بررسی رفتار لرزه ای ستون های مرکب فولاد - بتن cft-src تقویت شده با دوبل ipe

هدف از این تحقیق، بررسی رفتار نوع خاصی از ستون¬های مرکب فولاد – بتن تحت تغییر مکان های چرخه ای است. در دهه¬های اخیر با بررسی لرزه های پیشین و خسارت های وارد به سازه ها، پرداختن به مفاهیم شکل پذیری اهمیت ویژه ای یافته و بهره گیری از این قابلیت در تأمین عملکرد مناسب در هنگام زلزله، بیش ازپیش موردتوجه محققین قرارگرفته است. ابتدایی ترین مطالعات بر روی ستون های مرکب فولاد – بتن، در اوایل قرن بیستم میلادی انجام گرفته و پس ازآن با گسترش تحقیقات در اواسط قرن بیستم، این ستون ها در سیستم های سازه ای مورداستفاده قرار گرفتند. ستون های مرکب فولاد – بتن به دودسته کلی ستون های فولادی بتن پر (cft) و ستون های فولادی مدفون در بتن (src) تقسیم بندی می شوند. بر مبنای مطالعات انجام گرفته در انواع ذکرشده، به منظور بهبود عملکرد ستون ها در ظرفیت باربری، مقاومت در برابر آتش سوزی و خوردگی آرماتور ها و ...، ستون های بتنی تقویت شده با مقطع فولادی پرشده با بتن (cft-src) توسعه یافتند. استفاده از این دسته از ستون¬های مرکب نوظهور، به علت عملکرد بهتر، در انواع مختلف سیستم¬های سازه ای در سرتاسر جهان رو به افزایش است. با اضافه شدن ضوابط طراحی ستون های مرکب فولاد – بتن در ویرایش چهارم مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان¬های فولادی)، استفاده از آن¬ها نیز در ایران گسترش خواهد یافت.با توجه به استفاده رایج مقطع دوبل ipe در ایران، در تحقیق حاضر از این مقطع به دو صورت پا بسته و پا باز برای تقویت ستون بتن آرمه، استفاده شده است و رفتار آن تحت تغییر مکان های چرخه ای موردبررسی قرارگرفته اند. در این تحقیق، مدل سازی ستون ها طبق ضوابط آیین نامه های ایران و توسط نرم افزار abaqus 6.13-1 به انجام رسیده است. مدل مبنا یک ستون بتنی مربعی در نظر گرفته شده است که توسط مقطع دوبل ipe به صورت پا بسته تقویت شده و انتهای آن تحت دو الگوی تغییر مکان چرخه ای قرارگرفته است.نتایج نشان داد که تقویت ستون بتن آرمه با مقطع دوبل ipe، باعث افزایش ظرفیت باربری، حداکثر مقاومت جانبی، میزان جذب انرژی و شکل پذیری ستون بتن آرمه می شود. مقطع دوبل ipe، موجب جلوگیری از افت مقاومت ستون در تغییر مکان های جانبی زیاد شده و باعث بهبود رفتار ستون در تغییر مکان های چرخه ای می گردد. با توجه به نتایج به دست آمده بهتر است برای افزایش ظرفیت باربری، حداکثر مقاومت جانبی و میزان جذب انرژی ستون مرکب فولاد - بتن تقویت شده با دوبل ipe، از افزایش مقاومت بتن استفاده گردد چراکه افزایش مقاومت فولاد، تأثیر کمتری دارد و نیز افزایش مقاومت مقطع دوبل ipe، باعث کاهش کرنش نهایی آن می شود و به دنبال آن شکل پذیری ستون کاهش می یابد. این در حالی است که افزایش مقاومت بتن، باعث ترد شدن آن و کاهش شکل پذیری ستون بتن آرمه می¬شود، اما در ستون مرکب فولاد – بتن تقویت¬شده با دوبل ipe، به علت محصور-کنندگی مقطع دوبل ipe، با افزایش مقاومت بتن شکل¬پذیری کمی افزایش می یابد. تبدیل مقطع دوبل ipe از حالت پا بسته به حالت پا باز، باعث می¬شود تا ظرفیت باربری، حداکثر مقاومت جانبی و جذب انرژی ستون به طور قابل توجهی افزایش یابد. همچنین اثر محصور کنندگی مقطع دوبل ipe در حالت پا باز، بیش تر از حالت پا بسته است که باعث افزایش زیاد شکل پذیری می¬گردد.