مطالعه عددی رفتار چرخه‌ای اتصال ستون cfst مدفون شده در فونداسیون

در این مقاله به تجزیه و تحلیل عددی رفتار اتصال ستون  cfst مدفون شده در فونداسیون تحت بارگذاری ترکیبی محوری-خمشی پرداخته شده است. ابتدا مدل اجزاء محدود پیشنهادی توسط نتایج آزمایشگاهی تحقیقات قبلی تحلیل و مقایسه شده که نتایج نشان داد که آسیب موضعی، الگوهای خرابی و منحنی هیسترزیس با هم مطابقت داشتند. در ادامه مطالعه دقیق پارامتریک برای ارزیابی رفتار چرخه‌ای اتصال cfst مدفون شده در فونداسیون با متغیرهای قطر به ضخامت طول مدفون شدگی، مقاومت فشاری بتن و نحوه اتصال ستون cfst به فونداسیون انجام شده است. بر اساس نمودارهای هیسترزیس حاصل شده از مطالعه پارامتریک مدل‌های عددی، مقادیر شاخص‌های سختی، مقاومت، شکل‌پذیری و انرژی برای نمونه‌ها محاسبه و مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مطالعه نشان داد با استفاده از مدل اجزاء محدود پیشنهادی، در اتصال ستون cfst به فونداسیون با صفحه ستون نسبت به ستون cfst در حالت مدفون رفتار چرخه‌ای ضعیف‌تری حاصل شده است. علاوه بر این، استفاده از سخت‌کننده‌ها در پای ستون مدفون در فونداسیون نسبت به حالت بدون سخت کننده رفتار هیسترزیس بهتر و با استهلاک انرژی بالاتری را از خود نشان داده است. با افزایش مقاومت بتن، تغییرات در حلقه‌های نمودار هیسترزیس، مقاومت جانبی و سختی جانبی، عملکرد شکل‌پذیری و اتلاف انرژی تجمعی نیز افزایش کمی داشته است. حالت‌های آسیب در اتصال ستون cfst به فونداسیون دارای صفحه ستون، در حالت مدفون شده بدون سخت کننده و با سخت کننده دیسکی، بصورت شکستگی لوله فولادی در پای ستون است. آسیب در حالت اتصال ستون cfst مدفون شده با سخت کننده طولی، بصورت ترک خوردگی قطری بتن روی فونداسیون است. افزایش ضخامت لوله فولادی و شرایط مدفون شدگی ستون cfst با سخت کننده اثر مثبتی بر روی حلقه‌های هیسترزیس اتصال cfst به فونداسیون ایجاد کرده و این نوع اتصال توانسته است مقاومت جانبی، سختی جانبی، شکل پذیری و انرژی تجمعی اتلافی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

numerical study of the cyclic behavior of embedded cfst columns to foundation

in this paper, a finite element analysis of the behavior of embedded cfst columns to the foundation under axial-lateral combined loading. first, the proposed finite element model is compared and analyzed by the experimental results of previous research, which showed that the local damage, failure patterns and hysteresis curves were consistent. a detailed parametric study to evaluate the cyclic behavior of embedded cfst columns to the foundation with the characteristics, the ration diameter to thickness, embedded length, compressive strength and connection conditions cfst column to the foundation. based on the parametric study, the values of stiffness, strength, ductility and energy for the studied specimen have been calculated. the results showed that using the proposed finite element model, weak cyclic behavior for cfst connection to the foundation in the conditions of connection with the base plate and better cyclic behavior for the cfst column and its connection to the foundation in the embedded conditions is obtained. in addition, the hysteresis behavior of the cfst column connection with the embedded stiffener plate is much better than the embedded connection without the stiffener. the rings stiffener of the hysteresis diagram changes compact condition with increasing concrete strength. in addition, lateral strength, lateral stiffness, ductility performance and cumulative energy dissipation also increased in compact specimens with increasing confine concrete. the failure modes of the cfst connection to the foundation with the base plate are the same as the embedded connection mode without the stiffener and with the ring stiffener. the failure modes in these three modes are from the connection as a tearing steel pipe at the end of the column. in the case of an embedded connection with a longitudinal stiffener, it is a diagonal crack of the concrete on the foundation. lateral strength, lateral stiffness, ductility performance, and cumulative energy also increase with increasing steel pipe thickness. cfst column burial conditions with hardeners have a positive effect on the hysteresis rings of cfst connection to the foundation, and this type of connection has been able to significantly improve lateral strength, lateral stiffness, ductility and dissipative cumulative dissipation energy.