بررسی عددی تاثیر استفاده از ستون فولادی پر شده با بتن بر رفتار چشمه اتصال در قاب فولادی

مهدی خوش وطن¹ علی ثقفی نیا²

1) گروه مهندسی عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران
2) موسسه آموزش عالي غيرانتفاعي جهاد دانشگاهي كرمانشاه، گروه عمران، كرمانشاه، ايران.

محل انتشار : هشتمین کنگره سالانه بین المللی عمران، معماری و توسعه شهری(8icsau.ir)
چکیده :
امروزه در کشورهای پیشرفته، استفاده از ستون‌های کامپوزیت بجای ستون‌های معمولی فولادی و بتنی، امری متداول شده است زیرا به علت عدم شکل پذیری کافی ستون‌های بتن‌آرمه و بنا به ملاحظات اقتصادی و کاهش منابع فلزات در جهان و با توجه به اینکه در کشورهای جهان سوم، منابع مالی کم بوده، و فولاد می‌تواند به‌عنوان مصالحی ارزشمند برای پیشرفت صنعت مورد استفاده قرار گیرد. لذا باید با روش‌هایی، مقدار مصرف فولاد را در سازه کاهش داده و علاوه بر آن با حداقل مصالح به حداکثر مقاومت و شکل پذیری رسید و با کاهش وزن سازه اثرات زلزله را کاهش داد. به‌منظور رسیدن به این هدف، یکی از سیستم‌های مناسب، استفاده از ستون‌های لوله‌ای پر شده با بتن (CFT ) است، که باعث کاهش فولاد مصرفی در عضوهای فشاری می‌شود در مقاله حاضر، رفتار اتصال در قاب فولادی با ستون پر شده با بتن مدلسازی و بررسی شده است. مقایسه بین قاب فولادی با و بدون ستون پر شده با بتن انجام گرفت. مدلسازی با نرم افزار المان محدود آباکوس انجام گرفت. ابتدا قاب های یک طبقه تحت بارگذاری تناوبی قرار گرفت و نمودار هیسترزیس نمونه ها با هم مقایسه گردید. نتایج نشان داد، قاب فولادی با ستون پرشده با بتن از نظر اتلاف انرژی رفتار بهتری به نسبت قاب فولادی دارد. مقدار جابجایی بامقاب های مختلف با ستون پرشده با بتن کمتر از جابجایی بام قاب فولادی بدست آمد که نشان از بهبود عملکرد قاب است. وجود بتن در ستون فولادی باعث افزایش ظرفیت باربری ستون تحت زلزله و بارتناوبی می شود. وجود بتن در ستون می تواند رفتار قاب را تا تحت تاثیر قرار دهد به نوعی که خرابی در ستون پرشده با بتن در محل چشمه اتصال رخ می دهد و ستون عمدتا رفتار مناسبی دارد اما در ستون فولادی تحت زلزله کمانش در ستون رخ میدهد. تماس و اندرکنش بین بتن و فولادی منجر به افزایش ظرفیت باربری ستون فولادی پر شده با بتن می‌گردد. همچنین تیجه گیری شد که پر کردن ستون فولادی با بتن از کمانش بتن به سمت داخل ستون جلوگیری نموده و کمانش موضعی جداره فولادی را به تعویق می‌اندازد.
کلمات کلیدی : ستون فولادی پرشده با بتن قاب فولادی رفتار لرزه ای کمانش شکل پذیری.