رفتار کششی مقاطع فولادی مدفون با صفحه انتهایی در بتن

مقدمه

در اتصالات متداول پایه ستون فولادی، انتقال نیروی کششی معمولاً توسط بولت‌های مهاری انجام می‌شود. با این حال، مدفون‌کردن مستقیم مقاطع فولادی در بتن، به‌ویژه همراه با صفحه انتهایی، می‌تواند عملکرد مناسب‌تری از نظر مقاومت و سختی ارائه دهد و وابستگی به بولت‌های مهاری را کاهش دهد.

مکانیزم انتقال نیرو

در مقاطع فولادی مدفون با صفحه انتهایی، نیروی کششی از دو مسیر اصلی منتقل می‌شود:

• چسبندگی و اصطکاک بین سطح فولاد و بتن

• فشار و پانچ بتن در ناحیه صفحه انتهایی

وجود صفحه انتهایی باعث ایجاد سطح باربر بزرگ‌تری شده و سهم مکانیزم فشاری بتن را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.

مدل‌سازی عددی

مدل‌های سه‌بعدی غیرخطی برای مقاطع فولادی مدفون با و بدون صفحه انتهایی توسعه داده شدند. در این مدل‌ها:

• رفتار غیرخطی بتن و فولاد لحاظ شد

• تماس فولاد–بتن با اصطکاک شبیه‌سازی گردید

• بارگذاری تا رسیدن به شکست کامل ادامه یافت

هدف، بررسی اثر ابعاد صفحه انتهایی و عمق مدفون‌سازی بر مقاومت بیرون‌کشیدگی بود.

نتایج کلیدی

• شکل کلی مقطع فولادی تأثیر محدودی بر مقاومت نهایی دارد

• افزایش ابعاد صفحه انتهایی باعث افزایش مستقیم ظرفیت بیرون‌کشیدگی می‌شود

• نرخ افزایش مقاومت در مقاطع دارای صفحه انتهایی کمتر از انکرهای سر‌دار است

• سیستم مدفون با صفحه انتهایی می‌تواند سختی و مقاومت موردنیاز طراحی را تأمین کند

جمع‌بندی

مقاطع فولادی مدفون با صفحه انتهایی گزینه‌ای مناسب برای جایگزینی بولت‌های مهاری در اتصالات کششی هستند. این نوع اتصال، ضمن تأمین مقاومت کافی، رفتار پایدار و قابل پیش‌بینی از خود نشان می‌دهد و می‌تواند در طراحی سازه‌های فولادی و مرکب مورد استفاده قرار گیرد.