مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی تأثیر استفاده از ضایعات لاستیکی بر رفتار ستون‌های فولادی پرشده با بتن

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 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.2026.598744.4116
چکیده
استفاده از مصالح بازیافتی نظیر تایرهای فرسوده در مقاطع مختلط، علاوه بر مزایای زیست‌محیطی، پتانسیل بالایی در بهبود عملکرد تغییرشکلی سازه‌ها دارد. هدف از این پژوهش، ارزیابی آزمایشگاهی رفتار فشاری محوری، شکل‌پذیری و مکانیزم شکست ستون‌های فولادی پرشده با بتن لاستیکی RUCFT)) و مقایسه آن با نمونه‌های حاوی بتن معمولی ("CFT" ) است. بدین منظور، دو گروه ستون آزمایشگاهی طراحی و تحت بارگذاری فشاری قرار گرفتند؛ با این تفاوت که در نمونه‌های "RuCFT" ، ۵ درصد از حجم شن (سنگدانه درشت) با ذرات لاستیک جایگزین گردید و سایر پارامترهای هندسی و مکانیکی ثابت ماند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که جایگزینی لاستیک به دلیل سختی پایین‌تر ذرات آن، منجر به کاهش ۵/۱۷ درصدی در ظرفیت باربری نهایی می‌شود. با این وجود، به دلیل انعطاف‌پذیری ذاتی ماتریس بتن لاستیکی و اثر محصورکنندگی لوله فولادی، ضریب شکل‌پذیری جابه‌جایی (μ) با ۳/۱۶ درصد افزایش به ۲۸/۲ رسید و جابه‌جایی نهایی نیز ۵/۲۵ درصد ارتقا یافت. ستون‌های RUCFT)) همچنین رفتار پسا-پیک بسیار پایدارتری ثبت کردند. بررسی‌ها نشان داد مکانیزم غالب گسیختگی در هر دو گروه مشابه بوده و شامل شکست برشی ۴۵ درجه هسته بتنی و کمانش موضعی رو به بیرون جداره فولادی است. همچنین مقایسه نتایج آزمایشگاهی با مقادیر محاسباتی حاصل از یوروکد ۴ نشان داد که ظرفیت محوری هر دو گروه نمونه به‌صورت محافظه‌کارانه برآورد شده است؛ به‌گونه‌ای که میانگین نسبت ظرفیت آزمایشگاهی به ظرفیت محاسباتی، یعنی، برای نمونه‌های CFTو RUCFT به‌ترتیب برابر با ۱۴/۱و ۲۵/۱ به‌دست آمد بنابراین، بتن لاستیکی می‌تواند گزینه‌ای مناسب برای بهبود عملکرد تغییرشکلی ستون‌های مرکب باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of Recycled Crumb Rubber on the Behavior of Concrete-Filled Steel Columns

نویسندگان English

Abbas Zare-bidaki 1
Mohammadreza Javaheri-Tafti 2
Mohammadreza Hamidian 3
1 Department of Civil Engineering, Taft. C., Islamic Azad University, Taft, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Yazd. C., Islamic Azad University, Yazd, Iran
3 Assistant Professor Department of Civil Engineering, Ke,C., Islamic Azad University, Kerman, Iran
چکیده English

Utilizing recycled materials, such as scrap tires, in composite sections offers environmental benefits and significant potential for enhancing structural deformability. This study experimentally evaluates the axial compressive behavior, ductility, and failure mechanisms of Rubberized Concrete-Filled Steel Tube (RUCFT) columns compared to conventional Concrete-Filled Steel Tube (CFT) specimens. Two groups of columns were designed and subjected to axial compression, with 5% of the coarse aggregate volume replaced by crumb rubber in the RUCFT specimens while all other parameters remained constant. The results showed a 17.5% reduction in ultimate load-bearing capacity due to the lower stiffness of rubber particles. However, the flexibility of the rubberized concrete matrix combined with steel-tube confinement increased the displacement ductility factor (μ) by 16.3% to 2.28 and improved ultimate displacement by 25.5%. The RuCFT columns also exhibited stable post-peak behavior. Both groups failed through diagonal shear cracking at approximately 45° in the concrete core, accompanied by outward local buckling of the steel tube. Despite the controlled reduction in strength, rubberized concrete enhanced the deformation and energy-absorption capacity of the composite columns. Comparison with Eurocode 4 showed conservative predictions, with mean Fm/Npl,Rd ratios of 1.14 for CFT and 1.25 for RUCFT column specimens under realistic axial loading conditions.

کلیدواژه‌ها English

Composite sections
CFT column
RUCFT column
ductility
recycled materials

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 09 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 06 شهریور 1405
  • تاریخ بازنگری 25 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 09 مهر 1405