افزایش ظرفیت باربری و جذب انرژی قابهای بتن مسلح با افزودن دیوار برشی فولادی

در ایران مدلسازی ها و تحقیقات انجام شده در مورد عملکرد دیوارهای برشی فولادی عمدتا در سازه های فولادی صورت گرفته است. در تحقیق حاضر ظرفیت باربری دیوارهای برشی فولادی در قابهای بتن مسلح تحت آنالیز استاتیکی افزاینده غیرخطی مورد مطالعه قرار گرفته است. به دلیل جذب انرژی، سختی زیاد و اجرای سریع دیوار برشی فولادی این عضو می تواند جایگزین بسیار خوبی برای سایر عناصر باربر جانبی در ساختمانهای جدید یا جهت بهسازی لرزه ای سازه های موجود باشد. بدین منظور قاب یک طبقه یک دهانه بتنی، همراه با دیوار برشی فولادی در نرم افزار ANSYS11 مدلسازی گردیده است. برای اعضای قاب از المان Solid و برای دیوار برشی فولادی از المان Shell استفاده شده است و سازه حاصل مورد تحلیل استاتیکی غیرخطی افزاینده قرار گرفته است و ظرفیت باربری جانبی آن محاسبه گردیده است. ورق به ضخامتهای 1/0 تا 6/0 سانتیمتر در سه حالت اتصال به قاب بتنی (اتصال کامل ورق فولادی به قاب بتنی، اتصال ورق فولادی فقط به تیرها و اتصال ورق فولادی فقط به ستونهای قاب) مدلسازی و مورد بررسی قرار گرفته است. با داشتن رابطه ظرفیت ورق در حالت اتصال کامل قاب و ورق، برای بدست آوردن ظرفیت دیوار برشی فولادی در حالت اتصال ورق فقط به تیرهای قاب، ضریبی پیشنهاد گردیده است.
افزایش چشمگیر ظرفیت باربری تا 7/7 برابر و کاهش تغییرمکان جانبی تا 77% تحت اثر باری نزدیک به هشت برابر ظرفیت نهایی قاب بتنی بدون دیوار برشی فولادی و افزایش میزان جذب انرژی تا 36/3 برابر (برای ورق به ضخامت 4/0 سانتیمتر در حالت اتصال کامل قاب و ورق فولادی)، حکایت از عملکرد مناسب این سیستم باربر جانبی دارد. در پایان جزئیات اجرایی برای اضافه کردن ورق فولادی به سازه بتنی موجود نیز ارائه شده است.