دانلود پایان نامه

به عبارت دیگر ستونها می توانند تحت نیروهای محوری بیشتر از آنچه توسط روش تیر ورق محاسبه شده اند قرار گیرند. در این صورت ارزیابی نیروهای ستون در دیوارهای برشی سخت شده باید براساس روش حد بالایی مقاومت ورق جان و نه مطابق با روابط تیر ورق انجام گیرد. بنابراین تنش های برشی که موجب ایجاد نیروی محوری در ستون می گردد چنین خواهد بود :
(2-27)
برای اطمینان از یک طرح محافظه کارانه ارزیابی مشابهی را می توان برای تعیین تنش های که به ستون اعمال می شود انجام داد ‏.
(2-28-الف)
(2-28-ب)
اتصال ورق پرکننده دیوار به اعضای مرزی باید براساس نیرو های مورد انتظار حاصل از میدان کشش ورق جان طراحی گردد.
با فرض قرارگیری زاویه کشش بین زوایای و هر دو زاویه می تواند در محاسبات منظور شود و طراحی باید شرایط نیرویی حاصل از هر دو زاویه را برآورده کند.
اتصالات پیرامونی دیوارهای برشی فولادی سخت شده که در آن ها وقوع کمانش برشی پیش بینی می شود باید از تاثیر کمانش ورق جان مصون باشند.

برخی از ساختمانهایی که در آنها از دیوار برشی فولادی استفاده شده است عبارتند از:
ساختمان 53 طبقه در ژاپن که در سال 1978 ساخته شد. هر پانل از دیوار های برشی دارای ارتفاع حدود 3 متر و عرض 5 متر است که به ستونهای فولادی توسط پیچ متصل شده اند.
هتل 30 طبقه در تگزاس که دارای قاب مهار بندی شده در امتداد طولی و دیوار برشی فولادی در امتداد عرضی است.دیوار های برشی فولادی در این ساختمان علاوه بر تحمل بارهای جانبی حدود 60% از بارهای ثقلی را نیز تحمل می کند.
یکی از ساختمانهایی که با استفاده از دیوار برشی فولادی ساخته شده است و پس از ساخته شدن در معرض یکی از شدیدترین زلزله ها قرار گرفته است ساختمانی 35 طبقه است که در شهر کوبه ژاپن قرار گرفته است. ای ساختمان در سال 1988 میلادی ساخته شده و در سال 1995 زلزله کوبه را تجربه کرد. در این ساختمان دیوارهای برشی در سه طبقه زیرزمین از بتن مسلح و در طبقات اول و دوم دیوار برشی مختلط و در طبقه سوم و بالاتر از دیوار برشی فولادی ساخته شده است. مطالعات انجام شده روی این ساختمان توسط فوجیتانی و همکارانش در سال 1996 نشان داد که خسارت وارده جزئی بوده و محدود به کمانش موضعی ورق های سخت شده فولادی در دیوار های برشی طبقه 26 و تغییر مکان جانبی دایمی در ان سقف به میزان 5/22 سانتیمتر در جهت شمال و 5/3 سانتیمتر در جهت غرب می باشد.
یکی از بلندترین ساختمانهایی که با استفاده از دیوار برشی فولادی ساخته شد یک ساختمان مسکونی 52 طبقه است و در سانفرانسیسکو که یکی از زلزله خیزترین نواحی ایالات متحده می باشد قرار دارد. پس از اتمام ساخت این ساختمان دارای 48 طبقه بالای سطح زمین و چهار طبقه در زیر زمین بود.
2-9-مروری بر تحقیقات گذشته
در طول سه دهه گذشته بررسی های صورت گرفته بر روی دیوار های برشی فولادی را می توان به دو دسته مشخص تقسیم کرد : دسته اول شامل آنهایی است که از کمانش ورق جان جلوگیری می شود. و دیگری اینکه مقاومت پس کمانشی ورق در نظر گرفته می شود. در گروه اول مطالعات انجام گرفته روی دیوار های برشی فولادی طوری بود که دیوار طرح شده تحت بارهای شدید جانبی کمانش نکند.
با پیروی کردن از ایده استفاده از مقاومت پس کمانش ورقهای فولادی، محققین در کانادا، آمریکا و انگلستان مطالعات اولیه متفاوتی انجام دادند. از سال 1970 تعدادی آزمایشات استاتیکی، رفت و برگشتی شبه استاتیکی و دینامیکی انجام شده روی مدلهای با مقیاس کوچک و بزرگ گذارش شده است. بر اساس نتایج بدست آمده از مطالعات مذبور، دلیل اساسی و منطقی برای استفاده از مقاومت پس کمانش، اثر میدان کشش و ظرفیت جذب انرژی پایدار پانل های فولادی به هنگام طرح سیستم اصلی مقاومت در برابر بار جانبی قابل قبول می باشد. در حالت کلی بار کمانش الاستیک بحرانی یک ورق معیاری واقع بینانه از ظرفیت یا مقاومت یا مقاومت نهایی آن نیست. در این بخش خلاصه ای از مطالعات و آزمایشات صورت گرفته روی دیوار های برشی فولادی ارائه شده است.
در مورد تاثیرات بازشو در دیوارهای برشی فولادی، مطالعاتی توسط چندین محقق انجام گرفته است. Sabouri  و  Roberts در انگلستان مطالعاتی در مورد پانلهای برشی فولادی انجام دادند. [11]در این مطالعات، نمونه ها بدون سخت کننده و دارای باشوهای دایره ای در مرکز ورق فولادی بودند. آنان ضریب کاهش () را برای تخمین مقاومت و سختی پانل بازشودار پیشنهاد نمودند که در آن () قطر سوراخ و ارتفاع پانل میباشد. سپس Sabouri در تحقیقات بعدی، ضریب اصلاح شده ()  را جایگزین ضریب پیش نمود که در آن مساحت سوراخ و مساحت ورق می باشد. همچنین مرکز تحقیقات زلزله دانشگاه  Buffalo در یک برنامه آزمایشگاهی مشترک با دانشگاه تایوان، تاثیر کاربرد فولاد با مقاومت تسلیم کم بر عملکرد دیوار برشی فولادی را مورد توجه قرار دادند.
 
در سالهای اخیر برای اطمینان از نحوه عملکرد لرزه ای دیوار های برشی فولادی تحقیقات آزمایشگاهی وسیعی انجام گرفته است که در ادامه به بخشی از آن میپردازیم.
2-9-1-تحقیقات آزمایشگاهی
پژوهشگران دانشگاه البرتا آزمایشات متعددی را تحت بارگذاری یکنواخت و چرخه ای بر روی دیوار های برشی سخت نشده انجام دادند. شکل (2-13) نمونه مورد آزمایش و نیز نمودار نیرو – تغییر مکان برای بارگذاری حالت یکنواخت را نشان می دهد. [12]
نمودار حاصل از آزمایش فوق بیانگر رفتار نرم وشکل پذیر و نیز مقاومت زیاد پس از تسلیم نمونه می باشد. نمونه مورد آزمایش دارای شکل پذیری بیشتر از 4 بوده است.
شکل 2-13 اولین آزمایش انجام شده در آزمایشگاه البرتا تحت بار استاتیکی
در شکل 2-14 نمونه مورد آزمایش تحت بارهای متناوب و نیز نمودار چرخه ای نیرو تغییر مکان نشان داده شده اند. در این آزمایش افزایش مقاومت پس از اولین تسلیم بیش از دو و میزان شکل پذیری 5/3 بدست آمد.