بررسی آزمایشگاهی رفتار ستونهای مرکب
مجری پروژه: دکتر فریبرز ناطقی‌الهی
همکار: دکتر طالب مرادی شقاقی
چکیده
ستونهای فولادی پرشده با بتن (Concrete Filled Steel tube Columns) نوعی از ستونهای مرکب است، که به دلیل مزایای فراوان نسبت به ستونهای بتن مسلح و فولادی، استفاده از آنها، بویژه در ساختمانهای بلند، در سالهای اخیر رواج زیادی پیدا کرده است. از جمله این مزایا می‌توان به سادگی نصب و اجرا، مسائل اقتصادی، حذف هزینه‌های قالب‌بندی، عملکرد خوب در مقابل نیروهای لرزه‌ای، مقاومت بیشتر با حجم کمتر و شکل‌پذیری مطلوب اشاره نمود.
چسبندگی بین جدار فولادی و بتن، کمانش موضعی جدار فولادی، نسبت بعد مقطع به ضخامت جدار فولادی (D/t)، نسبت طول به بعد مقطع (L/D) و شکل مقطع عرضی از پارامترهای مؤثر بر ظرفیت باربری ستونهای CFST و شکل‌پذیری آنهاست.
در این تحقیق، اثر برخی از پارامترهای مؤثر در رفتار ستونهای CFST به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. در بررسی آزمایشگاهی این ستونها، ۱۷ نمونه ستون با مقیاس حدود ۳ به ۱ ساخته شد و مورد آزمایش قرار گرفت. تعداد پنج نمونه تحت بار محوری افزایش‌یابنده تا انهدام و دوازده نمونه تحت بار محوری برابر با Pu 2./ توأم با بار جانبی متناوب افزایش‌یابنده تا انهدام کامل ستون قرار گرفت و با ترسیم منحنی‌های رفتاری، نمونه‌ها بررسی شد.
شکل مقطع عرضی، به صورت دایره، مربع و هشت‌ضلعی در نظر گرفته شد. در تعدادی از نمونه‌ها ورقهای سخت‌کننده در داخل ستون تعبیه شد و تأثیر آنها بر رفتار این نوع ستونها مورد بررسی قرار گرفت.
به منظور آزمایش نمونه‌های تحت بار محوری توأم با بار جانبی متناوب، از Actuator با ظرفیت KN500 برای اعمال بار محوری و از Actuator با ظرفیت KN 250 برای اعمال بار جانبی رفت و برگشتی استفاده شد. بار جانبی متناوب با ایجاد تغییر‌مکان جانبی در انتهای ستون (Displacement Control) اعمال شد.
در نمونه‌های تحت بار محوری تنها در سه نمونه بار محوری توسط Actuator با ظرفیت KN 500 و در دو نمونه بار محوری توسط Actuator با ظرفیت KN 1000 وارد شده است.
آزمایشهای انجام شده نشان داد:
- ستونهای فولادی پرشده با بتن، چرخه‌های هیسترتیک مناسبتری نسبت به ستونهای مشابه دارد؛
- از باریک‌شدگی چرخه‌ها تا حدود زیادی پیشگیری می‌نماید؛
- عملکرد بهتر و شکل‌پذیری ماندگارتری دارد.
واژه‌های کلیدی
ستونهای فولادی پر شده با بتن، جدار فولادی، ورقهای سخت‌کننده، ضریب فشردگی مقطع، شکل‌پذیری
Experimental Study of the Behavior of Composite Columns
F. Nateghi-A., T. Moradi Shaghaghi
Abstract
Composite columns have been used in constructions for many years due to their advantages over ordinary columns. Concrete filled steel tubes, CFST are one such column. Some of the advantages of these types of columns are known as; not needing molding, high ductility, relative high resistance with low volume properties, low deformation capability relative to ordinary steel columns and most commonly economical potential. In these columns, development of full load bearing capacity depends on bond strength between steel and concrete, local buckling of steel encasing, ratio of side dimension of the columns to steel thickness (D/t) , length to dimension ratio (L/D) and finally the shape section column. Due to these enormous potentials, a general research program was launched to investigate CFST’s in experimental manner. This program was planned and done at IIEES structural lab in Tehran, Iran. In order to achieve the goals of the project, seventeen specimens were constructed using a 1:3 scale and were tested as cantilever columns. Five specimens loaded axially and twelve Specimens were loaded under a constant axial load while laterally loading under an enhancing Lateral cyclic load based on a displacement controlled condition. Three distinct geometrical shapes namely, square; circle and octagonal sections were considered and tested. Specimens were also tested using stiffeners in comparison to specimens without stiffeners. This paper presents the results obtained and ways and methods of achieving the goals of the project. Using of stiffeners inside steel tube in critical zone, significantly improves column behavior and its ductility.
Keywords:
Concrete filled steel tube columns, Steel tube, Lateral cyclic Load, Steel stiffener, Ductility, Hysteric Behavior
بررسی آزمایشگاهی رفتار ستونهای مرکب
/در نشریات /توسط adminهمکار: دکتر طالب مرادی شقاقی
چکیده
ستونهای فولادی پرشده با بتن (Concrete Filled Steel tube Columns) نوعی از ستونهای مرکب است، که به دلیل مزایای فراوان نسبت به ستونهای بتن مسلح و فولادی، استفاده از آنها، بویژه در ساختمانهای بلند، در سالهای اخیر رواج زیادی پیدا کرده است. از جمله این مزایا می‌توان به سادگی نصب و اجرا، مسائل اقتصادی، حذف هزینه‌های قالب‌بندی، عملکرد خوب در مقابل نیروهای لرزه‌ای، مقاومت بیشتر با حجم کمتر و شکل‌پذیری مطلوب اشاره نمود.
چسبندگی بین جدار فولادی و بتن، کمانش موضعی جدار فولادی، نسبت بعد مقطع به ضخامت جدار فولادی (D/t)، نسبت طول به بعد مقطع (L/D) و شکل مقطع عرضی از پارامترهای مؤثر بر ظرفیت باربری ستونهای CFST و شکل‌پذیری آنهاست.
در این تحقیق، اثر برخی از پارامترهای مؤثر در رفتار ستونهای CFST به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. در بررسی آزمایشگاهی این ستونها، ۱۷ نمونه ستون با مقیاس حدود ۳ به ۱ ساخته شد و مورد آزمایش قرار گرفت. تعداد پنج نمونه تحت بار محوری افزایش‌یابنده تا انهدام و دوازده نمونه تحت بار محوری برابر با Pu 2./ توأم با بار جانبی متناوب افزایش‌یابنده تا انهدام کامل ستون قرار گرفت و با ترسیم منحنی‌های رفتاری، نمونه‌ها بررسی شد.
شکل مقطع عرضی، به صورت دایره، مربع و هشت‌ضلعی در نظر گرفته شد. در تعدادی از نمونه‌ها ورقهای سخت‌کننده در داخل ستون تعبیه شد و تأثیر آنها بر رفتار این نوع ستونها مورد بررسی قرار گرفت.
به منظور آزمایش نمونه‌های تحت بار محوری توأم با بار جانبی متناوب، از Actuator با ظرفیت KN500 برای اعمال بار محوری و از Actuator با ظرفیت KN 250 برای اعمال بار جانبی رفت و برگشتی استفاده شد. بار جانبی متناوب با ایجاد تغییر‌مکان جانبی در انتهای ستون (Displacement Control) اعمال شد.
در نمونه‌های تحت بار محوری تنها در سه نمونه بار محوری توسط Actuator با ظرفیت KN 500 و در دو نمونه بار محوری توسط Actuator با ظرفیت KN 1000 وارد شده است.
آزمایشهای انجام شده نشان داد:
واژه‌های کلیدی
ستونهای فولادی پر شده با بتن، جدار فولادی، ورقهای سخت‌کننده، ضریب فشردگی مقطع، شکل‌پذیری
F. Nateghi-A., T. Moradi Shaghaghi
Abstract
Composite columns have been used in constructions for many years due to their advantages over ordinary columns. Concrete filled steel tubes, CFST are one such column. Some of the advantages of these types of columns are known as; not needing molding, high ductility, relative high resistance with low volume properties, low deformation capability relative to ordinary steel columns and most commonly economical potential. In these columns, development of full load bearing capacity depends on bond strength between steel and concrete, local buckling of steel encasing, ratio of side dimension of the columns to steel thickness (D/t) , length to dimension ratio (L/D) and finally the shape section column. Due to these enormous potentials, a general research program was launched to investigate CFST’s in experimental manner. This program was planned and done at IIEES structural lab in Tehran, Iran. In order to achieve the goals of the project, seventeen specimens were constructed using a 1:3 scale and were tested as cantilever columns. Five specimens loaded axially and twelve Specimens were loaded under a constant axial load while laterally loading under an enhancing Lateral cyclic load based on a displacement controlled condition. Three distinct geometrical shapes namely, square; circle and octagonal sections were considered and tested. Specimens were also tested using stiffeners in comparison to specimens without stiffeners. This paper presents the results obtained and ways and methods of achieving the goals of the project. Using of stiffeners inside steel tube in critical zone, significantly improves column behavior and its ductility.
Keywords:
Concrete filled steel tube columns, Steel tube, Lateral cyclic Load, Steel stiffener, Ductility, Hysteric Behavior