بررسی تأثیر نسبت توخالی و سخت کننده بر رفتار ستون های دوجداره فولادی پر شده با بتن (CFDST)

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی

3 کارشناس ارشد سازه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه علم و فرهنگ تهران

چکیده

ستون‌های دو جداره فولادی لوله‌ای پر شده با بتن در سازه‌هایی مانند پل‌ها، ساختمان‌های بلند مرتبه و دکل‌های انتقال برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. در مقاله حاضر، با استفاده از نرم‌افزار عناصر محدود ABAQUS، رفتار این نوع ستون‌ها با مقطع دایره و مربع در جداره داخلی و خارجی، با تغییر نسبت توخالی و همچنین با تغییر ارتفاع و ضخامت سخت‌کننده و تأثیر آنها بر شکل‌پذیری، ظرفیت باربری و تغییر شکل پلاستیک تحت بار محوری فشاری جزئی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی نشان داد، ظرفیت باربری و شکل‌پذیری ستون‌های دو جداره فولادی پر شده با بتن، تحت فشار محوری، با افزایش ضخامت سخت‌کننده و کاهش نسبت توخالی افزایش می‌یابند. افزایش تعداد و ارتفاع سخت‌کننده‌ها، به علت افزایش اثر محصور‌کنندگی حلقوی و درگیری بیشتر با بتن، باعث افزایش قابل توجهی در ظرفیت باربری و سختی ستون‌های دو جداره فولادی پر شده با بتن می‌شوند. همچنین هر چه سخت‌کننده ضخیم‌تر، دارای ارتفاع بزرگتر و تعداد سخت‌کننده بیشتری بوده و نسبت توخالی کوچکتر باشد، محدوده تغییرشکل پلاستیک جداره‌های فولادی و نقطه ماکزیمم تغییرشکل پلاستیک بزرگتر می‌شود. مشاهده شد استفاده از سخت‌کننده در این نوع ستون‌ها، باعث به تأخیر افتادن کمانش محلی می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hollow Ratio and Stiffeners Effects Concrete Filled Double Steel Tubes Behaviour

نویسندگان [English]

  • Amin Gholizad 1
  • Babak Shiri 2
  • Masoumeh Sadat Makkiabadi 3
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Mohaghegh Ardabili
2 MSc Student in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, University of Mohaghegh Ardabili
3 MSc in Earthquake Engineering, Department of Civil Engineering, University of Science and Culture Tehran
چکیده [English]

Concrete Filled Double Steel Tubes are mostly used in bridge piers, tall buildings, offshore and coastal structures and power transmission towers. Finite element analyses via ABAQUS software have been performed aiming to evaluate the strength, ductility and plastic deformation of CFDST columns with different hollow ration and stiffeners configurations. According to analyses results more strength and high ductility levels can be provided decreasing the composite section hollow and increasing stiffeners thickness. More stiffener plates with larger dimensions result in more strength and stiffness in composite columns due to increase in concrete confinement and adjoint interaction of steel and concrete. It also raises plastic deformation level of the columns and postpone the local buckling.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete filled double steel tubes
  • Hollow ratio
  • Stiffener
  • finite element analysis
 [1] Ho, J.C.M. and Dong, C.X.; “Improving strength, stiffness and ductility of CFDST columns by external confinement”; Thin-Walled Structures, No. 75 (2014) 18–29

 [2] Tao, Z. and Han, L. H. and Zhao X. L.; “Behaviour of concrete-filled double skin (CHS inner and CHS outer) steel tubular stub columns and beam-columns”; Journal of Constructional Steel Research, No. 60 (2004) 1129-1158

 [3] Huang, H. and Han, L. H. and Tao, Z. and Zhao X. L.; “Analytical behaviour of concrete-filled double skin steel tubular (CFDST) stub columns”; Journal of Constructional Steel Research66, No. 4 (2010), 542-555

 [4] Li, W. and Han, L.H. and Zhao, X. L.; “Axial strength of concrete-filled double skin steel tubular (CFDST) columns with preload on steel tubes”;Thin-Walled Structures, No. 56 (2012) 9-20

 [5] Lu, H. and Han, L. H. and Zhao, X. L.; ”Fire performance of self-consolidating concrete filled double skin steel tubular columns: Experiments”;Fire Safety Journal45, No.2 (2010) 106-115

 [6] ABAQUS. ABAQUS Standard User's Manual.; Version 6.12. Providence, RI (USA): Dassault Systemes Corp, (2012)

 [7]Yang, Y. U. and Han, L. H. and Sun, B.H.; “Experimental behavior of partially loaded concrete filled double-skin steel tube (CFDST) sections”; Journal of Constructional Steel Research, No. 71 (2012) 63-73

 [8] Han, L. H. and Yao, G. H. and Tao, Z.; “Performance of concrete-filled thin-walled steel tubes under pure torsion”; Thin-Walled Structure45, No.1 (2007) 24-36

 [9] Pagoulatou, M. and Sheehan, T. and Dai, X. H. and Lam, D.; “Finite element analysis on the capacity of circular concrete-filled double-skin steel tubular (CFDST) stub columns”;Engineering Structures; No.72  (2014) 102-112

 [10] Yang, Y. F. and Han, L.H.; “Concrete-filled double-skin tubular columns under fire”; Magazine of Concrete Research60, No.3 (2008) 211–222

 [11] Hu, H. T. and Su, F.C.; “Nonlinear analysis of short concrete-filled double skin tube columns subjected to axial compressive forces”; Marine Structures, No. 24 (2011) 319-337

 [12] Noh, S. Y. and Kratzig, W. B. and Meskouris, K.; “Numerical simulation of service ability, damage evolution and failure of reinforced concrete shells”; Computers and Structures, No. 81 (2003) 843-857