقع خود نوعی اتصال خمشی قوی ایجاد کرده است. این آزمایشات در ایالات متحده صورت گرفت.
ناکاشیما و همکاران در ژاپن و در سال 1995 آزمایشاتی بر روی دیوارهای برشی فولادی با فولاد کم مقاومت ال. وای. اس[5] که تنش تسلیمی در حدود نصف فولاد نرمه 36A و کرنشی در حدود دو برابر آن دارد انجام دادند نتایج حاکی از ظرفیت اتلاف انرژی بالای این نوع دیوار است.
شکل 2-5- نمونه آزمایش شده توسط درایور
سوگی و همکاران در سال 1996 با انجام آزمایش بر روی 14 مدل با مقیاس و دو طبقه به بررسی رفتار دیوارها پرداختند که نمونهها دارای شکلپذیری مطلوب بودند.
نوبل و همکاران در سال 1997 در دانشگاه بریتیش کلمبیا 3 نمونه 1 و 4 طبقه را مورد آزمایش بار تناوبی و میز لرزان قرار دادند، نتایج حاکی از شکلپذیری بالا و اضافه مقاومت قابل توجه داشت لازم به ذکر است شکل نمونهها پس از آزمایش به حالت ساعت شنی درآمده بود.
درایو و همکاران در سال 1997 با انجام آزمایش بر روی یک نمونه 4 طبقه با مقیاس دریافتند که نمونه از شکلپذیری بالا و اضافه مقاومت قابل توجهی برخوردار است.
شوماخر و همکاران در سال 1999 با انجام آزمایش بر روی 4 نمونه دیوار به بررسی نوع رفتار اتصالات دیوار به المانها پرداختند و نهایتاً نتیجه گرفتند نوع این آیتم تأثیر زیادی بر روی گیسختگی نهائی دیوار ندارد. رضایی و همکاران در سال 1999 یک آزمایش میز لرزان بر روی نمونه 4 طبقه با مقیاس انجام دادند که نتیجه گرفتند مد حاکم ارتعاشی مداول میباشد.
شکل 2-6- نمونه آزمایش شده توسط آستانه اصل
آستانه اصل و همکاران در سال 2001 اقدام به مدلسازی در مقیاس یک دوم بخشی از هستهی مرکزی دادگستری سیاتل نمودند، آنها 2 نمونه 3 طبقه را ایجاد کردند و آنها را تحت بارگذاری تناوبی قرار دادند. نتایج آزمایشات حاکی از شکلپذیری بالا و مقاومت بالای نمونهها داشت.
بهبهانیفرد و همکاران در سال 2003 میلادی یک مدل در مقیاس واقعی 3 طبقه ساختند و آن را تحت بارگذاری تناوبی قرار دادند. نتیجه حاکی از شکلپذیری بالا، سختی بالا، اتلاف انرژی بالا، و حلقههای هیسترزیس پایدار بود.
برمن و همکاران در سال 2003 نمونه از ورق با مقاومت پایین ال. وای. اس[6] ساخته و تحت آزمایش تناوبی قرار دادند نتایج حاکی از شکلپذیری 12 تغییر مکان نسبی 7/3% و 90% سختی اولیه سیستم توسط دیوار برشی فراهم شد.
شکل 2-7- نمونه آزمایش شده توسط آستانه اصل بعد از آزمایش
ویان و همکاران در سال 2005 آزمایشات بارگذاری تناوبی شبه استاتیکی را بر روی 2 نمونه که به منظور کاهش ظرفیت اعضاء مرزی اقدام به کاهش سختی و مقاومت دیوار از طریق تعبیه 20 سوراخ گرد با قطر 20 سانتیمتر و تعبیه کنج در نمونه دوم در آن به عمل آورده بودند نمودند، آنها همچنین اقدام به اتصال آر. بی. اس[7] (کاهش یافته) تیر به ستون نمودند، نتایج حاکی از شکلپذیری بالای دیوار سوراخدار است، که موجب کاهش نیاز المانهای مرزی شده بود. لیکن از سختی دیوار کاسته شده بود، اما در نمونه که کنجهای آن برداشته شده بود تغییر زیادی در مقاومت دیده نشد نوع فولاد صفحه ال. وای. اس بود.
کو و همکاران نیز در سال 2008 اقدام به ساخت نمونهای 2 طبقه با مقیاس کامل جهت بررسی اثرات زلزله شدید بر روی دیوار برشی فولادی و تعمیر آن پرداختند، آنها اتصالات تیر به ستون را از نوع آر.بی.اس (کاهش یافته) انتخاب نمودند و نمونه را تحت بارگذاری دینامیکی و سپس تناوبی قرار دادند، نتایج حکایت از شکست جوش اتصال صفحه به صفحه اتصال در اطراف تیر در تغییر شکل نسبی 2/5 درصد بود.
شکل 2-8- نمونه آزمایش شده توسط آستانه اصل بعد از آزمایش از نمایی دیگر
صبوری قمی و همکاران در سال 2008 اقدام به انجام آزمایشاتی نمودند، قبل از اینکه به بررسی آزمایشهای صبوری قمی بپردازیم لازم است بعضی از مفاهیم تشریح شود.
شکلپذیری براساس تعریف اِ.تی.سی 24[8]: توانائی سازه برای تحمل تغییر شکل غیرارتجاعی بزرگ قبل از رسیدن به گسیختگی است.
(2-1)
که در آن ضریب شکلپذیری تغییر شکل غیرارتجاعی حداکثر جابه جایی حد تسلیم میباشد.
شکلپذیری براساس تعریف پوپوف: از نظر او ضریب شکل پذیری عبارت بود از نسبت تغییر شکل افقی حداکثر در یک طبقه مورد نظر به تغییر شکل نقطه تسلیم البته منظور از حداکثر تغییر شکل افقی عبارت از گردش غیرارتجاعی کل در طول یک و نیم تناوب کامل بود.
(2-2)
با توجه به موارد فوق صبوری و همکاران اقدام به تهیه دو نمونه در مقیاس با استفاده از فولاد پر مقاومت برای المانهای مرزی و فولاد کم مقاومت برای دیوار نمودند. مشخصات مصالح دیوار و المانهای مرزی به این شرح بودند، برای صفحهی داخلی و و برای ستونهای مرزی و و اتصالات در یکی از نمونه ها مفصلی و در دیگری گیردار بود. نتایج حاصل برای نمونه گیردار و و برای نمونه با اتصال مفصلی و بود.
خرازی و همکاران در سال 2005 دو نمونه یک طبقه با مقاومتهای مختلف صفحه جان و نسبت ارتفاع به عرض بزرگتر از 1 را مورد آزمایش قرار دادند که نتیجه حاکی از شکلپذیری قابل توجه نمونهها داشت.
شکل 2-9- جزییات ناپایداری ها در نمونه مورد آزمایش توسط آستانه اصل
2-3- چارچوب نظری تحقیق
2-3-1- مقدمه ای بر دیوارهای برشی فولادی و سیستمهای مهاربندی شدهی واگرا
در هر سازهای وظیفهی انتقال نیروی جانبی برعهدهی سیستمهای مقاوم جانبی تعبیه شده در آن است، یکی از سیستمهای کارآمدی که در این ضمینه معرفی شده است سیستمهای دیوار برشی فولادی میباشد، که از حدود سالهای 1970 در ژاپن و به صورت دیوارهای برشی سخت شده در ساخت سازههای بلند و با اهمیت و سپس در ایالات متحده به منظور بهسازی لرزهای سازههای موجود مورد استفاده قرار گرفت. سیستم کارآمد دیگری که بسیار مورد توجه و استفاده میباشد سیستمهای مهاربندی شدهی واگرا میباشد، در اوایل سالهای 1970 این سیستم به علت دارا بودن خصوصیات ممتاز هر دو سیستم قابهای خمشی و قابهای مهاربندی شدهی همگرا در ژاپن مورد استفاده قرار گرفت. تحقیقاتی که در سالهای 1978 تا 1989 توسط پروفسور پوپوف و همکارانش در دانشگاه برکلی کالیفرنیا بر روی این سیستم صورت گرفت، حکایت از کارآمدی بالای این سیستم داشت که باعث شد این سیستم در ایالات متحده به صورت گسترده مورد کاربرد قرار بگیرد. در بحثهای ذیل به بررسی هر کدام از سیستمهای فوقالذکر به صورت جداگانه میپردازیم. در ابتدا بحث را از دیوار برشی فولادی آغاز مینمایم.
2-3-2- مقدمه ای بر انواع دیوارهای برشی فولادی
از سال 1970 استفاده از دیوارهای برشی فولادی در مناطق با لرزهخیزی بالا مانند شهرهای مختلف کشور ژاپن و ایالات لرزهخیز ایالات متحده مانند کالیفرنیا و همچنین در برخی از قسمتهای بادخیز ایالات متحده و مناطقی مانند کالیفرنیا و مکزیک و همچنین برای بهسازی لرزهای سازههای موجود مورد استفاده قرار گرفت. این سیستم به صورت کلی از یک صفحهی نازک فولادی و المانهای مرزی شامل ستونها و تیرها تشکیل شده و وظیفهی آن به صورت کلی تحمل برش افقی طبقه و لنگر واژگونی حاصل از بارهای جانبی میباشد.
شکل 2-10- انواعی از دیوارهای برشی فولادی
انواع مختلفی از این سیستم ارائه شده است، مهمترین نوع این دیوارها، دیوارهای برشی فولادی سخت نشده میباشد که به ویژه در ایالات متحده و آییننامههای آن مورد توجه قرار گرفته است در این سیستم مقاومت فشاری صفحهی جان ناچیز بوده که باعث میشود کمانش برشی صفحهی جان در سطح پایینی از بارگذاری رخ دهد و بارهای جانبی بوسیلهی کشش قطری در صفحهی جان تحمل میشوند لذا اجزاء مرزی در این سیستم به گونهای طراحی میشوند که امکان ایجاد کشش قطری قابل ملاحظه در صفحهی جان ممکن گردد.
نوع دیگر سیستمهای دیوار برشی فولادی، سیستمهای با صفحهی جان سخت شده میباشند. در این نوع سیستمها ظرفیت کمانش برشی صفحهی جان را با تعبیه سختکنندههایی در صفحهی جان افزایش میدهند، این نوع سیستم، سیستمی قدیمیتر گرانتر و زمان بر میباشد. تحقیقات اخیر نشان داده است که سیستمهای دیوار برشی فولادی سخت نشده دارای رفتاری کارآمد و مطلوب میباشند، امکان تعبیه باز شود در این سیستم با سخت نمودن اطراف بازشو وجود دارد. هر چند در سیستمهای سخت نشده برای حفظ پیوستگی در عملکرد میدان کششی توصیه شده است که این بازشوها در میان دیوار کار شوند. راهحل دیگر ایجاد بازشو در دیوارها استفاده از تیرهای هم بند بین دو دیوار میباشد. نوع دیگر سیستمهای دیوارهای برشی فولادی سیستمهای مرکب میباشند، که در آنها صفحهی فولادی جان به وسیلهی بتن در یک طرف یا دو طرف آن سخت میشوند، که این امر باعث کاهش سختی و مقاومت لازم جهت اجزاء مرزی میشود. لیکن باعث بالا رفتن زمان ساخت و هزینهها و ضخامت دیوار میگردد. نوع دیگر سیستمهای دیوارهای برشی فولادی با ورق جان از نوع ال. وای. اس(تسلیم پایین) میباشند، این سیستم که به ویژه در ژاپن مورد توجه قرار دارد از یک ورق جان با نقطه تسلیمی در حدود نصف فولاد معمولی و با شکلپذیری بالاتر و افزایش طول نهایی تا 2 برابر فولاد معمولی تشکیل شده است. فولاد صفحه جان شامل 2 دسته 100 الوایاس[9] با مقاومت تسلیمی بین 80 تا 120 مگا پاسکال و 235 ال.وای.اس با مقاومت تسلیمی بین 215 تا 235 مگا پاسکال میباشد. این نوع فولاد نقش عنصر اتلاف انرژی را بازی میکند.
لیکن از بین سیستمهای فوقالذکر استفاده از سیستم دیوار برشی فولادی سخت نشده بسیار مطلوبتر و مورد توجه میباشد.
2-3-3- مزایا و معایب دیوارهای برشی فولادی
از مزایای این سیستم میتوان به موارد ذیل اشاره نمود.
1- شکلپذیری بالا به دلیل ظرفیت بالای کمانش که موجب میشود ظرفیت اتلاف انرژی این سیستم بالا برود.
2- سختی اولیه بالا که باعث کنترل تغییر مکانهای نسبی میشود.
3- کاهش فضای اشغال شده و وزن سازه و مزایای بالای معماری.
4- سرعت بالای نصب و کار شدن و کاهش هزینهها و عدم نیاز به مراقبتهای خاص.
5- در مقایسه با دیوارهای برشی بتنی بسیار سبکتر، کم حجمتر، بدون نیاز به مراقبت در هوای سرد و گرم و اجرای آن سریعتر میباشد.
6- امکان مدلسازی آن به وسیله نرم افزارهای متعارف مهندسی وجود دارد.
از معایب این سیستم میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
1- ایجاد ارتعاش هنگامی که در اطراف هستهی برشی یا داخل آن آسانسور تعبیه شده باشد.
2- ضعیف در برابر حریق است.
3- در سیستمهای بلند مرتبه اجزاء مرزی قوی مورد احتیاج خواهد بود.
4- پرسنل لازم جهت عملیات نصب به ویژه در صورت جوشی بودن باید آموزش دیده و متخصص باشند که ممکن است باعث بالا رفتن هزینهها شود.
2-3-4- نمونههایی از کاربردهای دیوارهای برشی فولادی
نمونه هایی از کاربردهای دیوارهای برشی فولادی به شرح ذیل میباشد.
در ژاپن:
در ژاپن از این نوع سیستم در سازههای تا ارتفاع 60 متر استفاده شده است، استفاده از این سیستم در ژاپن به 3 شکل میباشد:
1- سیستم دیوارهای برشی فولادی تقویت شده.
2- به صورت اجزایی با تسلیم شوندگی برشی که در آن صفحات به مقاومت برشی پلاستیک کامل خود میرسند و در آن صفحات به میانه تیر یا ستون متصل میشوند.
3- سیستم ستون واسطه که در آن صفحه برشی به میانه ستون متصل میشود.
شکل 2-11- پلان و نما ساختمان اداری 35 طبقه در کوبه ژاپن
لازم به ذکر است که در موارد 2 و 3 صفحه برشی به شکل یک میراگرهیسترزیس در هنگام طراحی به حساب میآید و هیچ بار ثقلی را تحمل نمیکند. از ساختمانهای کار شده در ژاپن با سیستم دیوارهای برشی فولادی میتوان به موارد ذیل اشاره نمود:
1- ساختمان اداری 20 طبقه در توکیو ژاپن:
این ساختمان اولین ساختمانی بوده است که از سیستم دیوارهای برشی فولادی در آن استفاده شده است. ساخت آن مربوط به سال 1970 بوده است و سیستم باربر جانبی آن در جهت طولی شامل ترکیب قاب خمشی (شامل 42 ستون محیطی) و دیوار برشی فولادی (به شکل H) و در جهت عرضی شامل دیوارهای برشی فولادی میباشد. ابعاد دیوارهای برشی فولادی سخت شدهای این سیستم شامل صفحات 7/3 در 75/2 متر با ضخامتهای 5/4 تا 12 میلیمتر میباشد.
شکل 2-12- ساختمان اداری 35 طبقه در کوبه ژاپن
2- ساختمان 53 طبقه در توکیو ژاپن:
ساخت این سازه مربوط به سال 1975 میباشد. سیستم این ساختمان به صورت قابهای خمشی محیطی (با 32 ستون قوطی) و 8 دیوار برشی فولادی سخت شدهی T شکل که در اطراف آسانسور و راه پله واقع شده بودند میباشد. ابعاد دیوارهای برشی 5 متر در 3 متر و با ضخامت 6 تا 12 میلیمتر میباشند.
3- ساختمان اداری 35 طبقه در کوبه در ژاپن:
این سازه در سال 1988 ساخته شده و در معرض زلزله 1995 کوبه قرار گرفته است، سیستم آن به صورت ترکیبی از قابهای خمشی و دیوارهای برشی به شکل ذیل میباشد، در سه تراز زیرزمین دیوارهای برشی به صورت بتنی میباشند، در دو تراز روی زمین دیوارهای برشی به صورت مرکب میباشند و در ترازهای بالاتر به صورت دیوارهای برشی فولادی سخت شده میباشند، پس از بازدید از این ساختمان پس از زلزله کوبه مشاهده شد آسیبهای وارده به سازه جزئی میباشند.
در ایالات متحده آمریکا:
در ایالات متحده استفاده از دیوارهای برشی فولادی عمدتاً به صورت دیوارهای برشی فولادی تقویت نشده و با جان لاغر مرسوم میباشد. در ذیل به نمونههای ساختمانهای مهمی که در این کشور با این سیستم کار شدهاند اشاره میشود.
1- هتل 30 طبقه در دالاس تگزاس ایالات متحده:
در دالاس بار جانبی حاکم جهت طراحی سازه بار باد میباشد، طراحی این سیستم در این ساختمان به مانند یک تیر ورق قائم صورت گرفت، در این سازه 30 طبقه که دارای ارتفاع 82 متر میباشد در جهت طولی از سیستم قاب مهاربندی شده فولادی و در جهت عرضی از دیوار برشی فولادی استفاده گردید. ضخامت صفحات فولادی به کار رفته 13 تا 29 میلیمتر بوده است.
2- بیمارستان 6 طبقه در لسآنجلس کالیفرنیا ایالات متحده:
در این بیمارستان در 2 طبقه اول از دیوار برشی به صورت بتن مسلح و در 4 طبقه بعدی از دیوار برشی به صورت فولادی سخت شده استفاده شده است. ابعاد دیوارهای برشی به صورت 5/7 متر در 65/4 متر و به ضخامت 15 تا 19 میلیمتر بوده است، این ساختمان تحت اثر زلزلههای 1987 و ایترو و 1994 نورتریج قرار گرفت، بررسی سازه بعد از زلزله نورتریج نشان داد که آسیبهای وارده به سازه به صورت آسیبهای غیرسازهای بوده است که یکی از دلایل آن سختی بالای سازه بوده است.
3- ساختمان دادگستری 22 طبقه در سیاتل واشنگتن ایالات متحده:
سیستم مقاوم جانبی در این سازه از یک هسته شامل 4 لوله بزرگ پر شده با بتن در 4 گوشه و دیوارهای برشی فولادی که با تیرهای هم بند به لولهها و قاب مهاربندی شده در سوی دیگر متصل میباشند تشکیل شده است این سازه در 22 طبقه بنا شده است.
4- برجهای کنترل ترافیک هوایی در ایالات مختلف ایالات متحده:
اداره امنیت پرواز فدرال ایالات متحده برای جلوگیری از انهدام این برجها در اثر هر نوع حوادث از قبیل انفجار و برخورد از دیوارهای برشی فولادی در برابر انفجار و ضربه استفاده نمود. در این سازهها از صفحاتی به ابعاد 3 در 6 متر استفاده شده و طراحی آنها با کمک تحلیل اجزای محدود تاریخچه زمانی غیرخطی در بارگذاری انفجار صورت گرفته است.
شکل 2-13- ساختمان دادگستری 22 طبقه در سیاتل واشنگتن ایالات متحده
2-3-5- کاربرد دیوارهای برشی فولادی در ایران
در ایران جهت بهسازی لرزهای یک ساختمان 12 طبقه با زیربنایی در حدود 12000 مترمربع که در مرکز تهران واقع بوده و در وایل سالهای 1350 ساخته شده بود از این سیستم استفاده گردید. در این ساختمان در راستای طولی از مهاربند برون محور و در راستای عرضی از دیوارهای برشی فولادی استفاده شده است. در این پروژه یکی از دیوارهای برشی فولادی به وسیله نرم افزار آباکوس[10] مدلسازی شد. در مدلسازی هر دو نوع رفتار غیرخطی هندسی و مصالح لحاظ شد. براساس تحلیل استاتیکی غیرخطی با الگوی بار مثلثی نتایج نشان داد که برش پایه در نقطه عملکرد با الگوی بار مثلثی 1600 تن و اتلاف انرژی 24 درصد بوده است. ضخامت صفحات به کار رفته 6 میلیمتر بوده است برای تقویت پی ساختمان از یک سرشمع مستحکم و 8 عدد شمع و از یک تیر قوی در بالاترین ارتفاع استفاده شد.