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Dec 07, 2023

Studio sperimentale sulla prestazione sismica di un freddo

Scientific Reports volume 13,

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 4486 (2023) Citare questo articolo

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Per le strutture leggere con telaio in acciaio costituite da travi ad H in acciaio e colonne in acciaio formate a freddo riempite di calcestruzzo, sono stati eseguiti test comparativi delle prestazioni sismiche e analisi di simulazione numerica per telai nudi e tamponati. Sono stati studiati gli effetti dei pannelli di parete leggeri, del rapporto di compressione assiale e dello spessore delle pareti delle sezioni in acciaio delle colonne sulle proprietà sismiche della struttura. Il cedimento del nudo telaio si è concentrato nelle rotture delle saldature in corrispondenza dei giunti trave-colonna. Quando i pannelli a parete furono incastonati nel telaio, il danno si concentrò sugli angoli e sui bordi dei pannelli a parete e sui connettori. I pannelli a parete hanno migliorato significativamente la rigidità iniziale del telaio, la dissipazione di energia e la resistenza iniziali, e il tasso di dissipazione dell'energia del pannello a parete era inizialmente pari al 91%. All’aumentare del rapporto di compressione assiale, la resistenza della struttura diminuiva significativamente. Sotto carico monotono, la resistenza sulla struttura con un rapporto di compressione assiale di 0,4 è stata ridotta di quasi il 44% rispetto alla struttura senza compressione assiale. Aumentando lo spessore delle pareti delle sezioni in acciaio delle colonne è aumentata la capacità portante della struttura, ma l'aumento è diminuito con l'aumentare dello spessore delle pareti.

Con il rapido sviluppo degli edifici prefabbricati, l’applicazione delle strutture in acciaio negli edifici residenziali è in aumento e la struttura dell’involucro ha ricevuto l’attenzione dell’industria. La struttura a telaio con pannelli di parete leggeri incorporati (ovvero telaio tamponato), costituita da colonne in acciaio formate a freddo riempite di cemento e travi in ​​acciaio a forma di H laminate a caldo, viene utilizzata principalmente negli edifici bassi in aree rurali ad alta sismicità. intensità della fortificazione. Il danno al telaio è principalmente controllato dal carico orizzontale. Sebbene l’effetto del secondo ordine sotto carico orizzontale aumenti il ​​danno di un telaio, ha poca influenza sull’intera struttura dell’edificio basso.

Gli studiosi hanno studiato gli elementi costruttivi in ​​acciaio a pareti sottili formati a freddo1,2,3,4,5, compresa la resistenza al taglio delle pareti, la capacità portante degli elementi verticali, le prestazioni dei solai compositi, i giunti delle colonne del telaio delle pareti e il solaio trave, le prestazioni di connessione della vite autofilettante e le prestazioni sismiche delle strutture, e i risultati mostrano che queste strutture hanno buone prestazioni sismiche. Sono state studiate anche le prestazioni delle colonne in acciaio a parete sottile formate a freddo e delle travi composte6,7,8 ed è stata derivata la corrispondente formula per il calcolo della capacità portante. Sono state studiate la resistenza al fuoco e la capacità di compressione delle colonne composite in acciaio formato a freddo riempite di calcestruzzo9,10 e le colonne composite hanno mostrato una maggiore resistenza alla compressione. Gli studiosi hanno svolto molto lavoro sulle prestazioni dei telai con pareti piene11,12,13, e sono state studiate le proprietà sismiche delle strutture a parete con telaio in calcestruzzo riciclato, così come quelle delle strutture a telaio con pannelli a parete leggeri. Inoltre, sono state effettuate prove su tavola vibrante di strutture a telaio con pannelli di parete esterna14 e sono state studiate le prestazioni di azione composita di pannelli di parete e telai15. La ricerca di cui sopra si è concentrata principalmente sulle prestazioni a livello dei componenti o sulla prestazione sismica degli edifici in acciaio a pareti sottili formati a freddo, principalmente per edifici a più piani e grattacieli. Sono stati condotti pochi studi sulla prestazione sismica dei telai prefabbricati leggeri in acciaio di bassa altezza adatti alle aree rurali. Le prestazioni sismiche dei telai leggeri in acciaio composti da colonne in acciaio a pareti sottili formate a freddo riempite di calcestruzzo e travi in ​​acciaio a forma di H necessitano di ulteriori ricerche. Inoltre, l’influenza dei pannelli murali leggeri incorporati e delle loro connessioni sulle prestazioni di questo tipo di telaio leggero in acciaio necessita ancora di ulteriori ricerche.