اهمیت استفاده از دیوارهای برشی کوتاه در ساختمانهای کم ارتفاع، نیروگاههای هستهای و طبقات پایین ساختمانهای بلند مرتبه می‌باشد. قطعات دیوار شکل گرفته به وسیلۀ بازشوهای در و پنجره نیز رفتاری مشابه دیوارهای برشی کوتاه دارند. رفتار غالب در اینگونه دیوارها رفتار برشی است. به دلیل پیچیده بودن مکانیسم انتقال برش در سازههای بتنآرمه، تحلیل اینگونه دیوارها مشکلتر از تحلیل دیوارهای لاغر است. همچنین تحت بارگذاری لرزهای حالات شکست متنوعی از خود نشان میدهند. بنابراین در تحلیل غیر خطی این دیوارها، به منظور پیشگویی رفتار لرزهای آنها، طراح با چالشهای بیشتری مواجه خواهد بود.
از این روی، با توجه به نیازی که به بررسی بیشتر در برخی جنبه های تحلیلی و رفتاری دیوارهای برشی کوتاه احساس می شود، در این تحقیق مطالعاتی بر روی دو جنبۀ مذکور، در سه بخش مجزا، انجام شده است. در ابتدا برای ورود به بحث، در بخش بر مطالعات گذشته، با جنبه های مختلف رفتار و مدلسازی دیوارهای برشی کوتاه آشنا خواهیم شد. سپس با هدف دستیابی به ابزاری مناسب برای تحلیل بر اساس عملکردِ اینگونه دیوارها، دست به مدلسازی و تحلیل چند نمونۀ آزمایشگاهی با کمک نرم افزار پر کاربرد تحلیلی المان محدود در این سازه‌ها خواهیم زد. پس از آن برای پاسخ گویی به این سئوال که چیدمان و آرایش میلگردهای المانهای مرزی و آرماتورهای قطری تا چه حد در رفتار لرزهای دیوارهای برشی کوتاه تأثیر گذار هستند، به تحلیل 11 مدل فرضی و بررسی نتایج حاصله از آن خواهیم پرداخت.
روابط مختلفی از سوی محققین یا آییننامه ها برای محاسبۀ مقاومت برشی دیوارها ارائه شده است. این روابط، تجربی و متغیرهای موجود در روابط و میزان تأثیر آنها متفاوت هستند. بعضی از محققین با گردآوری و مقایسۀ نتایج روابط موجود با نتایج آزمایشها، کارایی هر رابطه را بررسی کرده اند. مطالعاتی هم پیرامون به دست آوردن روابطی برای مدلسازی منحنی نیرو-تغییر مکان دیوارهای برشی کوتاه انجام گرفته است. در فصل بر مطالعات گذشته (فصل دوم)، نتایج تعدادی از جدید ترین مطالعات انجام شده در خصوص روابط محاسبۀ مقاومت
برشی و مدلسازی منحنی نیرو-تغییر مکان برای دیوارهای بتنی کوتاه شامل روابط و نتایج حاصله گردآوری شده است. همچنین به طور مختصر توضیحاتی در خصوص یکی از روشهای المان محدود غیر خطی برای تحلیل سازههای بتنآرمه که بر اساس تئوری میدان فشار اصلاح شده (وچیو و کالینز[1] 1986) توسعه داده شده است.
یکی از نیاز‌های اساسی در طراحی بر اساس عملکرد کنترل میزان خسارت وارده به سازه در طول زلزله می‌باشد که شناخت پارامترهای آسیب و پارامترهای مهم دیگر که در عملکرد پاسخ این دیوارها موثر می‌باشد خود گواه نیاز ایجاد ابزاری است که توانایی شناخت و شبیه سازی هرچه بهتر مکانیسم‌های شکست ترد و بی دوام مانند کشش قطری، فشار قطری، برش لغزشی که منجربه ایجاد پاسخ‌های پیچیده و غیر قابل پیش بینی می‌شود را داشته باشد احساس می‌شود. با افزایش توانایی نرم افزارها در تحلیلهای المان محدود غیر خطیِ المانهای صفحهای، تمایل به استفاده از آنها برای مدلسازی دیوارهای برشی افزایش یافته است. در خصوص دیوارهای برشی کوتاه به دلیل پیچیدگیهای بیشتر در مدلسازی، طراحان تمایل دارند در حین سادگی و سرعت در مدلسازی و تحلیل، تحلیلهای انجام شده از دقت خوبی برخوردار باشند به نحوی که شرایط مدلسازی با رفتار واقعی دیوار از انطباق و تقریب خوبی برخوردار باشند. نرمافزارهای تخصصیِ تحلیل المان محدود غیر خطی سازههای بتن آرمه و یا نرمافزارهای پرکاربرد در تحلیل سازههای ساختمانی دو گزینهای است که برای تحلیل این دیوارها وجود دارد. مسلم است که تمایل به استفاده از مورد دوم به دلیل سادگی و انعطاف بیشتر، بالا تر است؛ چون کاربر می تواند در مدلهای پیچیده و بزرگ که امکان مدلسازی در نرم افزارهای تخصصی وجود ندارد دیوار برشی کوتاه را در کنار سایر المانها مدل کند. به همین دلیل در فصل سوم با انتخاب نرم افزار ABAQUS به عنوان نرم افزاری قدرتمند و مطمئن که قابلیت و توانایی مدلسازی دیوارها به همراه جزئیات مربوطه را دارد سعی در یافتن پارامترهای کلیدی در مدلسازی این دیوارها و یافتن راهکارهایی برای تحلیل هرچه دقیقتر آنها شده است. برای اطمینان از صحت تحلیلها 2 نمونۀ آزمایشگاهی انتخاب شده و نتایج حاصل از تحلیل به همراه خروجی‌ها نرم افزار با نتایج آزمایشها مقایسه شده است. در انتخاب نمونهها سعی شده است تا جنبه های مختلف رفتاری دیوارهای برشی کوتاه مد نظر قرار گیرد. در فصل سوم پارامترهای کلیدی در مدلسازی این دیوارها مشخص و به گونه ای کالیبره شده تا نتایج تحلیل به نتایج آزمایش نزدیک شود.
المانهای مرزی در دیوارهای برشی بلند، باعث بهبود عملکرد لرزهای دیوار میشوند. اما در خصوص نحوۀ تأثیر آنها در دیوارهای برشی کوتاه مطالعات کمتری انجام شده است. به همین دلیل در فصل چهارم یک مطالعۀ پارامتری با بهره گرفتن از نرم افزار ABAQUS بر روی 11 مدل فرضی از دیوارهای برشی کوتاه و بلند انجام شده است. متغیرهای بررسی شده عبارتند از نسبت ارتفاع به طول دیوار، تمرکز میلگردهای قائم در لبه دیوار، تغییر در چیدمان میلگردهای افقی جان دیوار، میزان آرماتور طولی المان مرزی، میزان مقاومت حداکثر دیوار و تغییر شکل نظیر آن و مود گسیختگی دیوار از مهمترین پارامترهای پاسخ بررسی شده هستند. متغیرهای مذکور بر اساس نسبت ارتفاع به طول دیوار دسته بندی و نتایج تحلیل برای هر دسته به طور جدا گانه ارائه شده است. پس از آن نتایج حاصله با یکدیگر مقایسه شده است. در نهایت نتایج حاصله و پیشنهادات مربوطه ارائه شده است.
در فصل پنجم، به جمعبندی نتایج حاصل از مدل سازی و تحلیل نمونه‌های پیشنهادی پرداخته شده است
فرم در حال بارگذاری ...