مقدمه
اتصال ستون فولادی به فونداسیون بتنی معمولاً با صفحهستون و بولت مهاری انجام میشود. با این حال، پایههای مدفون فولادی عملکرد مناسبتری در برابر نیروهای کششی، بهویژه در شرایط لرزهای، از خود نشان میدهند. این مقاله به بررسی مقاومت نهایی کششی مقاطع I مدفون در بتن میپردازد.
برنامه آزمایشگاهی
سه مقطع IPE140 در بتن بدون آرماتور مدفون شده و تحت بار کششی یکنواخت قرار گرفتند.
پارامترهای متغیر شامل:
-
عمق مدفونسازی
-
وجود یا عدم وجود صفحه انتهایی
-
شرایط تماس فولاد–بتن
بارگذاری بهصورت کنترل تغییرمکان انجام شد تا رفتار کامل تا شکست ثبت شود.
رفتار کششی و مکانیزم شکست
-
مقاطع بدون صفحه انتهایی:
-
مقاومت عمدتاً ناشی از چسبندگی و اصطکاک فولاد–بتن
-
رفتار نرم و شکلپذیر
-
-
مقاطع دارای صفحه انتهایی:
-
افزایش قابلتوجه مقاومت نهایی
-
انتقال نیرو از طریق فشار و پانچ بتن
-
شکست تردتر نسبت به حالت بدون صفحه
-
در این حالت، پس از لغزش اولیه، نقش صفحه انتهایی در تحمل بار غالب میشود.
مدلسازی عددی
مدلهای عددی سهبعدی غیرخطی توسعه داده شدند تا:
-
رفتار بتن در کشش و فشار
-
لغزش و جدایش در فصل مشترک فولاد–بتن
-
تسلیم و گردنشدگی فولاد
را شبیهسازی کنند. نتایج عددی تطابق خوبی با منحنیهای بار–تغییرمکان آزمایشگاهی نشان دادند.
نتایج کلیدی
-
افزایش عمق مدفونسازی، مقاومت کششی را بهطور مستقیم افزایش میدهد
-
صفحه انتهایی میتواند بخش عمدهای از نیروی کششی را پس از لغزش تأمین کند
-
مقاطع بدون صفحه، تغییرمکان بیشتری پیش از شکست دارند
-
مدلسازی عددی ابزار مناسبی برای پیشبینی مقاومت نهایی و کاهش هزینه آزمایش است
جمعبندی
مقاطع I مدفون در بتن میتوانند بدون استفاده از بولت مهاری، مقاومت کششی موردنیاز طراحی را تأمین کنند. استفاده از صفحه انتهایی ظرفیت نهایی را افزایش میدهد، اما شکلپذیری سیستم را کاهش میدهد. انتخاب نوع اتصال باید بر اساس نیاز مقاومتی، تغییرمکان مجاز و ملاحظات اجرایی انجام شود.