Desempenho sísmico do aço

May 01, 2024

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 1322 (2023) Citar este artigo

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Na engenharia real, circunstâncias de limite de incêndio não uniformes, incluindo incêndio unilateral, incêndio bilateral vizinho ou relacionado e incêndio tripartido, são criadas devido aos posicionamentos variados das colunas. Neste artigo, o desempenho sísmico de membros do SRCFST submetidos a incêndio não uniforme foi investigado pelo método de simulação de elementos finitos. Primeiramente, foram investigados a curva P-Δ, o coeficiente de ductilidade, a rigidez e a dissipação de energia dos membros após incêndio não uniforme. À medida que o número de superfícies de incêndio diminui, a temperatura máxima de sobre-incêndio no centro da secção diminui, os danos diminuem, a degradação da rigidez diminui e a capacidade de dissipação de energia aumenta. Em seguida, a distribuição de carga de cada componente no membro SRCFST foi calculada usando um incêndio de três lados como exemplo, os resultados mostram que os tubos de aço desempenham o papel mais dominante no desempenho sísmico após o incêndio, seguidos pelas seções de aço e concreto, os menos . Por último, foi realizado um estudo paramétrico das principais variáveis ​​que influenciam o coeficiente de ductilidade.

Os tubos de aço preenchidos com concreto reforçado com aço (SRCFST) têm uma probabilidade significativa de serem usados ​​na engenharia devido às suas qualidades mecânicas excepcionais. As formas típicas da seção transversal são mostradas na Fig. 1. Para melhorar o método de projeto deste tipo de membro e promover sua aplicação, os estudiosos realizaram extensas pesquisas sobre as propriedades mecânicas das colunas SRCFST à temperatura ambiente. Os membros SRCFST comprimidos axialmente foram objeto de uma investigação experimental realizada por Wang et al.1,2,3,4, que revelou que os ossos de aço poderiam aumentar significativamente a ductilidade e a capacidade de suporte das colunas. Xu et al.5 realizaram uma análise de elementos finitos em pilares curtos de compressão axial SRCFST. Com base na teoria do equilíbrio final, Ding et al.6 desenvolveram uma equação de capacidade de suporte enquanto pressionavam axialmente colunas curtas de SRCFST. Zhu et al.7,8 criaram uma fórmula condensada para a relação real entre comprimento e esbelteza e a capacidade de suporte elastoplástica de colunas longas de compressão axial SRCFST com base na abordagem teórica do módulo tangencial. Teste de pressão de polarização unidirecional em colunas SRCFST, Wang et al.9 examinaram o mecanismo de força e a morfologia do dano. O concreto autoadensável de alta resistência com seções internas de aço foi objeto de uma investigação de ensaio de excentricidade10, que revelou que a excentricidade era o elemento que impactava a capacidade de carga desses componentes. Foi apresentado um modelo de previsão para a capacidade de transportar cargas do SRCFST11, depois de terem realizado cálculos numéricos sobre a gestão e sustentabilidade do SRCFST dentro do carregamento compensado e constatado que o modelo do Eurocódigo 4 subestimou significativamente a capacidade de suportar uma carga deste tipo de membro. Em um exame de elementos finitos do comportamento de flexão do SRCFST, Wang et al.12 descobriram que o aço perfilado de ajuste interno evitou a migração do eixo positivo e o crescimento de fissuras de flexão no concreto. Zhao et al.13 criaram um método de medição para tubos de aço preenchidos com concreto de alta resistência e reforçados com aço de componentes formados por compressão. Posteriormente, as características mecânicas de pilares de concreto de aço e tubos de aço internamente casados ​​expostos ao cisalhamento14 e à torção15 foram examinadas consecutivamente. Wang et al.16,17 usaram procedimentos de teste e cálculos numéricos para explorar as características mecânicas da exposição do SRCFST a cargas complexas de compressão-torção e compressão-flexão-cisalhamento, além das tensões primárias nos membros. Causados ​​pela adição de aço perfilado, a rigidez, o pico de carga e o desempenho de deformação dos membros SRCFST mostraram-se melhores do que os das colunas CFST convencionais por Xu et al.18 em seu estudo sobre o desempenho de histerese de tais membros. De acordo com a investigação de Xian et al.19,20, o material possui excelente resistência ao impacto na resposta dinâmica de colunas SRCFST sob carga de impacto horizontal por seção, velocidade de impacto e direção de impacto, o material apresenta excelente resistência ao impacto. Nos últimos anos também assistimos a um aumento no número de resultados de estudos sobre a resistência ao fogo e o design resistente ao fogo de tais componentes. Um estudo de elementos finitos da resistência ao fogo de elementos SRCFST sob fogo não uniforme e durante todo o processo de incêndio foi realizado por Han et al.21,22,23. Meng et al.24,25 realizaram uma investigação experimental sobre a resistência ao fogo deste tipo de componente. A capacidade de suporte residual do SRCFST também foi calculada numericamente26 após um incêndio padrão ISO-834, e eles também propuseram uma fórmula para prever o índice de resistência residual de colunas quadradas de aço de seção interna casada e tubos de aço de concreto sob várias técnicas de exposição ao fogo. O desempenho sísmico pós-incêndio do SRCFST foi pesquisado por Han et al.27, e eles descobriram que os membros do SRCFST tiveram melhor desempenho sísmico do que os membros regulares do CFST sujeitos ao fogo.