مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

مطالعه آزمایشگاهی تأثیر استفاده از GFRP بر رفتار محوری ستون‌های کوتاه فولادی دوجداره پر شده با بتن (CFDST)

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکترا، گروه عمران، واحد تفت، دانشگاه آزاد اسلامی، تفت، ایران
2 استادیار، گروه عمران، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران
3 استادیار، گروه عمران، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران
10.22065/jsce.2026.586628.4022
چکیده
این پژوهش آزمایشگاهی به بررسی رفتار فشاری محوری ستون‌های کوتاه فولادی دوجداره پرشده از بتن (CFDST) تقویت‌شده با یک لایه پلیمر تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) می‌پردازد. شش نمونه آزمایشی در دو گروه مرجع (CF0) و تقویت‌شده (CF1) با هدف ارزیابی تأثیر محصورسازی خارجی بر ظرفیت باربری نهایی، سختی سکانت، شکل‌پذیری، مکانیسم شکست و پاسخ پس از اوج بررسی شدند. نتایج نشان داد که یک لایه GFRP به‌طور مؤثری کمانش موضعی جداره فولادی خارجی را به تأخیر انداخته و تعامل ترکیبی بین لوله‌های فولادی و هسته بتنی را بهبود می‌بخشد. بر اساس داده‌های تجربی، نمونه‌های تقویت‌شده با یک لایه کامپوزیت به‌طور میانگین 94/10 درصد افزایش در ظرفیت باربری نهایی، ۷ درصد بهبود در شکل‌پذیری، 26 درصد افزایش جذب انرژی و 8/3 درصد افزایش در سختی سکانت نسبت به گروه کنترل نشان دادند. مکانیسم شکست در نمونه‌های تقویت‌شده با پارگی ناگهانی لایه GFRP آغاز گشت که بلافاصله با توسعه موج‌های کمانش در لوله فولادی خارجی دنبال شد؛ این امر بیانگر عملکرد محصورکنندگی مؤثر تا پیش از گسیختگی الیاف است. همچنین شاخص ارتقای عملکرد (PEI) جهت کمی‌سازی هم‌زمان بهبود در پارامترهای مکانیکی معرفی گردید. یافته‌های این تحقیق تأیید می‌کند که استفاده از یک لایه GFRP راهکاری کارآمد برای ارتقای عملکرد محوری ستون‌های CFDST بوده و داده‌های کاربردی ارزشمندی برای طراحی بهینه و بهسازی مقاطع مرکب در مهندسی سازه فراهم می‌آورد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Study of the Effect of Using GFRP on the Axial Behavior of Concrete-Filled Double Skin Steel Tubular (CFDST) Stub Columns

نویسندگان English

Mojtaba Bakhshaei Shahrbabaki 1
Mohammadreza Javaheri-Tafti 2
Mohammadreza Hamidian 3
1 Ph.D. Student, Department of Civil Engineering, Taft. C., Islamic Azad University, Taft, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Taft. C., Islamic Azad University, Taft, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Kerman. C., Islamic Azad University, Kerman, Iran
چکیده English

This experimental study investigates the axial compressive behavior of concrete-filled double-skin tubular (CFDST) stub columns strengthened with a single layer of glass fiber-reinforced polymer (GFRP). six specimens were tested across two groups—reference (CF0) and strengthened (CF1)—to evaluate the effects of external GFRP confinement on ultimate load-carrying capacity, secant stiffness, ductility, failure mechanisms, and post-peak response. The results indicate that the GFRP layer effectively delays local buckling of the outer steel tube and enhances the composite interaction between the steel tubes and the concrete core. Based on experimental data, the strengthened specimens exhibited an average increase of 10.94% in ultimate load-carrying capacity, 7% in ductility, 26% increase in energy absorption and 3.8% in secant stiffness compared to the control group. Failure in the strengthened samples initiated with the sudden rupture of the GFRP layer, immediately followed by the development of buckling waves in the outer steel tube; this highlights the effective confinement provided prior to fiber fracture. Additionally, a Performance Enhancement Index (PEI) was introduced to simultaneously quantify improvements in various mechanical parameters. The findings confirm that a single GFRP layer offers an efficient strategy for enhancing the axial performance of CFDST columns, providing valuable practical data for optimal design and retrofitting of composite sections in structural engineering.

کلیدواژه‌ها English

Concrete-filled double-skin steel tubular (CFDST)
GFRP
Axial compression
Local buckling
Composite columns
Strengthening

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 21 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 24 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 14 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 21 تیر 1405