بررسی دیوار برشی فولادی بر اساس روش طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج

چکیده

دیوار برشی فولادی یک المان سازه ای فولادی جدید برای مقاومت در برابر بارهای جانبی بخصوص زلزله می باشد. رفتار این سیستم ها به دلیل فقدان روشی مناسب برای تحلیل و طراحی آنها به خوبی شناخته نشده اند. این امر منجر به الزامات طراحی محافظه کارانه ای می شود. روش پیشنهادی طراحی پلاستیک براساس عملکرد یک رویکرد سیستماتیک برای تحلیل و طراحی سازه ها ارائه می‌دهد. این روش با استفاده از تغییر مکان هدف و مکانیزم تسلیم بعنوان محدودیت های عملکردی، یک رویکرد قاعده مند برای تحلیل و طراحی این سیستم ها فراهم می کند. علاوه بر آن، براساس تغییرمکان هدف مناسب برای هر سطح خطر، عملکردی مطلوب در سطوح خطر متفاوت فراهم می کند. در این مطالعه، روش پیشنهادی با روش آئین نامه ای براساس دستورالعمل های ضوابط لرزه ای AISC برای طراحی یک ساختمان اداری 4 طبقه با دیوار برشی فولادی بعنوان سیستم مقاوم در برابر بار جانبی مقایسه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of steel plate shear walls based on performance based plastic design

نویسندگان [English]

  • Mohsenali Shayanfar 1
  • Alireza Raissi Dehkordi 1
  • Alireza Rezaeian 2
  • Ali Gohrrokhi 1
چکیده [English]

The steel plate shear wall (SPSW) system has emerged as a promising lateral load resisting system in recent years. However, seismic code provisions for these systems are still based on elastic force- based design methodologies. Considering the ever increasing demands of efficient and reliable design procedures, a shift towards performance based plastic design (PBPD) procedure is proposed in this work. The proposed PBPD procedure for SPSW systems is based on a target inelastic drift and pre-selected yield mechanism. The proposed procedure is tested on a four-story building with rigid connections. Three different designs are considered: (1) the code design (2) the DBE design and (3) the MCE design. In addition, the displacement profiles and the selected yield mechanism are also compared at target drift.

کلیدواژه‌ها [English]

  • steel plate shear wall (SPSW)
  • performance based design
  • plastic design
  • target drift
  • yield mechanism
مجتبی ازهری و رسول میرقادری، طراحی سازههای فولادی جلد چهارم مباحث طراحی لرزهای، انتشارات ارکان دانش، ایران، 1390 .[1]
[2] Thorburn, L.J., Kulak, G.L., and Montgomery, C.J. "Analysis of Steel Plate Shear Walls," Structural Engineering Report No. 107, Department of Civil Engineering, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada, 1983.
[3] Timler P.A. and Kulak G.L. "Experimental Study of Steel plate shear walls," Structural Engineering Report No. 114, Department of Civil Engineering University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada, 1983.
[4] سومین کنگره ملی ،» مقایسه رفتار دیوارهای برشی فولادی با فولاد معمولی ساختمانی و فولاد نرم « ، س. صبوری و ر. اسعد سجادی
مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، ایران، 1386 .
[5] Driver, R.G., Kulak, G.L., Elwi, A.E., and Kennedy, D.J.L. "Cyclic Test of Four-Story Steel Plate Shear Wall", ASCE, Journal of Structural Engineering, Vol.124, No.2, 1998, PP.112-120.
[6] Lubell, A.S. "Performance of Unstiffened Steel Plate Shear Walls Under Cyclic Quasi-static Loading", M.S. Thesis, Department of Civil Engineering, University of British Columbia, Vancouver, Canada, 1997.
[7] Chen, S. and Jhang, C. "Cyclic Behavior of Low Yield Steel Shear Walls", Thin Walled Structures, Vol. 44, 2006, PP. 730-738.
[8] Chao S-H, Goel SC, Lee S-S. "A seismic design lateral force distribution based on inelastic state of structures", Earthquake Spectra, 23: 3, 2007, PP. 547–569.
[9] Newmark NM, Hall WJ. "Earthquake Spectra and Design", Engineering Monographs on Earthquake Criteria, Structural Design, and Strong Motion Records, Vol 3, Earthquake Engineering Research Institute, University of California, Berkeley, CA, 1982.
[10] FEMA, Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures, FEMA 440, Federal Emergency Management Agency: Washington, DC, 2006.
[11] International Code Council (ICC), International Building Code, ICC, Birmingham, AL, 2006.
[12] ASCE, Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, SEI/ASCE 7- 05, American Society of Civil Engineers, Reston, VA, 2005.
[13] AISC, ANSI/AISC 341-10, Seismic Provision for Structural Steel Buildings, American Institute of Steel Construction Inc., Chicago, IL, 2010.
[14] Sabelli, R., and Bruneau, M., Steel Plate Shear Walls (AISC Design Guide # 20), American Institute of Steel Construction, Chicago, IL, 2007.
[15] Ghosh S., Adam F., and Das A. "Design of steel plate shear walls considering inelastic drift demand", Journal of Constructional Steel Research, 65, 2009, PP. 1431_1437.
[16] Berman, J. W., and Bruneau, M. "Capacity Design of Vertical Boundary Elements in Steel Plate Shear Walls", Engineering Journal, 45(1), 2008, PP. 55–71.
[17] Yang, Y.T. and Whittaker, A.S. "MCEER Demonstration Hospitals, Mathematical Models and Preliminary Analysis Results", Technical Report, Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research, Buffalo, NY, 2002.
[18] Sabelli, R., and Bruneau, M., Steel Plate Shear Walls (AISC Design Guide # 20), American Institute of Steel Construction, Chicago, IL, 2007.
[19] Open System for Earthquake Engineering Simulation (OpenSees), User Manual 2.2.0 availabale at http://opensees.berkeley.edu, 2010.
[20] Berman, J. W. "Seismic behavior of code designed steel plate shear walls", Engineering Journal., 33, 2011, PP. 230–244.