بررسي كمانش موضعي ورق‌هاي فولادي در ستون‌هايCFT مستطيلي داراي ميل مهار تحت فشار محوري

Local Buckling of Rectangular Concrete-Filled Steel Tubular (CFT) Columns with Binding Bars Subjected to Axial Compression Using the Rayleigh-Ritz Method

در ستون‌هاي ‌فولادي پر شده با بتن ( CFT) داراي ميل‌مهار، ميل‌مهار‌هاي افقي كه در طول ورق‌هاي فولادي قرار گرفته‌اند، براي تقويت اثر محصور شدگي هسته بتني و به تاخير انداختن كمانش استفاده مي‌شوند. بنابراين، آنها مقاومت بالاتر، سختي بيشتر، انعطاف پذيري بهتر و جذب انرژي بيشتر در مقايسه با ستون‌هاي CFT معمولي دارند. در اين مقاله، كمانش يك‌طرفه ورق‌هاي فولادي در ستون‌هاي CFT با ميل‌مهار تحت بار محوري فشاري به روش ريلي‌ريتز با استفاده از توابع شكل يك ورق مستطيل شكل با شرايط مرزي مناسب بررسي شده است. لبه‌هايي از ورق فولادي كه بارگذاري نشده‌اند، دربرابر چرخش به صورت الاستيك مقاومت مي‌كنند. توابع مثلثاتي كه شرايط مرزي ورق مستطيلي را برآورده مي‌كند براي تعريف توابع شكل قابل قبول استفاده مي‌شوند. بتن پركننده به عنوان فونداسيون با سختي الاستيك زياد در فشار و بدون سختي كششي مدل مي‌شود، به گونه اي كه كمانش فقط در يك جهت اتفاق مي‌ افتد. از روش ضرائب لاگرانژ براي مدل‌سازي ميل‌مهار‌‍‌ها استفاده شده است. براي تحليل مسائل، برنامه‌نويسي در فضا‌ي متلب انجام شده است.اين فرآيند براي بدست آوردن بار كمانش موضعي الاستو پلاستيك يك‌طرفه ورق فولادي با تعداد ميل‌مهارهاي مختلف استفاده شده است. مطابقت خوب نتايج عددي و آزمايشگاهي، صحت و كارايي روش را تأييد مي‌كند.

In Concrete-Filled Steel Tubular (CFT) Columns with binding bars, horizontal binding bars arranged along the steel tubes are used to enhance the confinement effects on the core concrete and to postpone the initiation of local buckling. So, they have higher strength, more stiffness, better ductility and larger energy absorption compared to conventional CFT columns. In this paper, the unilateral buckling of steel plates in CFT Columns with binding bars under axial compression is investigated by the Rayleigh-Ritz method, using the shape functions of a rectangular plate with appropriate boundary conditions. It is assumed that the unloaded edges of the steel plate are elastically restrained against rotation. Trigonometrical functions that satisfy the boundary conditions of the rectangular plate are used to define the shape functions. In unilateral buckling, the folled concrete is described as an elastic foundation with high stiffness in compression and without tensile stiffness, such that buckling occurs in only one direction. The Lagrange multiplier technique is used to model the binding bars. The solution algorithms of the problems are written in MATLAB code. The solution of this process is used to obtain the elasto-plastic local buckling load of unilaterally-restrained steel plate with various numbers of binding bolts depends on spacing between them. Finally, the numerical results were compared with experiment results. The excellent agreements of the results verify the accuracy and efficiency of the method.