Etude expérimentale sur les performances sismiques d'un froid

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 4486 (2023) Citer cet article

Pour les structures à ossature d'acier légères constituées de poutres en H en acier et de colonnes en acier formées à froid remplies de béton, des tests de comparaison des performances sismiques et des analyses de simulation numérique ont été effectués pour les charpentes nues et remplies. Les effets des panneaux muraux légers, du taux de compression axial et de l'épaisseur de paroi des sections en acier des colonnes sur les propriétés sismiques de la structure ont été étudiés. La rupture de la charpente nue était concentrée dans les fractures des soudures au niveau des joints poutre-colonne. Lorsque les panneaux muraux ont été encastrés dans le cadre, les dommages se sont concentrés sur les coins et les bords des panneaux muraux et sur les connecteurs. Les panneaux muraux ont considérablement amélioré la rigidité initiale du cadre, la dissipation précoce de l'énergie et la résistance, et le taux de dissipation d'énergie des panneaux muraux atteignait initialement 91 %. À mesure que le taux de compression axiale augmente, la résistance de la structure diminue considérablement. Sous chargement monotone, la résistance sur la structure avec un taux de compression axiale de 0,4 a été réduite de près de 44 % par rapport à la structure sans compression axiale. L'augmentation de l'épaisseur des parois des sections en acier des colonnes a augmenté la capacité portante de la structure, mais cette augmentation a diminué avec l'augmentation de l'épaisseur des parois.

Avec le développement rapide des bâtiments préfabriqués, l’application des structures en acier dans les bâtiments résidentiels augmente et la structure de l’enveloppe a retenu l’attention de l’industrie. La structure à ossature avec des panneaux muraux légers encastrés (c'est-à-dire un cadre rempli), composée de colonnes en acier formées à froid et remplies de béton et de poutres en acier en forme de H laminées à chaud, est principalement utilisée dans les bâtiments de faible hauteur dans les zones rurales à fort risque sismique. intensité des fortifications. Les dommages au châssis sont principalement contrôlés par la charge horizontale. Bien que l’effet de second ordre sous charge horizontale augmente les dommages d’une charpente, il a peu d’influence sur l’ensemble de la structure du bâtiment de faible hauteur.

Les chercheurs ont étudié les éléments de construction en acier à parois minces formés à froid1,2,3,4,5, notamment la résistance au cisaillement des murs, la capacité portante des éléments verticaux, la performance des planchers composites, les joints des colonnes de charpente murale et du plancher. poutre, les performances de connexion de la vis autotaraudeuse et les performances sismiques des structures, et les résultats montrent que ces structures ont de bonnes performances sismiques. Les performances des poteaux en acier à paroi mince formés à froid et des poutres composites6,7,8 ont également été étudiées et la formule de calcul de la capacité portante correspondante a été dérivée. La résistance au feu et la capacité de compression des colonnes composites en acier formées à froid remplies de béton9,10 ont été étudiées, et les colonnes composites ont présenté une plus grande résistance à la compression. Les chercheurs ont effectué de nombreux travaux sur les performances des structures à murs remplis11,12,13, et les propriétés sismiques des structures à ossature murale en béton recyclé ont été étudiées, tout comme celles des structures à ossature avec panneaux muraux légers. De plus, des tests sur table vibrante de structures à ossature avec panneaux muraux externes14 ont été effectués, et les performances d'action composite des panneaux muraux et des cadres15 ont été étudiées. Les recherches ci-dessus se sont principalement concentrées sur les performances au niveau des composants ou sur les performances sismiques des bâtiments en acier à parois minces formés à froid, principalement pour les bâtiments à plusieurs étages et de grande hauteur. Il y a eu peu d'études sur les performances sismiques des charpentes légères préfabriquées de faible hauteur adaptées aux zones rurales. Les performances sismiques des charpentes en acier léger composées de colonnes en acier à paroi mince formées à froid et de poutres en acier en forme de H nécessitent des recherches plus approfondies. De plus, l'influence des panneaux muraux légers intégrés et de leurs connexions sur les performances de ce type de cadre en acier léger nécessite encore des recherches plus approfondies.

40 mm, the displacement increment was 10 mm. The loaded system is shown in Table 5./p> 50 mm, the bearing capacity degradation curve of the SF specimen was relatively flat with little numerical variation, indicating that the bearing capacity of the specimen did not decrease much, and the specimen continued to bear load. When Δ < 50 mm, the degradation coefficient of the bearing capacity of the structure decreased rapidly, and the declining trends of the SF and SFW specimens were basically the same. Under negative loading, the degradation degree of the bearing capacity was smaller in the SFW specimen than in the SF specimen, reflecting the effect of the wall resistance on the horizontal load. Under forward loading, the difference between the bearing capacity degradation curves of the two specimens was small, and the middle parts of the curves overlapped. The main reason was that the wall was badly damaged and detached from the frame, which played a major role at that time. In the later stage of loading, the wall acted as an equivalent strut, but the effect was small because of the severity of its damage./p>