تأثیر سخت‌کننده‌های داخلی در عملکرد قائم و جانبی ستون‌های فولادی L و T شکل پرشده از بتن
محورهای موضوعی : آنالیز سازه - زلزله
محمدرضا جورابچی
1
(دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامسر)
محمد رضا اولیایی
2
(دکترای سازه، مدرس دانشگاه آزاد رامسر)
کلید واژه: عملکرد محوری و برشی, ﺳﺘﻮن CFST, مقطع L شکل, مقطع T شکل, سخت کننده داخلی,
چکیده مقاله :
ستون‌های فولادی پرشده از بتن با شکل خاص، به طور عمده ستون‌های L شکل، T شکل و شکل متقاطع، به عنوان ستون‌های منفرد یا به عنوان اعضای مرزی دیوار برشی استفاده شده و از نظر طراحی سازهای و به خصوص معماری مورد توجه بسیاری از محققان و طراحان قرار گرفته و به دلیل اجرای مناسب خود در اتصالات تیر، جدیداً در دنیا مورد توجه فزاینده‌ای قرار گرفته‌اند، با این حال این ستون‌ها با توجه به بارهای سنگین جانبی، شرایط ساختمان‌های مرتفع را برآورده نمی‌کنند که جای مطالعات بیشتر در خصوص افزایش عملکرد آن‌ها همواره وجود دارد. در این تحقیق از مقاطع فولادی با نورد سرد جهت سخت کنندگی، تقویت و یکسوسازی عملکرد محوری و برشی ستون‌های فولادی پرشده از بتن L شکل و T شکل استفاده شده است. متغیرهای تحقیق در این مطالعه سخت‌کننده‌های داخلی بین مقاطع ستون است که هدف اصلی این تحقیق بررسی عددی عملکرد محوری و برشی ﺳﺘﻮن فولادی پرشده از بتن با مقطع L شکل و T شکل با نرم‌افزار آباکوس می‌باشد، همچنین در این مطالعه مشخص می‌گردد که با اضافه کردن ورق‌های فولادی در فضای بین ستون‌ها، مقاومت، سختی و شکل‌پذیری محوری و برشی چه تغییری می‌کند. در مرحله اول، پنج ستون فولادی پرشده از بتن L شکل و پنج ستون T شکل که توسط صفحات فولادی داخلی طولی مختلف و لوله های فولادی تحت بارگذاری محوری، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته و در مرحله دوم، همان ستون ها به صورت جانبی تحت بارگذاری قرار می گیرند. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که ستون فولادی پرشده از بتن در مقطع T شکل، عملکرد بالاتری نسبت به مقطع مشابه L شکل دارند، ضمناً درصد رشد یا افت عملکرد نمونه‌ها نسبت به نمونه مبنا در مقاطع L و T شکل تقریباً مشابه یکدیگر است. همچنین نتایج تحقیق نشان می‌دهد که ایجاد سخت‌کننده در داخل مقطع باعث افزایش سختی و مقاومت محوری و جانبی ستون فولادی پرشده از بتن می‌شود و بخش فولاد سخت‌کننده تأثیر زیادی در عملکرد ستون‌های فولادی پرشده از بتن L و T شکل دارد به طوری که تقویت ستون‌های فولادی پرشده از بتن با این روش منجر به افزایش ظرفیت تحمل بار، افزایش نسبت رانش، شکل‌پذیری، جلوگیری از کمانش موضعی در دیوار فولادی و افزایش اتلاف انرژی می‌شود.
Steel columns filled with concrete with a special shape, mainly L-shaped, T-shaped and cross-shaped columns, are used as single columns or as boundary members of the shear wall, and in terms of structural design especially architecture, have been considered by many researchers and designers. Owing to their proper implementation in beam joints, they are receiving increasing attention in the world. These columns are often utilized in the residential and formal structures, however, due to heavy loads, such as those that may occur during severe earthquakes, they do not meet the requirements of high-rise buildings. There should always be more studies on the increasing of their performance. In this research, cold-rolled steel sections have been utilized for hardening, strengthening and straightening of the axial and shear performance of L-shaped and T-shaped steel columns filled with concrete. The research variables in this study are the internal stiffeners between the column sections, and the main purpose of this research is to numerically investigate the axial and shear performance of the concrete-filled steel columns with L-shaped and T-shaped cross-sections using Abaqus software. Also, in this study, it is determined that by adding steel sheets in the space between the columns, what kind of changes do axial and shear resistance, hardness, and ductility take? In the first stage, five L-shaped steel columns filled with concrete and five T-shaped columns by internal steel plates of different lengths and steel pipes under axial loading were analyzed numerically, and in the second stage, the same columns were loaded laterally and analyzed. The results indicate that the steel column filled with concrete in the T-shaped cross-section has a higher performance than the similar L-shaped cross-section, in addition, the percentage of growth or loss of performance of the samples compared to the base sample in the L-shaped and T-shaped sections is almost similar to each other. Also, the results exhibit that creating a hardener inside the section increases the stiffness and axial and lateral strength of the steel column filled with concrete. The hardening steel section has a great effect on the performance of L- and T-shaped steel columns filled with concrete so that reinforcing concrete filled steel columns with this method leads to an increase in load bearing capacity, increase in thrust ratio, ductility, prevention of local buckling in the steel wall and energy loss increases.
_||_