Investigazzjoni tal-effett tad-dettalji tal-kostruzzjoni modulari fuq l-imġieba laterali tal-ħitan ta' Shear ffurmati bil-kesħa tal-azzar

Introduzzjoni

F'dawn l-aħħar snin, l-effiċjenza strutturali u kost-effiċjenza, id-durabilità kif ukoll is-sostenibbiltà [1] żiedu l-użu tal-profili tal-azzar iffurmat fil-kesħa (CFS) f'ħafna pajjiżi kemm bħala elementi strutturali kif ukoll mhux strutturali [2]. Shear ħitan magħmula minn membri CFS (studs, binarji u imblokki) u miksija b'pannelli tal-injam jew partiċelli tas-siment (CP) huma waħda mis-sistemi li jirreżistu t-tagħbija laterali (LLRSs) adottati fil-kostruzzjoni tal-azzar ħafif [3]. Il-kodiċijiet ewlenin li bħalissa jiddefinixxu metodoloġiji għad-disinn tal-istrutturi CFS huma AISI S400 (2015) [4] u AS/NZS 4600 (2018) [5]. Madankollu, fis-suq attwali, il-binjiet modulari tas-CFS jistgħu jinkludu dettalji tal-kostruzzjoni li jistgħu jinfluwenzaw l-imġiba laterali tagħhom, u mhumiex koperti mid-dispożizzjonijiet tad-disinn laterali attwali u l-linji gwida għall-istrutturi tas-CFS [4]. Barra minn hekk, l-analiżi kumplessi u l-proċeduri tad-disinn relatati man-numru sinifikanti ta 'komponenti rqaq, li huma lokalment instabbli u juru diversi mekkaniżmi ta' falliment, jeħtieġu investigazzjoni avvanzata tal-imġieba laterali [6]. Għal dawn l-aħħar għoxrin sena, l-ittestjar fuq skala sħiħa ġie adottat fil-biċċa l-kbira biex jinvestiga l-imġieba tal-ħitan shear inkwadrati CFS taħt tagħbijiet laterali [7], [8], [9], [10], [11], li joħolqu l-bażi għal disinn u żvilupp tal-kodiċi.

Ittestjar virtwali (jiġifieri, simulazzjoni numerika) ġie adottat ukoll fil-biċċa l-kbira biex itejjeb is-sottostima tal-kapaċità strutturali tas-CFS u jbassar l-imġieba tagħhom f'kundizzjonijiet ta' tagħbija u komponenti strutturali li jvarjaw, sal-punt li issa jista' jitqies ta' importanza primarja għall-iskop tal-ottimizzazzjoni. il-prestazzjoni strutturali tal-bini inkwadrat tas-CFS, b'mod partikolari, fl-istadji bikrija tal-proċess tal-iżvilupp tal-prodott.

Matul l-aħħar għaxar snin, ġew iddedikati bosta sforzi għas-simulazzjoni numerika ta 'ħitan ta' shear inkwadrati CFS soġġetti għal tagħbija laterali monotonika u ċiklika (kważi-statika u dinamika). Il-mudell Stewart (1987) [12] tqies adattat għas-simulazzjoni tat-testijiet sperimentali mwettqa minn Nisreen Balh (2010) [13] fuq ħitan shear framed CFS, madankollu, id-deterjorazzjoni tas-saħħa osservata fir-riżultati tat-test ma kinitx ikkunsidrata. Martínez u Xu (2010) [14] ipproponew approċċ simplifikat, iżda preċiż, għall-immudellar ta' ħajt ta' shear framed CFS bl-użu ta' element ta' qoxra ta' 16-node bi proprjetajiet ġeometriċi u materjali ekwivalenti derivati ​​mill-proprjetajiet attwali ta' shear framed CFS. ħajt. Liu P. et al (2012) [15] adottaw il-mudell Pinching4 [16] żviluppat minn Lowes u Altoontash (2003) [17] sabiex jikkaratterizzaw l-imġiba ċiklika tal-ħitan shear miksija bl-injam tas-CFS; dan il-mudell ġie kkalibrat ibbażat fuq riżultati tat-test sperimentali u riproduċi l-imġieba isteretika bi preċiżjoni aċċettabbli (taħt id-differenza fil-mija 10). Ibbażat fuq l-istess mudell, mudelli 2- u 3-dimensjonali ġew stabbiliti minn Leng J. et al. (2017) [18] għal analiżi ta' storja ta' rispons dinamiku mhux lineari ta' sistemi CFS sħaħ (2-bini ta' sulari). Shamim and Rogers (2013) [19] simulaw l-istorja ta 'rispons mhux lineari ta' ħitan ta 'shear inkwadrati CFS b'żewġ sulari taħt tagħbija sismika bl-użu tal-mudell Pinching4 li ġie kkalibrat ibbażat fuq riżultati ta' testijiet dinamiċi mwettqa mill-istess awturi. Vigh et al. (2014) [20] żviluppat u kkalibrat mudell ta 'strut simplifikat bl-adozzjoni tal-mudell kostituttiv Ibarra-Medina-Krawinkler [21] biex jirrappreżenta l-loops isteretiċi li qed jiddeterjoraw ta' ħitan ta 'shear sheathed azzar korrugati CFS. Buonopane et al. (2015) [22] żviluppat protokoll ta' mmudellar ibbażat fuq il-kamin b'mod komputazzjonali effiċjenti fis-softwer OpenSees għal ħitan ta 'shear sheathed OSB-CFS. Żewġ mudelli isteretiċi li jqisu d-deterjorazzjoni tas-saħħa u l-ebusija kif ukoll il-qris, ġew żviluppati u implimentati fir-rilaxx uffiċjali tal-OpenSees (verżjoni 2.4.5 u ogħla) minn Kechidi u Bourahla (2016) [23] biex jissimulaw l-injam u l-injam tas-CFS. imġieba ta 'ħitan sheathed azzar taħt tagħbija laterali monotoniċi u ċikliċi. Ta 'min jinnota li s-simulazzjonijiet numeriċi kollha deskritti hawn fuq adottaw elementi ta' kolonna tar-raġġ biex jimmudellaw il-membri tal-qafas tas-CFS. Konsegwentement, il-buckling lokali u ta' distorsjoni jew il-kombinazzjoni tagħhom ma nqabdux. David Padilla-Llano (2015) [24] ippropona qafas numeriku għal ħitan ta 'shear framed CFS li jaqbad l-imġieba ċikliku mhux lineari ta' komponenti kritiċi inklużi membri tal-qafas (studs tal-korda) kif ukoll viti. Tekniki ta' mmudellar aktar avvanzati ttieħdu minn Hung Huy Ngo (2014) [25] permezz tal-adozzjoni tal-element SpringA f'ABAQUS biex jissimula l-imġieba ta 'shear tal-viti li jgħaqqdu l-kisi tal-OSB mal-membri tal-qafas CFS. Deverni et al. (2021) [26], [27] irreplika l-istess sforzi b'approċċ simplistiku ta 'immudellar tal-imġiba ta' shear tal-viti ta 'kisi għal CFS bl-użu ta' l-element CONN3D2 f'ABAQUS billi jassumi angolu kostanti bejn id-deformazzjoni tal-kamin u l-assi orizzontali globali madwar. il-livelli kollha tad-domanda laterali fuq il-ħajt shear. Barra minn hekk, mingħajr mogħdijiet ta 'un-u tagħbija mill-ġdid definiti, l-elementi SpringA u CONN3D2 jistgħu sempliċement jiġu adottati fis-simulazzjoni tal-imġieba laterali tal-ħitan ta' shear CFS taħt tagħbija monotonika. Il-mudell Bouc–Wen–Baber–Noori (BWBN) (1993) [28] intuża minn Nithyadharan u Kalyanaraman (2013) [29] biex jaqbad l-imġieba li qed tiddeterjora, f’termini ta’ deterjorazzjoni tas-saħħa u l-ebusija bi qris sever, li kienet osservati fil-qafliet bil-kamin bejn il-kisi u l-membri tal-qafas CFS taħt tagħbija ċiklika. Sussegwentement, il-mudell kostituttiv BWBN flimkien ma 'element ta' par tar-rebbiegħa orjentat b'mod varjabbli ġew implimentati f'ABAQUS bħala element tal-utent (UEL) biex jirreplika l-imġieba ċiklika tal-viti taħt domanda ta 'shear [30]. Fl-isforzi kollha ta' mmudellar deskritti hawn fuq, l-għan kien li jiġu replikati r-riżultati tat-testijiet fuq ħitan shear framed CFS konvenzjonali aktar milli jottimizzaw il-prestazzjoni strutturali ta' shear walls CFS framed b'dettalji ta' kostruzzjoni li mhumiex koperti mid-dispożizzjonijiet u l-linji gwida attwali tad-disinn laterali. .

L-innovazzjoni fl-istudju ppreżentat f'dan id-dokument hija li tikxef l-effett tad-dettalji tal-kostruzzjoni modulari fuq l-imġieba ta 'ħitan ta' shear gwarniċi CFS mgħobbija lateralment u biex tottimizza l-mudell tal-viti u l-effikaċja tat-tqassim tal-kisi f'dan l-LLRS. Għalhekk f'dan id-dokument, l-ewwel testijiet sperimentali fuq viti kisi għal CFS (Taqsima 2) u testijiet tat-tensjoni fuq membri tal-qafas CFS (Taqsima 3) huma ppreżentati biex jikkaratterizzaw il-komponenti bażiċi tal-ħitan shear taħt investigazzjoni. Huwa propost protokoll ta 'mudellar avvanzat fit-Taqsima 4, li juża molol radjali b'kurvi tas-sinsla derivati ​​b'mod sperimentali implimentati f'UELs, biex jimmudellaw l-imġiba ta' shear tal-viti ta 'kisi għal CFS, filwaqt li jikkunsidra d-deformazzjoni tal-membri tal-qafas tal-ħajt shear. Il-protokoll ta' mmudellar propost huwa vvalidat bl-użu ta' riżultati li ġejjin minn testijiet sperimentali mwettqa mill-awturi [31], fejn inkiseb qbil tajjeb. Sussegwentement, jiġi vvalutat l-effett ta 'dettalji addizzjonali li huma komunement adottati fil-kostruzzjoni modulari CFS u jmorru lil hinn mill-ambitu tad-dispożizzjonijiet tad-disinn laterali attwali (5 Studju parametriku, 6 Evalwazzjoni tad-domanda tal-shear tal-kamin, 7 Tqabbil mal-kodiċi tad-disinn). Id-dettalji ewlenin jinkludu: (i) preżenza ta’ travi tar-reġistri ta’ l-art u tas-saqaf fuq il-wiċċ ta’ ġewwa tal-ħajt shear, (ii) bordijiet ta’ kisi li għandhom daqsijiet differenti mill-ħajt ta’ shear globali u għalhekk il-preżenza ta’ ħjatat kemm vertikali kif ukoll orizzontali, (iii) ) użu ta 'bordijiet tal-partiċelli tas-siment (CP) fl-istrixxa ta' isfel tal-ħajt tal-shear u (iv) spazjar tal-kamin differenti fl-istrixxi ta 'fuq u ta' isfel mill-parti tan-nofs tal-ħajt tal-shear. Fl-aħħar nett, ġew stabbiliti regoli għall-ottimizzazzjoni tal-mudell tal-viti u l-effikaċja tat-tqassim tal-kisi fl-LLRS deskritt hawn fuq.