مواد و ساخت پیشرفته

سازه ­های فولادی مدولار (MSS[1])، به وسیله گروه ­بندی و ویژگی­ های ناپیوسته ستون­ها، و اتصالات بین مدولار (IMC[2]) و سایر اجزای سازه­ ای، از سازه ­های فولادی سنتی (TSS[3]) متمایز می­ شوند. مونتاژ عمودی برای پشتیبانی از ستون‌های لوله‌ای ماژول‌ها، به IMC گروه‌بندی‌شده با کلید برشی نیاز دارد که منجر به ایجاد ستون‌ها و خوشه‌های IMC می‌شود که انتقال نیرو را پیچیده می‌کند.

در یک مطالعه جدید، تحقیقات تجربی، عددی و تحلیلی بر روی رفتارهای مقاومت فشاری ستون‌های لوله‌ای گروه‌بندی شده با کلید برشی فولادی گزارش شده است. برای این منظور، چهار لوله در مقیاس بزرگ با ارتفاع کلید برشی متفاوت (L_t) و ضخامت (t_t) تحت آزمایش فشار محوری قرار گرفته­اند. نتایج آزمایشات نشان داده است افزایشL_tوt_t، مقاومت کمانشی لوله ها را افزایش می­‌دهد اما شکل‌­پذیری آ­ن­ها را کاهش می­دهد و ممکن است باعث شکست ترد لوله­ها شود. این شکست ناشی از کمانش موضعی S شکل به داخل و خارج، ایجاد شده توسط ستون­های مجاور واقع در کلیدهای برشی، وسط ارتفاع، یا مقادیر بین 1/4  و 1/2  ارتفاع لوله، می­باشد. در این مطالعه، یک مدل المان محدود (FEM) برای بررسی اثرات 9 پارامتر با استفاده از 147 مدل توسعه یافته است. نتایج همچنین نشان می‌دهند که استحکام اسمی لوله‌های مجاور برای دستیابی به تسلیم فشاری کاهش می‌یابد و تحت کمانش الاستیک موضعی قرار می‌گیرد، که باعث می‌شود حد بحرانی نازک شدن کلاس 3 EC3:1-1 غیر محافظه‌کار باشد. معادلات پیش‌بینی در EC3:1-1، CSA S16، AISC360-16، و GB50017 برای ارزیابی مقاومت فشاری نهایی (Pu) لوله‌های گروه‌بندی شده با کلید برشی استفاده شده است، اما نشان داده شده است نتایج تخمین زده به وسیله آنها غیر محافظه‌کارانه است. بنابراین در این مطالعه، برای ارزیابی رفتار فشاری به صورت محافظه­ کارانه، معادلات پیش بینی اصلاح­ شده پیشنهاد شده است.

تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان در 133 مدل حاصل از این مطالعه، نشان می ­دهد که آن­ها به طور دقیق رفتار فشار محوری ستون های لوله­‌ای گروه­‌بندی شده با کلید برشی فولادی را پیش بینی می­‌کنند و می­توانند برای طراحی MSS استفاده شوند.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352710223000402