بررسی رفتار ستون های فولادی پوشیده شده با بتن و مقاوم سازی آن با الیاف پلیمری کربن تحت اثر همزمان بارگذاری محوری و بارگذاری جانبی رفت و برگشتی

کاربرد مقاطع مرکب در سالیان اخیر به علت محاسن فروان آن ها در کشورهای پیشرفته رو به افزایش است. علیرغم استفاده گسترده از مقاطع مرکب در دهه‌های اخیر، کماکان از لحاظ طراحی به این قاب‌ها همانند قاب های بتن آرمه و فولادی نگریسته می‌شود، از سهم همکاری توام بتن و فولاد چشم پوشی می‌گردد و بررسی رفتار شکل‌پذیری آن‌ها با کاستی‌هایی همراه است. استفاده موثر و کارآمد از قاب‌های مرکب نیازمند نگرشی متفاوت به قاب‌های بتنی و فولادی برای ورود به پروسه طراحی این نوع از قاب‌ها می‌باشد. از آنجا که انجام آزمایش برای بررسی هر مسئله امری زمان بر و پرهزینه است، استفاده از شبیه‌سازی ابزاری مناسب می‌باشد. هدف از این تحقیق بررسی پارامترهای موثر بر ظرفیت باربری ستون های فولادی پوشیده شده با بتن تحت اثر همزمان بارگذاری محوری و جانبی چرخه‌ای شامل شکل مقطع فولادی، مقاومت بتن و مقاوم سازی با الیاف پلیمری کربن است. استفاده از ستون فولادی پوشیده شده با بتن در مقایسه با ستون فولادی تنها و یا ستون بتن مسلح باعث افزایش ظرفیت چشم گیری در ظرفیت نهایی می‌شود، به عبارت دیگر ستون‌های مرکب از ظرفیت بار بسیار بالایی برخوردار می‌باشند. بدین منظور جهت بررسی رفتار ستون‌های فولادی پوشیده شده با بتن تحت اثر همزمان بارگذاری محوری و جانبی چرخه‌ای پس از صحت سنجی مدل‌سازی در نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس به بررسی رفتار این ستون‌ها در حالات مختلف سطح مقطع فولاد، مقاومت فشاری 28 روزه بتن متفاوت و مقاوم‌سازی با الیاف پلیمری کربن بر ظرفیت نهایی آن پرداخته شده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد پارامترهایی همچون شکل و ابعاد سطح مقطع ستون فولادی، مقاومت فشاری 28 روزه بتن و مقاوم سازی با الیاف پلیمری کربن تاثیر به سزایی در افزایش یا کاهش ظرفیت نهایی این ستون ها دارد. در نهایت به بررسی الگوی ترک خوردگی در بتن پرداخته شده است و با توجه به الگوی گسترش ترک، مقاوم سازی با الیاف پلیمری کربن بر روی سطح بتن برای کاهش ترک خوردگی انجام شده است.

Investigation the behavior of concrete-covered steel columns and retrofitting it with carbon polymer fibers under simultaneous axial loading and reciprocating lateral loading

The application of composite sections in recent years is increasing because of its great advantages in advanced countries.The purpose of this study is to investigate the effective parameters on loading capacity of steel columns covered with concrete under the simultaneous impact of axial and cyclic lateral loading, including steel compound shape, concrete strength and retrofit with carbon polymer fibers. The use of a concretecovered steel column in comparison to a single steel column or reinforced concrete column will increase the capacity of the final capacity significantly. In other words, composite columns have a very high load capacity. for this purpose, in order to study the behavior of steel columns covered with concrete under the simultaneous effect of axial and cyclic lateral loading, After validating the modeling in abaqus finite element software, the behavior of these columns in different cases of steel composite section, 28 day compressive resistance of a different concrete, and impact of retrofitting with carbon polymer fibers on ultimate capacity, is investigated. The results show that the parameters such as the shape and dimensions of section of steel column, the 28 day compressive resistance of a different concrete and retrofitting with carbon polymer fibers have a significant effect on increasing or decreasing the ultimate capacity of these columns.