شناسایی منطقه آسیب جداشدگی هسته بتنی از جداره فولادی ستون فولادی پر شده با بتن (CFST) با استفاده از روش تحلیلی آنالیز موجک

Abstract

ستون‌ فولادی پر شده با بتن (CFST) به دلیل بهره‌مندی از خواص مکانیکی همزمان دو ماده فولاد و بتن، قابلیت باربری بالا، تأمین ممان اینرسی معادل مقاطع بزرگ و افزایش فضای مفید داخل ساختمان‌ها و غیره، در صنعت ساختمان‌سازی به طور گسترده مورد استفاده است. با توجه به جایگاه و اهمیت این ستون‌ به خصوص در ساختمان‌های بلند و پل‌ها، شناسایی آسیب‌های جزئی به وجود آمده در آن‌، پیش از تبدیل به آسیب‌های بزرگ و غیر قابل جبران، ضروری و حائز اهمیت است. یکی از محتمل‌ترین آسیب‌ها در این نوع ستون، جدایی هسته بتنی از جداره فولادی است. در این نوشتار، المان ستون CFST در دو حالت آسیب و بدون آسیب در نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS مدل‌سازی و تحلیل فرکانسی شد. اثر جداشدگی به صورت کاهش مدول الاستیسته بتن در محل‌های آسیب به عمق 3 میلی‌متر لحاظ گردید. بررسی‌ها نشان داد که اطلاعات شکل مودهای حالت‌های آسیب و بدون آسیب (زاویه بین بردار شکل مودها و مقادیر فرکانس‌) به دلیل تأثیر از آسیب دچار تغییر گردید. جهت شناسایی محل‌های آسیب جداشدگی، در الگوریتم شناسایی تبدیل موجک پیوسته، سیگنال ورودی به صورت مجموع یا تفاضل شکل مودهای حالت‌های آسیب و بدون آسیب بر مبنای زاویه بین بردار شکل مودها تعریف شد. نتایج نشان داد که سیگنال‌های خروجی حاصل از جزئیات آنالیز موجک سیگنال ورودی دارای اطلاعات سودمندی جهت شناسایی محل‌های جداشدگی هسته بتنی از جداره فولادی است و در مقیاس‌های بالا، محل‌های آسیب جداشدگی به راحتی قابل شناسایی است و در مقیاس‌های پایین، همگرایی بیشتری از ضرایب موجک در محل‌های آسیب مشاهده می‌گردد.