Prestazione sismica dell'acciaio

May 01, 2024

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 1322 (2023) Citare questo articolo

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Nell'ingegneria reale, circostanze di confine del fuoco non uniformi, inclusi incendi su un solo lato, incendi su due lati vicini o correlati e incendi su tre lati, vengono create a causa del diverso posizionamento delle colonne. In questo articolo, la prestazione sismica degli elementi SRCFST sottoposti a fuoco non uniforme è stata studiata mediante il metodo della simulazione agli elementi finiti. Innanzitutto sono stati studiati la curva P-Δ, il coefficiente di duttilità, la rigidezza e la dissipazione di energia degli elementi a seguito di un incendio non uniforme. Al diminuire del numero di superfici antincendio, diminuisce la temperatura massima di incendio al centro della sezione, diminuiscono i danni, diminuisce il degrado della rigidità e aumenta la capacità di dissipazione dell’energia. Successivamente, la distribuzione del carico di ciascun componente nell'elemento SRCFST è stata calcolata utilizzando un incendio su tre lati come esempio, i risultati mostrano che i tubi di acciaio svolgono il ruolo più dominante nella prestazione sismica dopo l'incendio, seguiti dalle sezioni di acciaio e dal calcestruzzo il meno importante. . Infine, è stato effettuato uno studio parametrico delle variabili chiave che influenzano il coefficiente di duttilità.

I tubi in acciaio riempiti di cemento armato con acciaio (SRCFST) hanno molte probabilità di essere utilizzati in ingegneria a causa delle loro eccezionali qualità meccaniche. Le forme tipiche della sezione trasversale sono mostrate in Fig. 1. Per migliorare il metodo di progettazione di questo tipo di elemento e promuoverne l'applicazione, gli studiosi hanno condotto ricerche approfondite sulle proprietà meccaniche delle colonne SRCFST a temperatura ambiente. Gli elementi SRCFST compressi assialmente sono stati oggetto di un'indagine sperimentale da parte di Wang et al.1,2,3,4, che ha rivelato che le ossa d'acciaio potrebbero aumentare significativamente la duttilità e la capacità portante delle colonne. Xu et al.5 hanno eseguito un'analisi agli elementi finiti su colonne corte a compressione assiale SRCFST. Basandosi sulla teoria dell'equilibrio finale, Ding et al.6 hanno sviluppato un'equazione della capacità di carico premendo assialmente colonne SRCFST corte. Zhu et al.7,8 hanno creato una formula condensata per il rapporto effettivo tra lunghezza e snellezza e la capacità portante elastoplastica delle colonne lunghe a compressione assiale SRCFST basata sull'approccio teorico del modulo tangenziale. Test di pressione di polarizzazione unidirezionale su colonne SRCFST, Wang et al.9 hanno esaminato il meccanismo della forza e la morfologia del danno. Il calcestruzzo ad alta resistenza autocompattante con sezioni interne in acciaio è stato oggetto di un'indagine di prova di eccentricità10, che ha rivelato che l'eccentricità era l'elemento che influenzava la capacità portante di questi componenti. È stato proposto un modello di previsione per la capacità di sopportare carichi di SRCFST11, dopo aver effettuato calcoli numerici sulla gestione e sostenibilità di SRCFST nell'ambito del carico offset e aver scoperto che il modello dell'Eurocodice 4 sottostima significativamente la capacità di sopportare un carico di questo tipo di membro. In un esame agli elementi finiti del comportamento alla flessione dell'SRCFST, Wang et al.12 hanno scoperto che l'acciaio profilato montato internamente impediva la migrazione dell'asse positivo e la crescita di crepe da flessione nel calcestruzzo. Zhao et al.13 hanno creato un metodo di misurazione per tubi d'acciaio rinforzati con acciaio ad alta resistenza riempiti di cemento di componenti formati a compressione. Successivamente, sono state esaminate consecutivamente le caratteristiche meccaniche di colonne di cemento accoppiate internamente in acciaio e tubi di acciaio esposte a taglio14 e torsione15. Wang et al.16,17 hanno utilizzato procedure di prova e calcoli numerici per esplorare le caratteristiche meccaniche dell'esposizione SRCFST a carichi complessi di compressione-torsione e compressione-flessione-taglio oltre alle sollecitazioni primarie sugli elementi. Xu et al.18, nel loro studio sulle prestazioni di isteresi di tali elementi, hanno dimostrato che, a causa dell'aggiunta di acciaio profilato, la rigidità, il carico di picco e le prestazioni di deformazione degli elementi SRCFST sono migliori rispetto a quelli delle colonne CFST convenzionali. Secondo l'indagine di Xian et al.19,20, il materiale ha un'eccezionale resistenza all'impatto sulla risposta dinamica delle colonne SRCFST sotto carico di impatto orizzontale per sezione, velocità di impatto e direzione dell'impatto, il materiale mostra un'eccellente resistenza all'impatto. Negli ultimi anni si è assistito anche ad un aumento del numero dei risultati degli studi sulla resistenza al fuoco e sulla progettazione resistente al fuoco di tali componenti. Uno studio agli elementi finiti della resistenza al fuoco degli elementi SRCFST in caso di incendio non uniforme e durante l'intero processo di incendio è stato condotto da Han et al.21,22,23. Meng et al.24,25 hanno eseguito un'indagine sperimentale sulla resistenza al fuoco di questo tipo di componenti. Anche la capacità portante residua di SRCFST è stata calcolata numericamente26 dopo un incendio standard ISO-834, e hanno anche proposto una formula per prevedere l'indice di resistenza residua delle colonne in acciaio e tubi di cemento a sezione interna quadrata accoppiata in acciaio con varie tecniche di esposizione al fuoco. Le prestazioni sismiche post-incendio dell'SRCFST sono state studiate da Han et al.27, e hanno scoperto che i membri dell'SRCFST hanno avuto prestazioni sismiche migliori rispetto ai normali membri del CFST sottoposti al fuoco.