عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار اتصال تیر فولادی به ستون قطبی شکل پر شده از بتن با استفاده از ورق میان گذر
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1207;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40125
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- یاسمن بالازاده مینوئی
- استاد راهنما
- سیدرسول میرقادری
- چکیده
- ستون های کامپوزیت به دلیل بهره مندی از خواص سودمند مصالح فولاد و بتن از قابلیت و کارآیی قابل ملاحظه ای برخوردار می باشند. همچنین وجود هسته بتنی در ستون های CFT باعث می گردد تا کمانش موضعی در جداره فولادی این ستون ها به تأخیر بیفتد.از این رو، مطرح نمودن یک اتصال مناسب در بین تیر فولادی و ستون کامپوزیت باعث می گردد تا بتوان از فواید بالقوه این مقاطع بهره جست. اتصالاتی که تاکنون در این زمینه معرفی شده اند دارای بعضی از مشکلات از جمله عدم وجود فضای کافی جهت بتن ریزی در ناحیه اتصال و عدم مشارکت مستقیم هسته بتنی در باربری می باشند. در این پایان نامه نوع جدیدی از اتصال به نام اتصال تیر فولادی به ستون کامپوزیت با استفاده از ورق میان گذر مطرح شده است که بسیاری از ضعف های مطرح شده در مورد سایر اتصالات را برطرف می سازد.در این تحقیق، رفتار ستون کامپوزیت تحت بار محوری و در شرایط مختلف بار گذاری و نیز کمانش موضعی آن مورد بررسی قرار گرفته است و سپس رفتار اتصال مطرح شده مورد توجه واقع شده است.بررسی های انجام شده بر پایه مطالعات عددی و با استفاده از نرم افزار اجزای محدود غیر خطی ABAQUS می باشد. نتایج حاصل شده از مطالعات عددی نشان می دهد که اعمال بار محوری بر روی جداره فولادی ستون کامپوزیت باعث می گردد که بخش قابل توجهی از بار وارده از طریق جداره فولادی منتقل شده و هسته بتنی نقشی را در باربری ایفا نمی کند؛ به گونه ای که بتن موجود در ستون کامپوزیت تنها به عنوان پرکننده عمل نموده و باعث به تأخیر افتادن کمانش موضعی در جداره فولادی ستون می گردد. با توجه به آنکه در اتصال تیر فولادی به ستون کامپوزیت بار از طریق تیر وارد جداره فولادی ستون می شود و هیچ گونه عاملی برای بسیج کردن هسته بتنی موجود در ستون وجود ندارد اتصال جدید مطرح شده به نام اتصال ورق میان گذر این مشکل را برطرف نموده و از مشکلات اجرائی نیز به دور می باشد.در اتصال تیر فولادی به ستون کامپوزیت با استفاده از ورق میان گذر،هسته بتنی و جداره فولادی توأماً تحت بار ثقلی و نیز نیروی برشی و لنگر ناشی از بار جانبی در باربری مشارکت می کنند.همچنین در اتصال ورق میان گذر ضخامت جداره فولادی نقش مهمی را در ستون کامپوزیت ایفا می کند؛به گونه ای که استفاده از حداقل ضخامت برای جداره فولادی ستون کامپوزیت سبب می گردد که هسته بتنی در باربری مؤثرتر از جداره فولادی عمل کند.در اتصال ورق میان گذر نیازی به استفاده از ورق پیوستگی نبوده و ورق میان گذر به عنوان چشمه اتصال عمل می کند.همچنین در اتصال نام برده فضای کافی جهت بتن ریزی در ناحیه اتصال وجود دارد. در این اتصال انتقال نیروها با عملکرد درون صفحه ای و در طول ورق میان گذر صورت می گیرد.
- Abstract
- CFT columns can utilize the advantages of the steel tube and the concrete core. Moreover, the concrete section can prolong the local buckling of the steel tube, and it can improve the behavior of the CFT columns in comparison to steel tube sections. An appropriate connection between the steel beam and the CFT column will apply the benefits of the concrete section and the steel tube, properly. The current connections do not utilize the beneficial characteristics of the CFT columns. The concrete core in these connections bear the loads indirectly. Moreover, some of the connections; such as cross section continuous through steel tube cause constructional difficulties, and their detailing do not consider enough space for casting the concrete. The through plate connection between an I-shaped beam and a CFT column is proposed in this thesis, which improves the behavior of the structure toward applying loads. The behavior of the CFT column is investigated by applying the axial load in different conditions. Also, the local buckling of the CFT column is defined to determine the role of the concrete core in the CFT columns. Finally, the investigation of the behavior of the proposed connection is considered. Nonlinear finite element analysis was made for the research, and the applied program was ABAQUS/Standard. The results indicate that applying the axial load on the steel tube of the CFT column causes that most of the load is transferred to the steel section, and the concrete core can not bear the load; therefore, the concrete section can prolong the local buckling of the steel tube, merely. As the current connections can not mobilize the concrete core toward the applied loads, and the load is transferred to the steel tube of the CFT column by the steel beam, it is essential to introduce an effective connection between an I-shaped beam and a CFT column. The through plate connection can remove the problems, and it does not have constructional difficulties. The proposed connection can mobilize the concrete core and the steel tube toward the gravity loads and the seismic loads simultaneously. Moreover, the thickness of the steel tube of the CFT column is an important key in the performance of the proposed connection. When the thickness of the steel tube is a minimum value, the contribution of the concrete core toward the applied loads is more than the steel tube. The through plate connection does not require continuity plate, and it is worked as a panel zone. Also, there is enough space for casting the concrete in the connection zone of the proposed connection. The through plate connection can transfer the loads by in plane performance through the through plate, and out of plane action does not exist in the proposed connection.
