بررسی سازه های لوله ای بکار برده شده در دریاها و اقیانوسها نشان میدهد که اتصالات از حساس ترین بخشهای این نوع از سازه ها میباشند. برش پانچ و تمرکز تنش در محل جوش عضو مهاری به جداره لوله اصلی در اتصالات مرکب لوله فولادی دولایه پرشده با بتن تحت بارگذاریهای مکانیکی و گرمایی موضوعی بسیار حائز اهمیت میباشد. لیکن این موضوع در آیین نامههای طراحی موجود مسکوت باقی مانده است. پژوهش حاضر به بررسی آزمایشگاهی و المان محدود طرفیت باربری اتصالات شکل دولایه پرشده با بتن در عضو اصلی و پرشده با بتن در مهاربند تحت بارهای استاتیکی و حرارتی می پردازد. ابتدا تعداد شش نمونه آزمایشگاهی از این نوع اتصال بصورت دولایه در عضو اصلی و در حالات بدون حضور بتن و پر شده با بتن خود متراکم با مقاومت فشاری ۳۰ مکایا سکال مورد نظر ساخته شده و سپس در دماهای ۲۰ ۵۰۰ و ۷۵۰ درجه سانتیگراد قرار گرفت. سپس نمونه ها بعد از سرد شدگی تحت بارگذاریهای مکانیکی استاتیکی قرار گرفتند. همچنین مجموعه ای از ۴۸ مدل اجزای محدود توسط نرم افزار قدرتمند Abaqus در سه شرایط دمایی ذکر شده ایجاد گردید تا تأثیر پارامترهای مکانیکی و هندسی بر طرفیت باربری نهایی اتصالات بررسی شود. چندین پارامتر هندسی به منظور درک رفتار اتصالات دایرهای شکل با و بدون بتن پرکننده و ارتباط پاسخ آنها به هندسه اتصال تعریف گردید. در این خصوص تأثیر پارامترهای مختلف مکاتیکی و هندسی مانند اثرات مقاومت فشاری بتن پرکننده (ی) زاویه بین مهاربند و لوله اصلی (8) فاصله بین دو مهاربند (ج) ضخامت جداره عضو مهاربند (t) و قطر لوله اصلی خارجی D) در زمانهای سه گانه بر روی طرفیت باربری اتصال مهاربندی کا شکل مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین از یک تحلیل عددی استاتیکی برای ارزیابی تأثیر هر یک از پارامترهای مکانیکی و هندسی بر عملکرد از صالات مهاربندی شده بدون پرشده با بتن و دولایه پرشده با بتن همچنین استفاده شد. لازم به ذکر است برش پانچ ایجاد شده در آسیب پذیرترین محل از سال که همان نقطه جوش مهاربند به سطح لوله اصلی میباشد به طور مستقیم با پارامترهای تعریف شده در این پژوهش مرتبط است. با توجه به نتایج آزمایشگاهی و عددی مشخص گردید زمانی که اتصال کا شکل در دمای محیط ۲۰ درجه سانتیگراد با بتن پر شده است. کمانش از لوله اصلی منتقل شده و صرفاً در عضو مهاربند اتفاق می افتد. این در حالی است که نقطه اتصال مهاربند به لوله اصلی در هر دو مدل عددی و آزمایشگاهی دست نخورده باقی میماند. این موضوع نشان دهنده این واقعیت است که بتن پرکننده فضای بین دو لوله داخلی و خارجی توانسته است وقوع کمانش موضعی در نقطه جوش را به تعویق انداخته و نتیجتاً کمانش به عصو مهاربند منتقل گردد. علاوه بر این بار حداکثر مدلهای پرشده با بتن در حدود دو برابر نمونه های DST میباشد که این موضوع حاکی از تأثیر چشمگیر بتن بر ظرفیت باربری اتصال شکل میباشد. مدلهای پر شده با بتن خودتراکم سختی اولیه و ظرفیت باربری بالاتر و شکل پذیری کمتری را در دمای محیط نشان میدهند. همچنین اثر افزایش ضخامت جداره مهاربند بر روی مدلهای حاوی بتن و با قطر کمتر لوله اصلی بارزتر است. از سویی افزایش پارامتر هندسی 6 بار حداکثر و ظرفیت باربری کل اتصال شکل را بدون توجه به مقاومت فشاری بتن پرکننده و در تمامی مدلها کاهش میدهد. فلذا اتصالات با زاویه کوچکتر دارای طرفیت باربری بیشتری میباشند میتوان این گونه نتیجه گرفت که حتی با استفاده از پشنهای با رده مقاومتی پایین تر نیز میتوان موجب بهبود ظرفیت باربری این نوع اتصالات گردید. از طرفی پر نمودن اعضای اتصال با بتن ۳۰ مگاپاسکال نه تنها از کاهش مقاومت اتصال پس از قرار گیری در دمای ۵۰۰ درجه جلوگیری میکنند بلکه ظرفیت آن را به میزان ۲۰ نیز افزایش میبخشد. از طرفی دیگر کرنشهای متناظر در اتصالات CFDST افزایش چشمگیری نداشته اند و این حاکی از نقش موثر بتن پرکننده در حفظ صلبیت اتصال میباشد. با توجه به نتایج بدست آمده در این پژوهش میتوان استدلال نمود که ایده استفاده از بتن خودتراکم جهت پر کردن فضای بین دو لوله اصلی و لوله فرعی به عنوان یک روش جایگزین بجای استفاده از صفحات کالر یا دایلر در اتصالات شکل ایدهای موفق و در عین حال اجرایی است.
