ارزیابی عددی رفتار چرخه ای ستون های فولادی پر شده با بتن با مقاطع چند ضلعی

ارزیابی عددی رفتار چرخه ای ستون های فولادی پر شده با بتن با مقاطع چند ضلعی

لوله های فولادی پر شده با بتن  (cfsts) به دلیل ظرفیت باربری خوب، قابلیت شکل پذیری بالا و ظرفیت اتلاف انرژی و همچنین مقاومت و سختی بالا تحت بارهای چرخه ای در مقایسه با لوله های توخالی فولادی معمولی در صنعت ساختمان سازی به طور فزاینده ای رایج شده اند.  در این پژوهش ارزیابی عددی رفتار چرخه‌ای ستون‌های فولادی پر شده با بتن با مقاطع چند ضلعی راستای اصلی مقاله است. روش تحقیق این مطالعات بر اساس اجزای محدود و با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شد.

برای اطمینان از صحت پاسخ های عددی، در گام اول نمونه ای عددی مطابق با نمونه آزمایشگاهی شبیه سازی گردید و نتایج صحت سنجی شده است. در گام بعد مطالعه پارامتریک بر روی رفتار چرخه‌ای ستون‌های فولادی پر شده با بتن با مقاطع چند ضلعی انجام گرفت که پارامترهای شکل هندسی مقطع ستون، ضخامت جداره فولادی، مقاومت فشاری بتن، نسبت نیروی محوری مورد بررسی قرار گرفتند.

شکل هندسی مقطع ستون 4، 6، 8، 12 ضلعی و دایره‌ای در نظر گرفته شد. ضخامت جداره فولادی 3، 4 و 5 میلیمتر، مقاومت فشاری بتن 20، 30 و 40 مگاپاسکال و نسبت نیروی محوری اعمالی به بالای ستون 0.1، 0.3 و 0.5 نیروی گسیختگی در نظر گرفته شده است. بارگذاری وارد شده به ستون‌های فولادی پر شده با بتن با مقاطع چند ضلعی بصورت دو مرحله ایی و در مرحله اول بار محوری فشاری و در مرحله دوم بار چرخه ای بصورت کنترل-جابجایی انجام گرفت.

بررسی نتایج نشان داد که  پارامتر شکل هندسی مقطع ستون زمانیکه از 4 ضلعی به دایره تغییر حالت دهد باعث افرایش حداکثری شاخص‌های سختی سکانتی، نیروی تسلیم، مقاومت نهایی، شکل پذیری و انرژی به مقدار 37، 36، 32، 64 و 71 درصد می‌گردد. میزان نسبت نیروی محوری اعمالی به سازه برای استفاده از حداکثر ظرفیت جانبی با توجه به مقادیر بررسی شده 0.3 توصیه و شاخص هندسه سطح مقطع بیشترین تاثیر را در مقاومت و شکل پذیری و استهلاک انرژی بدون هیچ تغییری را به همراه دارد.