مدل‌سازی سازه فولادی سردنورد شده (CFS) با پوشش بتن فوق سبک (PAC) تحت بار جانبی زلزله

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

2 دانشکده پردیس بین‌المللی ارس، دانشگاه تبریز

چکیده

در سال‌های اخیر، سازه‌های فولادی سردنورد شده (Cold-Formed Steel, CFS) به‌دلیل وزن کم، سرعت اجرا و عملکرد لرزه‌ای مناسب، توجه ویژه‌ای را در صنعت ساختمان به‌خود جلب کرده‌اند. ازآنجاکه کاهش وزن سازه نقش مؤثری در کاهش نیروهای زلزله دارد، بهبود عملکرد لرزه‌ای این سیستم‌ها همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. در این پژوهش، اثر استفاده از پوشش بتن سبک پلی‌استایرن (Polystyrene Aggregate Concrete (PAC)) بر رفتار لرزه‌ای سازه‌های فولاد سردنورد شده ((CFS) Cold Formed Steel) مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، پس از صحت‌سنجی مدل‌های عددی، رفتار سازه‌های فولادی سردنورد شده با و بدون پوشش بتن PAC تحت بارگذاری لرزه‌ای تحلیل شد. تحلیل‌های عددی انجام ‌شده با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS نشان داد که سازه‌های تقویت‌شده با پوشش بتن PAC نسبت به سازه‌های فاقد این پوشش، از ظرفیت باربری بالاتر، جذب انرژی بیشتر و مقاومت به کمانش (Buckling) بهتری برخوردار هستند. همچنین نتایج حاکی از آن است که تغییر مکان نسبی جانبی این سازه‌ها در محدوده مجاز آیین‌نامه‌های طراحی قرار دارد. در مجموع، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که به‌کارگیری بتن PAC می‌تواند به‌عنوان راهکاری مؤثر در بهبود پایداری و عملکرد لرزه‌ای سازه‌های فولادی سردنورد شده مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling on Ultra-Lightweight-Concrete (PAC) Encased Cold-Formed Steel Structures (CFS) Under Seismic Loads

نویسندگان [English]

  • Bahman Farahmand Azar 1
  • Bahman Abeshpour 2
1 Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz 5166616471, Iran
2 Faculty of Aras International Campus, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Recent advances in cold-formed steel (CFS) structures have highlighted their significant role in lightweight construction and seismic performance. Due to their low self-weight, these structures generate reduced inertial forces during seismic events, thereby improving overall structural response. This study investigates the effectiveness of polystyrene aggregate concrete (PAC) cladding in enhancing the seismic resilience of CFS structures. The primary objective is to evaluate the influence of PAC on energy dissipation capacity, load-bearing capacity, and buckling resistance under seismic loading conditions. The results indicate that the integration of innovative materials such as PAC can substantially improve structural performance, particularly in regions prone to seismic activity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • فولاد سردنورد شده
  • بتن فوق سبک پلی‌استایرن
  • بار زلزله
  • نرم‌افزار آباکوس ABAQUS
Hegyi P, Dunai L, “Experimental investigations on ultra-lightweight-concreted encased cold-formed steel structures: Part II: Stability behaviour of elements subjected to compression”, Thin-Walled Structures, 2016, 101, 100-108.
Hegyi P, Dunai L, “Experimental study on ultra-lightweight-concrete encased cold-formed steel structures Part I: Stability behaviour of elements subjected to bending”, Thin-Walled Structures, 2016, 101, 75-84.
Bagheri Sabbagh A, Mirghaderi S, “Design of cold-formed steel structures”, Elm and Adab Publication, 2008.
Mozinani A, Parastesh H, “Effect of effective parameters on the strength and density of lightweight concrete containing polystyrene aggregates”, University of Science and Culture, Faculty of Civil Engineering, Ministry of Science, Research and Technology, 2013.
Esmaeili Niari S, Rafiee B, Abedi K, “Performance evaluation of buildings constructed with cold-formed steel (CFS) sections”, First International Conference on Urban Construction Adjacent to Active Faults, 2011.
Fallah M, Vatani Eskouei A, “Light gauge steel framing and improvement of efficiency in construction industry”, Sixth International Congress on Civil Engineering, 2003.
Mirghaderi S, Bagheri A, “Theoretical and experimental study of three-dimensional buildings using composite cold-formed steel sections for low-rise and mid-rise buildings”, Conference on Seismic Rehabilitation and Strengthening of Structures, 2002.
Parastesh H, et al., “Finite element analysis of flexural strength and rotational capacity of C-shaped cold-formed steel sections in lightweight polystyrene structures”, International Conference on Lightweight Structures and Earthquake Engineering, 2010.
Heidari M, “Investigation of connection behavior in cold-formed steel structures”, Sharif University of Technology, 2010.
Mirghaderi S, Sepas M, Mirghaderi L, “Presentation of seismic requirements for cold-formed steel wall systems (LSF) and limitations of their application in multi-story buildings”, Second International Conference on Architecture and Structure, 2011.
Mostajeran A, Saadatpour M, “Investigation of lateral behavior of lightweight steel frames (LSF) constructed using cold-formed steel sections”, Eighth International Congress on Civil Engineering, 2009.
Lotfollahi Yaghin M, Taremi M, Mehrabani M, “Performance evaluation of cold-formed steel shear walls (CFS-SW) with openings”, Sixth International Conference on Seismology and Earthquake Engineering, 2011.
Yousefzadeh H, Moslehi Far A, “Investigation of seismic behavior of lightweight steel frames braced with diagonal straps”, Second National Conference on Steel Structures, 2011.
Parastesh H, Bagheri H A, Hosseinjani N, “Investigation of seismic behavior of lightweight cold-formed steel structures with solid lightweight concrete walls”, First International Conference on Concrete Technology, 2009.