بررسی آسیب‌پذیری اتصالات ستون‌های فولادی پر شده با بتن در برابر سناریوهای مختلف انفجار

با توجه به افزایش بی‌سابقه تهدیدات خصمانه و تروریستی، در نظر گرفتن پدافند غیرعامل در سازه‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. استفاده از خصوصیات مطلوب فولاد و بتن در ترکیب با هم، باعث افزایش مقاومت اعضای سازه‌ای می‌شود. ستون‌های فولادی پر شده با بتن از سال‌های قبل به ‌عنوان یک سیستم کارامد پیشنهاد شد. مشکل اصلی استفاده از این نوع ستون، نحوه اتصال تیر به چنین ستونی بوده ‌است که تحقیقات گسترده‌ای در خصوص عملکرد اتصالات این نوع ستون تحت بار لرزه‌ای انجام شده ‌است. با این حال، تاکنون تحقیق جامعی در خصوص عملکرد اتصالات تیر به ستون فولادی پر شده با بتن تحت بار انفجار انجام نشده ‌است. در این مقاله رفتار سه ‌نوع اتصال گیردار تیر به ستون فولادی پر شده با بتن، تحت 5 سناریوی بار انفجار مورد بررسی قرار گرفته ‌است. برای انجام تحقیق از شبیه‌سازی اجزای محدود با استفاده از نرم ‌افزار اباکوس استفاده شده ‌است. 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 15 مدل متفاوت و استفاده از تحلیل دینامیکی صریح غیرخطی انجام ‌شد. نتایج در قالب کانتورهای تنش، کرنش و آسیب در بتن و نیز نمودارهای نیرو، جذب ‌انرژی، تغییر مکان، دوران و پیچش استخراج و با هم مقایسه ‌شد. مشاهده شد که حالت بهینه اتصال، اتصال سوم است که در آن اتصال با امتداد دادن تیر در داخل ستون انجام شده است. در این حالت تمام قسمت‌های ستون در محدوده اتصال در باربری و جذب انرژی مشارکت می‌کنند و رفتار بسیار مناسبی مشاهده ‌شد. در این‌ حالت مفصل پلاستیک در تیر از بر ستون فاصله گرفته ‌است.

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

Considering the increasing hostile and terroristic threats in the country, it is important to consider the passive defence criteria in structures. The desirable properties of steel and concrete can be used simultaneously to increase the strength of structural members. Concretefilled steel tube columns (CFSTs) have been proposed as an efficient system in previous years. The main problem with using this type of column is how to connect the beam to such a column and extensive research 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 beamtocolumn joints under blast load. In this paper, the behavior of three types of beamtocolumn 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 beamtocolumn blastloaded 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 the optimal connection where the connection was carried out as an extension of the beam inside the column, all parts of the column contributed to 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.