بررسی رفتار یک مقطع ارتقاء یافته ستونهای فولادی پر شده با بتن تحت بارگذاری چرخه ای

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشکدۀ فنی و مهندسی، گروه عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 استادیار دانشکدۀ فنی و مهندسی، گروه عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

10.22065/jsce.2021.309337.2601

چکیده

در سالهای اخیر، مزایای متعدد ستونهای جدار فولادی پر شده با بتن منجر به ترویج این مقاطع ستونها در سازه های خاص و با اهمیت زیاد مانند ساختمانهای بلند مرتبه، اسکله ها، پل ها و ... شده است. اصلی ترین عیب این نوع ستونها این است که لوله فولادی بدون پوشش بوده، بنابراین در برابر بارهای خارجی وارده به جداره فولادی همانند ضربه، انفجار، حریق و... بدلیل ضعف ایجاد شده در فولاد جداره قابلیت محبوس شدگی بتن از بین رفته و افت آنی مقاومت را در پی خواهد داشت. در این تحقیق یک مقطع جدید ارتقاء یافته با بهره گیری از شبکه فولادی داخلی طرح و معرفی شده که شبکه فولادی داخلی همراه با جدار فولادی خارجی بصورت دوجداره عمل نمو ده تا در صورت انهدام جدار فولادی خارجی شبکه فولادی داخلی مانع از انهدام هسته بتنی و افت ناگهانی باربری ستون شود. ستونهای با مقطع جدید و ستونهای با مقطع معمول در تحت اثر بار محوری و لرزه ای مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی با نتایج حاصل از تحلیل غیر خطی المان محدود این ستونها صحت سنجی شده و سایر ستونها با شبکه های فولادی داخلی متفاوت مدلسازی شده و بررسی مقایسه ای صورت گرفته است. در مقطع جدید پیشنهاد شده برای ستونهای جدار فولادی پر شده با بتن با بهره گیری از شبکه فولادی داخلی محصور شدگی بتن هسته افزایش یافته که به تبع آن افزایش ظرفیت باربری و مدت زمان خرابی پیش رونده این نوع از ستونها در مقابل بارهای ناگهانی وارده همانند ضربه و یا حریق را خواهیم داشت. نتایج حاصل از تحقیق موید افزایش قابل توجه مقاومت و شکل پذیری مقاطع ارتقاء یافته در مقایسه با مقاطع معمول می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation into the behavior of a upgraded section used for Concrete-Filled Steel tubular Columns (Upgraded CFT) Under Cyclic Loading

نویسندگان [English]

  • Hadi Barghlame 1
  • Adel Ferdousi 2
  • Seyed Arash Mousavi Ghasemi 2
1 Ph. D. Candidate, Department of Civil engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Numerous advantages of concrete-filled steel tubular (CFST) columns have led to the widespread of such column sections in highly important specific structures such as high-rise buildings, piers, and bridges in recent years. The major drawback of CFST columns is the uncoated steel tube, causing the loss of concrete confinement and sudden strength decline against external loads exerted on the steel tube such as impact, explosion, fire, and so on due to the weakness of it. A novel upgraded section designed and introduced using the internal steel mesh, acting as a double-skin tube along with the external steel tube to prevent the destruction of the concrete core and sudden decline of column load-bearing capacity by the internal steel mesh when the external steel tube was destructed. The columns with the newly designed section and those with the conventional section were tested under axial and seismic loads. The experimental results were validated by the results of the nonlinear finite element analysis of the columns. Other columns were modelled using different internal steel meshes, and the results were compared. In the novel section proposed for the CFST columns, concrete core confinement was improved by the internal steel mesh, leading to an increase in the load-bearing capacity and progressive collapse duration of CFST columns against sudden loads such as impact and fire. The results of the research confirm a significant increase in the strength and ductility of the upgraded sections compared to the usual sections.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete-filled steel tubular column
  • Cyclic load
  • Confinement
  • Lateral capacity
  • Upgraded section