استحکام نهایی اتصالات صفحه CFST

با توجه به مزایای ساخت ساده، پردازش راحت و مسیر انتقال نیرو واضح، اتصالات صفحه لوله-گوست به طور گسترده ای در برج های شبکه بزرگ برای نیروی باد مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان جزء کلیدی انتقال بار سازه، محاسبه ظرفیت باربری اتصالات حیاتی ترین بخش طراحی برج است. برای استحکام نهایی اتصالات صفحه لوله-گوست، مطالعات قبلی عملکرد مکانیکی چنین اتصالاتی را بررسی کرده اند [1]، [2]، [3]، [4]، [5].

با توجه به اتصال صفحه لوله-گوست، سطح اتصال وتر انعطاف پذیر است و وتر با رسیدن به حالت حدی تسلیم سطح وتر شکست می خورد. بنابراین، لازم است از اشکال خاصی از تقویت کننده مفصل استفاده شود، مانند سختی حلقه داخلی و خارجی [6]، [7]، [8]. لی و همکاران [9] یک مدل ساده شده برای جایگزینی مفصل پیچیده پیشنهاد کرد. از طریق آزمون و تجزیه و تحلیل پارامتر FE، عملکرد مکانیکی اتصال لوله-گوست محکم شده با حلقه آشکار شد و فرمول محاسبه ظرفیت باربری پیشنهاد شد. کو و همکاران [10]، [11]، [12]، [13] داده‌های زیادی را بر اساس آزمایش‌ها و مدل‌های FE تجزیه و تحلیل کردند تا مدل محاسبه پرتو حلقه‌ای T شکل و مدل محاسبه بلبرینگ تیر- فنر صلب را ایجاد کنند، که محاسبه را ساده کرد. روند.

برای افزایش بهره‌برداری از منابع بادی، ارتفاع بالاتری برای سازه برج لازم است و قطر بخش اعضای اصلی تکیه‌گاه برج نیز باید تا حد زیادی افزایش یابد. برای اطمینان از نسبت قطر به ضخامت لوله فولادی، ضخامت باید افزایش یابد که منجر به افزایش بیشتر مصرف فولاد می شود. سازه های لوله فولادی پر شده با بتن (CFST) نوع جدیدی از سازه های مرکب هستند [14]، [15]. بتن هسته پشتیبانی عالی برای دیواره لوله فولادی فراهم می کند و از کمانش موضعی اولیه جلوگیری می کند. در عین حال، اثر حلقه ای لوله فولادی نیز ظرفیت باربری بتن هسته را بهبود می بخشد. به عنوان مثال، اولین برج شبکه CFST پیش تنیده 160 متری جهان برای توربین های بادی از ترکیبی نوآورانه از CFST و تکنیک های پیش تنیدگی استفاده می کند (شکل 1).

مطالعات متعددی تایید کرده اند که ادغام پرکننده بتن می تواند به طور قابل توجهی ظرفیت باربری اتصالات لوله فولادی را افزایش دهد [16]، [17]، [18]. Voth [19] و Xu [20] نشان دادند که شکست برشی پانچ آکوردها در اتصالات صفحه CFST-gusset حالت حد غالب است. متعاقبا، Xu [20]، [21] فرمول های محاسباتی ظرفیت باربری را برای اتصالات صفحه CFST-gusset با استفاده از روش هایی مانند آزمایش، تجزیه و تحلیل FE و استنتاج نظری پیشنهاد کرد. وی و همکاران [22] آزمایش های یکنواخت و چرخه ای 16 اتصال صفحه CFST-gusset را انجام داد و نتایج را با مقادیر محاسبه شده در کدها مقایسه کرد.

در کاربردهای عملی (شکل 1)، پرکردن بتن در وتر سازه‌های برج به منظور کاهش ضخامت لوله فولادی انجام می‌شود و در نتیجه هزینه‌های کمتر و مقرون به صرفه‌تر شدن به‌دست می‌آید. اما این کاهش ضخامت دیواره منجر به کاهش ظرفیت باربری درزها حتی با پرکردن بتن می شود. بنابراین، بر اساس اتصالات صفحه CFST-gusset، صفحات سفت شده با حلقه برای اتصالات در این مطالعه پیشنهاد شد. متأسفانه، در حال حاضر هیچ روش طراحی موجود برای اتصالات صفحه CFST-gusset با صفحات سخت‌کننده حلقه وجود ندارد.

برای بررسی استحکام نهایی اتصالات صفحه CFST-گوست با صفحات سفت کننده حلقه تحت کشش، آزمایش کشش یکنواخت سه اتصال صفحه لوله-گوست انجام شد. با توجه به نتایج آزمایش، عملکرد مکانیکی و حالت های شکست آشکار شد. از مدل‌های FE برای تجزیه و تحلیل پارامترهای اتصالات استفاده شد و تأثیر پارامترهای کلیدی بر استحکام نهایی اتصالات پیشنهاد شد. در نهایت، برای ساده کردن روش محاسبه اتصالات، یک روش محاسبه برهمکنش معادل پیشنهاد شد و صحت فرمول محاسبه با مقایسه آن با نتایج FE تأیید شد.