Desempenho sísmico do aço

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 1322 (2023) Citar este artigo

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Na engenharia real, circunstâncias de limite de incêndio não uniformes, incluindo incêndio de um lado, incêndio de dois lados adjacente ou relacionado e incêndio de três lados, são criadas devido aos posicionamentos variados das colunas. Neste trabalho, o desempenho sísmico de membros SRCFST submetidos a incêndio não uniforme foi investigado pelo método de simulação de elementos finitos. Em primeiro lugar, foram investigados a curva P-Δ, o coeficiente de ductilidade, a rigidez e a dissipação de energia das barras após um incêndio não uniforme. À medida que o número de superfícies de fogo diminui, a temperatura máxima de sobrecombustão no centro da seção diminui, o dano diminui, 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, seguido por seções de aço e concreto o menos . Por último, foi realizado um estudo paramétrico das principais variáveis ​​que influenciam o coeficiente de ductilidade.

Os tubos de aço reforçados com concreto reforçado com aço (SRCFST) têm probabilidade significativa de serem usados ​​na engenharia devido às suas qualidades mecânicas excepcionais. As formas típicas de seções transversais são mostradas na Fig. 1. Para melhorar o método de projeto desse tipo de membro e promover sua aplicação, estudiosos realizaram extensas pesquisas sobre as propriedades mecânicas de colunas SRCFST à temperatura ambiente. Membros SRCFST comprimidos axialmente foram objeto de uma investigação experimental por Wang et al.1,2,3,4, que revelou que os ossos de aço poderiam aumentar significativamente a ductilidade e a capacidade de carga dos pilares. Xu et al.5 realizaram uma análise de elementos finitos em colunas curtas de compressão axial SRCFST. Com base na teoria do equilíbrio final, Ding et al.6 desenvolveram uma equação de capacidade de carga ao pressionar axialmente colunas curtas SRCFST. Zhu et al.7,8 criaram uma fórmula condensada para o comprimento real em relação à esbelteza e a capacidade de suporte elastoplástico de colunas longas de compressão axial SRCFST com base na abordagem do módulo tangencial teórico. Teste de pressão 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 teste de excentricidade10, que revelou que a excentricidade era o elemento que impactava a capacidade de suporte de carga desses componentes. Um modelo de previsão para a capacidade de transportar cargas de SRCFST foi apresentado11, depois que eles realizaram cálculos numéricos sobre a gestão e sustentabilidade de SRCFST dentro do carregamento compensado e descobriram que o modelo no Eurocódigo 4 subestimou significativamente a capacidade de suportar uma carga desse tipo de membro. Em um exame de elemento finito do comportamento de flexão do SRCFST, Wang et al.12 descobriram que o aço perfilado de ajuste interno impedia 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 reforçados com concreto de alta resistência de componentes formados por compressão. Subsequentemente, as características mecânicas de colunas de concreto de aço e tubos de aço internamente combinadas expostas a cisalhamento14 e 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. Causada pela adição de aço perfilado, a rigidez, a carga de pico e o desempenho de deformação dos membros SRCFST mostraram ser melhores do que os das colunas CFST convencionais por Xu et al.18 em seu estudo do desempenho de histerese de tais membros. De acordo com a investigação de Xian et al.19,20, o material tem excelente resistência ao impacto na resposta dinâmica de colunas SRCFST sob carga de impacto horizontal por seção, velocidade de impacto e direção do impacto, o material exibe excelente resistência ao impacto. Nos últimos anos, também houve um aumento no número de descobertas 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 fogo foi realizado por Han et al.21,22,23. Meng et al.24,25 realizaram uma investigação experimental sobre a resistência ao fogo desse tipo de componente. A capacidade de carga 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 aço de seção interna quadrada e colunas de concreto tubular de aço sob várias técnicas de exposição ao fogo. O desempenho sísmico pós-fogo do SRCFST foi pesquisado por Han et al.27, e eles descobriram que os membros do SRCFST tiveram melhor desempenho sismicamente do que os membros normais do CFST sujeitos ao fogo.