توسعه مدل رفتار لرزه اي ديوار برشي فولادي تقويت شده با FRP

دكتري

در بخش اول پژوهش، با استفاده روش المان محدود و انجام تحليل‌هاي استاتيكي غيرخطي و چرخه اي (سيكلي) تاثير استفاده از الياف پليمري در مشخصه‌هاي رفتار كلي (مقاومت، سختي اوليه، شكل‌پذيري، قابليت جذب انرژي، سختي سكانتي و ميرايي چسبندگي معادل) و اندركنش قاب و ورق در سيستم‌هاي يك طبقه و چندطبقه ديوار برشي فولادي مطالعه و مقايسه مي‌گردد. در مطالعات، تاثير نسبت‌هاي مختلف طول دهانه به ارتفاع طبقه و ارتفاع سيستم‌ها و همچنين، جنس، زاويه قرارگيري و حجم (ضخامت يا تعداد لايه‌هاي) الياف مصرفي مورد توجه قرار مي‌گيرد. نتايج نشان مي‌دهد كه ورق و قاب نه تنها در طبقات مختلف از سيستم بلكه در طول ارتفاع يك طبقه از سيستم نيز با يكديگر اندركنش دارند. حضور الياف پليمري تقويتي نه تنها مقاومت و جذب انرژي ورق و كل سيستم ديوار برشي فولادي را بهبود مي بخشد، بلكه رفتار قاب را نيز تحت تاثير قرار مي‌دهد. با افزايش ارتفاع ديوار برشي فولادي، به دليل افزايش مشاركت تغييرشكل‌هاي خمشي در رفتار كلي، تدريجا از تاثيرگذاري الياف تقويتي در افزايش مقاومت سيستم كاسته مي‌شود. تغيير نسبت طول دهانه به ارتفاع طبقه مي‌تواند تاثير محدودي را در نسبت افزايش مقاومت سيستم‌هاي تقويت شده داشته باشد. استفاده از الياف تقويتي تاثير چنداني بر روي سختي اوليه سيستم ندارد، درحالي‌كه به جهت تاخير در توسعه تسليم در سطح ورق تاحدي سبب كاهش شكل‌پذيري مي‌شود. همچنين، استفاده از الياف تقويتي به‌ويژه در سيستم‌هاي با طول دهانه بزرگتر سبب افزايش سختي سكانتي مي‌شود، اما به دليل عدم تاثيرگذاري بر پديده تنگ‌شدگي لزوما سبب بهبود ظرفيت ميراكنندگي نمي‌شود. سپس در بخش دوم، تاثير استفاده از الياف پليمري با سه الگوي مختلف (شامل الگوهاي تمام صفحه، نوارهاي مجزاي موازي و قطري) در بهبود خصوصيات رفتار غيرخطي و سيكلي سيستم هاي يك طبقه و چند طبقه ديوار برشي فولادي با بهره گيري از روش المان محدود مورد مطالعه قرار مي گيرد. در مطالعات تاثير تغييرات عرض، ضخامت، جهت قرارگيري و جنس (شيشه يا كربن) نوارهاي الياف پليمري و همچنين تغييرات نسبت طول دهانه به ارتفاع طبقه سيستم ها در مقاومت، سختي اوليه، شكل پذيري و قابليت جذب انرژي مدل هاي مختلف ديوار برشي فولادي در نظر گرفته مي شود. نتايج نشان مي دهد كه با استفاده از الياف پليمري علي رغم آنكه مقاومت سيستم ها افزايش مي يابد، ليكن شكل پذيري سيستم ها بعلت تعويق در تسليم ورق تاحدي كاهش مي يابد و سختي اوليه نيز تغيير چنداني نمي كند. الگوي تقويت، جنس و حجم الياف مصرفي مي تواند بر روي مشخصه هاي رفتاري ، مود خرابي و نحوه گسترش آن در سيستم ها تاثير بگذارد. براي الگوهاي تمام صفحه و نوارهاي مجزاي موازي، استفاده از الياف در امتدادهاي نزديك به حوزه كشش ورق مي تواند حداكثر كارايي را از حيث مقاومت موجب شود. با افزايش نسبت طول دهانه به ارتفاع و درنتيجه افزايش اختلاف زاويه بين حوزه كشش ورق و امتداد قطري، بطور نسبي از كارايي الگوي تقويت قطري كاسته مي شود. همچنين، روابطي جهت تخمين مقاومت سيستم ديوارهاي برشي فولادي تقويت شده با الگوهاي مختلف از الياف ارائه شده است كه با نتايج تحليل عددي توافق مناسبي دارد.

195916

دانشگاه علم و صنعت ايران

جناب دكتر سيد علي اصغر حسين زاده

عمران/سازه

جناب دكتر محمد علي برخورداري