بررسی آسیب پذیری اتصالات ستونهای فولادی پرشده با بتن در برابر سناریوهای مختلف انفجار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو دکترا، دانشگاه آزاد زنجان

2 گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران

3 استادیار دانشگاه سراسری گرمسار

4 استادیار دانشگاه آزاد زنجان

چکیده

با توجه به افزایش بی‌سابقه تهدیدات خصمانه و تروریستی ، درنظرگرفتن پدافند غیرعامل در سازه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. استفاده از خصوصیات مطلوب فولاد و بتن در ترکیب باهم، باعث افزایش مقاومت اعضای سازه‌ای می‌شود. ستونهای فولادی پرشده با بتن از سالهای قبل به‌عنوان یک سیستم کارامد پیشنهاد شد. مشکل اصلی استفاده از این نوع ستون، نحوه اتصال تیر به چنین ستونی بوده‌است که تحقیقات گسترده‌ای درخصوص عملکرد اتصالات این نوع ستون تحت بار لرزه‌ای انجام شده‌است. با این حال، تاکنون تحقیق جامعی درخصوص عملکرد اتصالات تیر به ستون فولادی پرشده با بتن تحت بار انفجار انجام نشده‌است. در این مقاله رفتار سه‌نوع اتصال گیردار تیر به ستون فولادی پرشده با بتن، تحت 5 سناریوی بار انفجار مورد بررسی قرار گرفته‌است. برای انجام تحقیق از شبیه‌سازی اجزای محدود با استفاده از نرم‌افزار اباکوس استفاده شده‌است. برای اطمینان از دقت مدلها، اعتبارسنجی با استفاده از نتایج یک تحقیق آزمایشگاهی انجام شد و انطباق مناسبی میان نتایج مشاهده شد. در ادامه رفتار اتصالات مذکور تحت بار انفجار با استفاده از 16 مدل متفاوت و استفاده از تحلیل دینامیکی صریح غیرخطی انجام‌شد. نتایج در قالب کانتورهای تنش، کرنش و آسیب در بتن و نیز نمودارهای نیرو، جذب‌انرژی، تغییرمکان، دوران و پیچش استخراج و با هم مقایسه‌شد. مشاهده شد وقتی اتصال با امتداد دادن تیر در داخل ستون انجام شود، تمام قسمتهای ستون در محدوده اتصال در باربری و جذب انرژی مشارکت می‌کنند و رفتار بسیار مناسبی مشاهده‌شد. در این‌حالت مفصل پلاستیک در تیر از بر ستون فاصله گرفته‌است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Vulnerability of Concrete Filled Steel Column Connections under Different Blast Scenarios

نویسندگان [English]

  • Amir Aliakbary 1
  • seyedamirhossein Hashemi 2
  • Masoud Ziaei 3
  • Yahya Nasira 4
1 Ph.D Student, Zanjan Islamic Azad Univrsity
2 Department of Civil Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
3 Assistant Professor, Garmsar University
4 Assistant professor, Zanjan Islamic Azad univeristy
چکیده [English]

Considering the increasing hostile and terroristic threats in the country, it is important to consider the passive defecncecriteria in structures. The desirable properties of steel and concrete cab be used simultaneously to increase the strength of structural members. Concrete-filled steel tube columns (CFSTs) have been proposed as an efficient system in the previous years. The main problem with using this type of column is how to connect the beam to such a column and extensive researches has been done for seismic load scenarios. Despite the excellent resistance of these types of columns to the blast load, no comprehensive investigation has yet been conducted on the performance of beam-to-column joints under blast load. In this paper, the behavior of three types of beam-to-column connections under 5 blast scenarios is investigated. ABAQUS software was used to conduct the research. Verification was first performed using the results of an experimental study and a good agreement was observed. The behavior of beam-to-column blast-loaded connections was investigated using 16 different models using explicit nonlinear dynamic analysis. The results were compared in terms of stress, strain and damage contour as well as force, energy absorption, displacement, rotation and torsion diagrams. It was observed that when the connection was carried out as an extension of the beam inside the column, all parts of the column contributed in the load carrying and energy absorption and very good behavior was observed. In this case, the plastic joint in the beam is formed away from the column face.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete filled steel tube column
  • Beam-Column connection
  • Blast
  • Finite element simulation
  • nonlinear dynamic analysis