رفتار درون صفحه‌ی قاب‌های فولادی دارای میان‌قاب‌های با مصالح مختلف؛ مطالعه‌ی پارامتری به روش اجزای محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

در سا‌‌‏ل‌های اخیر با گسترش فنّاوری‌های نوین در صنعت ساختمان، پانل‌های ساندویچی بتنی به تدریج جایگزین میان‌قاب‌های مصالح بنایی شده‌اند. در پژوهشِ حاضر رفتار لرزه‌ای درون صفحه‌ی میان‌قاب ساندویچی بتنی با میانقاب‌های مصالح بنایی مقایسه شده است. برای این منظور دو نوع میان‌قاب مصالح بنایی متداول شامل آجر فشاری و بلوک سبک بتنی (اتوکلاو) برای بررسی و مقایسه با رفتار پانل ساندویچ بتنی در قاب‌های فولادی در نظر گرفته شد. ابتدا مدل‌های اجزای محدودِ نمونه‌هایِ مورد مطالعه ایجاد و بر اساس نتایج آزمایشگاهی موجود، صحت‌سنجی شدند. سپس با درنظر گرفتن عوامل مؤثر بر رفتار جانبی قاب‌های میان‌پُر مانند نسبت بُعدی و تعداد دهانه، با ایجاد مدل‌های مشابه، مقایسه‌ی بین میان‌قاب‌های مصالح بنایی با میان‌قاب پانل ساندویچی انجام شد. نتایج نشان داد قاب میان‌پُر با پانل ساندویچی بتنی دارای سختی اولیه و مقاومت جانبی بیشتری نسبت به میان‌قاب‌های مصالح بنایی است؛ به طوری که سختی اولیه قابِ دارای میان‌قاب ساندویچی بتنی به ترتیب 1.90 و 2.95 برابر قاب میان‌پُر با آجرفشاری و بلوک بنایی اتوکلاو محاسبه شد. هم‌چنین حداکثر مقاومت جانبی قاب با پانل ساندویچی بتنی به ترتیب 1.48 و 1.80 برابر قاب با آجر فشاری و بلوک بنایی اتوکلاو بدست آمد. با مقایسه‌ی نتایج سه میان‌قاب مشخص شد اثر افزایش طول دهانه بر رفتار درون صفحه‌ی قاب در مورد میان‌قاب ساندویچی بتنی نسبت به دو نوع میان‌قاب مصالح بنایی محسوس‌تر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

In-plane Behavior of Steel Frames with Various Infill Materials; A Parametric Finite Element Study

نویسندگان [English]

  • Hamzeh Omidvar
  • Seyed Jafar Hashemi
  • Mahdi Yazdani
Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]

With development of new technologies in recent years, traditional masonry infills have gradually been replaced by modern one like Concrete Sandwich Panels (CSP). In the present paper, the seismic in-plane behavior of steel frame infilled with CSP has been compared with masonry-infilled frames. To this end, two widely used masonry infill types, i.e. clay brick and Autoclaved Aerated Concrete (AAC) block, were selected to investigate and compare with the behavior of CSP-infilled steel frames. First, numerical models were created through finite element (FE) method and then validated against experimental results for single bay bare and infilled frames. Afterwards, by considering the factors affecting the lateral behavior of infilled frames, i.e. the infill material, aspect ratio and number of spans, a parametric study was carried out on the infilled frames. The results showed that the steel frame infilled with CSP has higher initial stiffness and maximum lateral strength than masonry-infilled frames. The initial stiffness of the infilled frame with CSP was computed to be 1.90 and 2.95 times that of the steel frame infilled with brick and AAC block, respectively. Also, the maximum lateral strength of the CSP-infilled frame was 1.48 and 1.80 times, respectively, of the frame with brick and AAC block. The results of infilled frames with various aspect ratios displayed that the effect of increasing the span length on the in-plane behavior of the CSP-infilled frame is more significant than that of the masonry models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steel frame
  • In-plane behavior
  • Infill wall
  • Masonry
  • Concrete sandwich panel

مراجع

[1] Polyakov V. Masonry in framed buildings. Moscow: Gosudarstvennoe Izdatelstvo po Stroitelstvu I Arkhitekture; 1956. (Translated into English by Cairns GL).
[2] Govindan P, Lakshmipathy M, Santhakumar AR. Ductility of infilled frames. Journal Proceedings. 1986;83(4):567–76.
[3] Moghaddam HA, Dowling PJ. The state of the art in infilled frames. London: Imperial College of Science and Technology, Department of Civil Engineering; 1987.
[4] Saneinejad A, Hobbs B. Inelastic design of infilled frames. Journal of Structural Engineering. 1995;121(4):634–50.
[5] Mehrabi AB, Shing PB, Schuller MP, Noland JL. Performance of masonry-infilled R/C frames under in-plane lateral loads. Boulder (CO): University of Colorado; 1994. Report No.: CD/SR-94/6.
[6] Mohammadi M, Motovali Emami SM. Multi-bay and pinned connection steel infilled frames; an experimental and numerical study. Engineering Structures. 2019;188:43–59. doi:10.1016/j.engstruct.2019.03.028
[7] Asadzadeh SA, Mohammadi M, Attari NKA, Zareei SA. An experimental study on the effect of frame-to-wall connection type on the seismic behavior of steel frames infilled with autoclave-cured aerated concrete blocks. Advances in Structural Engineering. 2020;23(4):642–56. doi:10.1177/1369433219877789
[8] Bhat ZM, Singh Y, Agarwal P. Cyclic testing and diagonal strut modelling of different types of masonry infills in reinforced concrete frames designed for modern codes. Engineering Structures. 2024;317:118695. doi:10.1016/j.engstruct.2024.118695
[9] Hashemi SJ, Razzaghi J, Moghadam AA, Lourenço PB. Cyclic testing of steel frames infilled with concrete sandwich panels. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2018;18(2):557–72. doi:10.1016/j.acme.2017.10.007
[10] Hashemi SJ, Razzaghi J, Moghadam AS. Behaviour of sandwich panel infilled steel frames with different interface conditions. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Structures and Buildings. 2018;171(2):166–77. doi:10.1680/jstbu.16.00149
[11] Hashemi SJ, Razzaghi J. Comparative study on diagonal strut models for concrete sandwich panels in steel frames. Asian Journal of Civil Engineering. 2022;23:125–39. doi:10.1007/s42107-022-00416-0
[12] Hashemi SJ, Razzaghi J, Lourenço PB. In-plane behavior of concrete sandwich panels bounded by steel frames: A numerical analysis approach. International Journal of Civil Engineering. 2022;20:885–905. doi:10.1007/s40999-022-00705-4
[13] Yasemi K, Mirhosseini SM, Farahbod F, Salehi S, Zeighami E. Investigating the effect of stiffness of non-structural walls consisting of panels with polystyrene core and lightweight concrete coating in infill-steel frame interaction. Journal of Structural and Construction Engineering. 2023;10(5):129–43. doi:10.22065/jsce.2022.349661.2871 [In Persian]
[14] Ranjbar MJ, Hashemi SJ, Zakian P. Fundamental period of steel moment-resisting frames infilled with concrete sandwich panels. The Structural Design of Tall and Special Buildings. 2025;34(5):e70012. doi:10.1002/tal.70012
[15] Dassault Systèmes. ABAQUS Standard User's Manual. Version 6.14. Providence (RI): Dassault Systèmes Corp; 2014.
[16] Bolhassani M, Hamid AA, Lau AC, Moon F. Simplified micro modeling of partially grouted masonry assemblages. Construction and Building Materials. 2015;83:159–73. doi:10.1016/j.conbuildmat.2015.03.021
[17] Rahnavard R, Naghavi M, Aboudi M, Suleiman M. Investigating modeling approaches of buckling-restrained braces under cyclic loads. Case Studies in Construction Materials. 2018;8:476–88. doi:10.1016/j.cscm.2018.04.002
[18] Building and Housing Research Centre (BHRC). Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings. Standard No. 2800. 4th ed. Tehran (Iran): BHRC; 2013.
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار