مدل‌سازی دیوارهای برشی کوتاه در دو مقیاس کوچک و بزرگ برای شبیه‌سازی رفتار چرخه‌ای آن‌ها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه عمران، واحد اردبیل، دانشگاه آزاد اسلامی، اردبیل، ایران.

2 دانشیار، پژوهشکده مهندسی سازه، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله.

چکیده

دیوارهای برشی بتنی مسلح کوتاه با نسبت ارتفاع به طول کوچک‌تر از 2، در ساختمان‌های کوتاه یا در طبقات پایین ساختمان‌های بلند یا در نیروگاه‌های هسته‌ای رایج‌اند. دیوارها با این تناسب هندسی، تغییرشکل برشی زیادی در مقایسه با تغییرشکل خمشی دارند. لذا در طراحی این دیوارها معمولاً مقاومت برشی حاکم خواهد بود. به‌همین ترتیب، پیش‌بینی پاسخ لرزه‌ای و به دنبال آن، دستیابی به طراحی این سازه نیاز به یک مدل‌سازی صحیح، کارا و جامع دارد که بتواند رفتار مشابه با واقعیت را از خود نشان دهد. در این تحقیق، پارامترهای تأثیرگذار در مدل‌سازی دیوارهای برشی کوتاه تحت بارهای جانبی در دو مقیاس کوچک و بزرگ براساس نتایج آزمایشات، راستی‌آزمایی و معرفی شده است. ابتدا مدل‌سازی با استفاده از یک نرم‌افزار اجزای محدود غیرخطی در مقیاس کوچک (نرم‌افزار Vector2) و سپس مدل‌سازی با نرم‌افزار کاربردی دیگری با توانمندی مدل‌سازی با مقیاس بزرگ (اپنسیس) صورت گرفته است. در نهایت، نتایج حاصل از این دو نرم‌افزار با نتایج آزمایشگاهی راستی‌آزمایی شده است. نتایج حاصل از بررسی‌های این مقاله نشان می‌دهد که نرم‌افزار اجزای محدود غیرخطی Vector2 دارای دقت بالایی در مدل‌سازی پاسخ دیوارهای برشی کوتاه می‌باشد؛ ولی در صورتی‌که نیاز به مدل‌سازی دیوار برشی کوتاه در مقیاس بزرگ و در کنار یک سازه سه‌بعدی باشد، به شرط نسبت هندسی مناسب ارتفاع به طول دیوار، توصیه به استفاده از نرم‌افزار اپنسیس می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Large and small-scale modeling of squat shear walls to simulate cyclic behavior

نویسندگان [English]

  • Parisa Sartaji 1
  • Abdoreza Sarvghad Moghadam 2
1 Department of Civil Engineering, Ardabil Branch, Islamic Azad University, Ardabil, Iran.
2 Structural Engineering Research Centre, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran.
چکیده [English]

Reinforced concrete squat walls with an aspect ratio less than 2 are prevalent in low-rise construction and at lower levels of tall buildings or nuclear power plants. They show a significant amount of shear deformation as compared to bending deformation. Shear strength governs the design of such walls. Prediction of seismic behavior, and followed by the design of these systems need an efficient modeling method. this study calibrates the effective modeling parameters of squat shear walls in small and large scales based on the test results. The modeling to be accomplished initially with non-linear finite element software on small scale (Vector2) and then with software by large scaleability (OpenSees), and the results were calibrated with test results. The study results show nonlinear finite element software has high accuracy in squat shear wall modeling. However, if a large-scale squat shear wall modeling along with a three-dimensional structure is required, on condition of a suitable aspect ratio, this paper is recommended to use OpenSees software.

کلیدواژه‌ها [English]

  • squat shear wall
  • modeling in small scale
  • modeling in large scale
  • nonlinear finite element

[1] Greifenhagen, C. (2006), “Seismic behaviour of lightly reinforced concrete squat shear walls”, Doctoral dissertation, Technische Universitat Dresden, Dresden.

[2] Kuang J. S., Ho,Y. B. (2008), “Seismic behavior and ductility of squat reinforced concrete shear walls with nonseismic detailing”, ACI Structural Journal, 105(2), 225-231.

[3] Dabbagh, H. and Foster, S. J. (2009), “Behavior of High-strength concrete squat shear walls subjected to reversed cyclic loading-an experimental study”, 8th International congress on civil engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran, May 11-13.

[4] Choi, C.S. (2006), “Improvement of earthquake-resistant performance of squat shear walls under reversed cyclic loads”, Key engineering materials, 324-325,535-538.

[5] Galal K. and EL-Sokkary H. (2008), “Advancement in modeling of RC shear walls”. The 14th World Conference on earthquake engineering, Beijing, China, October 12-17.

[6] Gulec, C.K., Whittaker, A.S. (2009), “Performance-Based Assessment and Design of squat reinforced concrete shear walls”, Technical Report MCEER-09-0010.

[7] Xiaolei,H., Xuewei,C., Cheang,J., Guiniu,M., & Peifeng W. ( 2008), “Numerical analysis of cyclic loading test of shear walls based on OpenSEES”, The 14th World Conference on earthquake engineering, Beijing, China.

[8] Mohamadi Darani, F., Sarvghad Moghadam, A. (2013), “Finite Element Analysis of Squat Concrete Shear Walls with Rectangular Section under Static Monotonic Loading”, Modares Civil Engineering journal, 13(3),113-123.

[9] Ghanizadeh, M., Sarvghad Moghadam, A., Farzam, M. (2016), “Effect of the reinforcement patterns on the seismic performance of the short shear walls”, Journal of Modeling in Engineering, 14(45), 79-92.

[10] Ghanizadeh, M., Sarvghad Moghadam, A., Farzam, M. (2017), “Effect of the axial force and material strength on the seismic behavior of the short shear walls”, Journal of Modeling in Engineering, 15(48), 125-137.

[11] Moghadam, H., Baradaran shoraka, M. (2006), “Seismic analysis of squat shear walls with openings“, 7th International Congress on Civil Engineering, Tarbiat Modares University,Tehran, Iran.

[12] Motamedi, B., Behnamfar, B. (2011), “Investigation of 3D Modeling Methods of RC Shear Walls “, 3rd National Conference of Concrete, Tehran, Iran.

[13] Tehranizadeh, M., Azizzadeh, Sh. (2009), “Comparison of Some Different Modeling Methods of Concrete Shear Wall Structures for Nonlinear Static and Dynamic Analysis“, 8th International Congress on Civil Engineering, Shiraz, Iran.

[14] Saghaeian, A. , Nateghi Elahi, F. (2011), “Comparison of different modeling methods in predicting nonlinear behavior of shear walls”, Research Bulletin of Seismology and Earthquake Engineering, 14(3), 11-26.

[15] Vecchio, F. J., Wong, P. S. (2002). “Vector2 & Frameworks user's manual”, http://www.civ.utoronto.ca/vector/software.html

[16] Mazzoni, S. (2006). “Opensees Command Language Manual”, http://Opensees.Berkeley.edu.

[17] Taucer F.F., Spacone E. ,Filippou F.C. (1991), “A Fiber Beam-Column Element for Seismic Response Analysis of Reinforced Concrete Structures”, Earthquake Engineering Research Center, College of Engineering, University of California, Berkeley, Report UCB/EERC-91/17.

[18] Orakcal, K., Massone, L.M., Wallace, J.W.(2006), “Analytical Modeling of Reinforced Concrete Walls for Predicting Flexural and Coupled–Shear-Flexural Responses”, Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Los Angeles, Report PEER 2006/07.

CAPTCHA Image