بررسی عددی رفتار ستون های فولادی سرد نورد شده جزئی پر شده با بتن تحت اثر بارگذاری همزمان بار محوری فشاری استاتیکی و بار ضربه ای محوری

ستون های فولادی پرشده با بتن (cft) گروهی از مقاطع مرکب هستند که به دلیل ظرفیت باربری بیشتر، شکل پذیری خوب و مقاومت مناسب، مورد توجه بوده است. این مقاطع به طور گسترده ای در ساختمان های بلند مرتبه، سازه های دریایی، ایستگاه های مترو و پایه های پل ها کاربرد دارند. بنابراین این سازه ها ممکن است در معرض بارهای دینامیکی مانند بار ضربه محوری قرار بگیرند. یکی از تکنیک های مهم در کاربرد ستون های cft استفاده از ستون های فولادی جزئی پر شده با بتن می باشد که به دلیل مقرون به صرفه بودن و به دلیل کاهش وزن سازه به خصوص در پایه های پل ها و اسکله ها مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به افزایش کاربرد ستون های فولادی جزئی پرشده با بتن در سازه های مختلف شناخت رفتار آنها در برابر بارگذاری ضربه ای محوری ضروری است. در این مقاله به بررسی پاسخ دینامیکی ستون های فولادی سرد نورد شده جزئی پر شده با بتن در مقابل بارگذاری هم زمان بار محوری فشاری استاتیکی و بارگذاری ضربه ای محوری با استفاده از نرم افزار عناصر محدود abaqus با انجام تحلیل های دینامیکی غیر خطی پرداخته می شود.مطالعات پارامتریکی برای بررسی تاثیر پارامترهای سرعت ضربه وارده، نسبت ارتفاع بتن پر شده به ارتفاع کل ستون، ارتفاع سقوط ضربه زننده، نسبت جرم ضربه زننده به جرم کل ستون، نسبت بار محوری فشاری استاتیکی و خروج از مرکزیت بار ضربه ای محوری بر پاسخ ضربه ای ستون های مورد نظر با مقطع مستطیلی انجام می شوند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که با افزایش پارامترهای نسبت بار محوری فشاری، نسبت پرشدگی و خروج از مرکزیت ضربه محوری و ارتفاع سقوط ضربه زننده، بار ضربه ای کاهش می یابد. همچنین افزایش نسبت جرم و سرعت ضربه باعث افزایش بار ضربه ای می شود.

Numerical study of the behaviour of partially concrete- filled cold-formed steel columns, under simultaneous loading of static axial compressive load and axial impact loading

Concretefilled tubular (CFT) steel columns are a group of composite sections that are considered due to their higher loadbearing capacity, good ductility and good strength. These sections are widely used in a variety of highrise buildings, offshore structures, subway stations and bridge piers. Therefore, these structures may be exposed to dynamic loads such as axial impact loads (due to accidents or intentional impacts such as falling and releasing various devices, military or terrorist activities). One of the most important techniques in the application of CFT columns is the use of partially concretefilled steel columns, which are now available due to their costeffectiveness and weight reduction of the structure, especially in bridge piers and docks. Due to the increasing use of partially concretefilled steel columns in various structures, it is necessary to know their behavior against axial impact loading, which has not been considered to date. In this paper, the dynamic response of partially concretefilled coldformed steel columns against simultaneous loading of static axial compressive load and axial impact load using finite element modeling in ABAQUS software by performing nonlinear dynamic analysis are discussed. Parametric studies to investigate the effects of impact speed, the ratio of the height of the filled concrete to the total height of the column, the height of the impact hammer falling, the ratio of the impact mass to the total mass of the column, the ratio of static axial compressive load and eccentricity of axial impact load are performed. The desired columns have rectangular cross section. The results of this study show that with increasing the parameters of static axial compressive load, filling ratio, eccentricity of axial impact load and the height of the impact hammer falling, the impact load decreases. Also, with increasing the mass ratio and impact speed, the impact load increases.