بررسی عددی سازوکار خرابی پیش رونده قاب های فولادی دارای ستون های جعبه ای پر شده با بتن (CFST)

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران

2 عمران ، عمران،دانشگاه سمنان، شهر سمنان ، ایران

doi
10.22065/jsce.2021.265113.2321
چکیده

خرابی پیش‌رونده به‌صورت گسترش یک گسیختگی موضعی آغازین از یک المان به المان دیگر که در نهایت منجر به فروپاشی کل سازه یا بخش بزرگی از آن می‌شود، تعریف می‌گردد. این پدیده‌ می‌تواند موجب آسیب‌های موضعی در عناصر سازه‌ای شود که در پی‌آیند آن خرابی پیش‌رونده‌ی حاصل ممکن است تلفات گسترده و خسارات قابل توجّهی را ایجاد کند. شکل‌پذیری، پیوستگی و میزان توسعه‌پذیری سازه جزو پارامترهایی‌اند که نقش مهمّی را در کاهش چنین پیامدهایی بازی می‌کنند. در این پژوهش، یک قاب فولادی چهار دهانه، دارای ستون‌های جعبه‌ای فولادی پر شده از بتن (CFST)، به‌صورت مقیاس شده تحت حذف ستون میانی مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، سازکارهای خرابی پیش‌رونده تحت این سناریو حذف ستون بررسی گردید. این کار به کمک روش اجزای محدود در نرم‌افزار آباکوس صورت گرفت. این کار با بررسی اثر اعمال ورقِ تقویّتی پشت‌بند، تقویّت ماهیچه‌ای و نبشی زاویه‌دار، روش مقطع کاهش‌یافته‌ی بال و جان و کابل‌های پس‌تنیده‌ی FRP همچنین تحلیل حسّاسیّت به این قاب دنبال شد. یافته‌ها نشان دادند که در میان روش‌های پادفروریزش پیشنهادی، بیشترین مقاومت تسلیم به روش نبشی‌زاویه‌دار با 24/140 کیلونیوتن، مقاومت نهایی به ورق پشبند با 6/259 کیلونیوتن و نسبت شکل‌پذیری به روش مقطع کاهش‌یافته‌ی بال به میزان 16/21 اختصاص دارد. با این همه، در یک مقایسه‌ی همه‌جانبه، روش افزودن ورق پشبند بهترین روش پادفروریزش به‌دلیل پرهیز از آسیب به ستون‌ها شناخته شد. افزون بر این، تغییر مقاومت فشاری و کششی بتن اثر چندانی بر رفتار قاب در خرابی پیش‌رونده نداشت. همچنین، قاب با ستون‌ها بدون بتن دارای نسبت شکل‌پذیری کمابیش 3 برابر بیشتر از حالت SRCT است هرچند که مقاومت تسلیم قاب با ستون‌های SRCT،14درصد بیشتری است.