پیش بینی نیروی کوبشی ستون های لوله ای پر شده از بتن، همراه با کمانش موضعی
چکیده
این مقاله، مجموعه ای از تست های فشردگی بر روی لوله های فولادی تو خالی با مقطع دایره ای ( CHS) و لوله های دایره ای پر شده با بتن (CFT) را توصیف می کند. نسبت های قطر به ضخامت در نمونه های تست شده، بین 45 تا 140 متغیر می باشد. این بازه به گونه ای تنظیم شده است تا بتوان تاثیر کمانش موضعی را در پوسته ی نمونه های فولادی دایره ای در حالت بیشترین مقاومت ستون های CFT ، بررسی کرد. تاثیر محدود کننده ی پوسته ی فولادی بر روی بتن درونی نیز در این مطالعه بررسی شده است. در این مطالعه، یک فرمول نیروی کوبشی برای ستون های فرعی ( ستون شاخک)CFT ارائه شده است تا بتوان مقاومت پوسته ی فولادی را بعد از کمانش موضعی، محاسبه کرد. همچنین در این مطالعه، مقاومت نهایی پوسته ی فولادی با استفاده از یک روش مقاومت مستقیم (DSM) محاسبه شده است. فرمول DSM پیشنهاد شده ، نیازی به محاسبه ی مساحت موثر پوسته ی فولادی ندارد، بلکه از مساحت کل پوسته ی فولادی و فرمول مقاومت طراحی مبتنی بر نتایج تست های مختلف استفاده می کند. فرمول مقاومت فشردگی بتن درونی این ستون ها که نسبت مقاومت پوسته ی فولادی به قسمت پر شده با بتن را محاسبه می کند ، در این مطالعه ارائه شده است تا افزایش در مقاومت فشردگی بتن درونی محاسبه شود که این افزایش در مقاومت فشردگی ،به دلیل تاثیر محدود کننده ی پوسته ی فولادی می باشد. مقاومت های تحت طراحی ستون های CFT با نتایج تست مقایسه شدند تا بتوان مقادیر به دست آمده را تایید کرد.
1. مقدمه
یکی از راه های جالب برای حل مشکل ناپایداری موضعی و شکل پذیری پایین لوله های فولادی تو خالی، پر کردن آن ها با بتن می باشد. این مقطع های ترکیبی لوله ای پر شده با بتن (CFT) به صورت گسترده به عنوان ستون برای ساخت ساختمان های بلند و پایه ی پل در سال های اخیر، مورد استفاده قرار گرفته است .
ستون های CFT در معرض کمانش موضعی پوسته ی فولادی قرار دارند که این پوسته ها، در بسیاری از موارد بسیار نازک هستند. مقاومت این ستون ها بعد از کمانش پوسته ی فولادی و مقاومت فشردگی بتن به دلیل محدودیت سه محوری توسط پوسته ی فولادی که دچار کمانش شده است، هر دو منجر به شکل گیری مقاومت نهایی ستون های CFT می شوند و ما باید این پارامتر ها را به صورت صحیح تخمین بزنیم تا بتوانیم مقاومت نهایی ستون های CFT را به صورت منطقی تخمین بزنیم. تاثیر محدود کننده ی پوسته ی فولادی می تواند منجر به افزایش مقاومت فشردگی بتن به مقداری بیشتر از 0.85Fc بشود. اما، به دلیل این که ترک های ریز منجر به کاهش تاثیر محدود کننده ی سه محوری می شود، Chen و Atusta [1] و Bradford [2] به صورت محتاطانه پیشنهاد کرده اند که مقاومت موثر بتن در قالب های فولادی نباید بیشتر از 0.85Fc باشد. قوانین Eurocode4 (2004) [3] در این رابطه یک ماده ی قانونی ارائه کرده است که بر اساس آن ، برای مقطع های تو خالی پر شده با بطن 1.0Fc می تواند جایگزین 0.85Fc بشود و مقداری مقاومت اضافی را می توان برای لوله های مرکب دایره ای در نظر گرفت؛ همچنین مجموعه قوانین AISC (2005) [4] ، مقدار 0.85Fc را به عنوان حد مقطع های مستطیل شکل لوله ای پر شده با بتن و 0.95Fc را به عنوان حد مقطع های فولادی لوله ای پر شده با بتن، ارائه می کند.
Abstract
This paper describes a series of compression tests of circular hollow steel (CHS) sections and circular concrete-filled tubular (CFT) sections. The diameter to thickness ratios of the test specimens ranged 45–140. This range was set to investigate the effect of local buckling in the circular steel skin on the ultimate strength of CFT columns. The confining effect against filled-in concrete was also studied. A squash load formula for CFT stub columns is proposed to account for the post-local-buckling strength of steel skin. The ultimate strength of steel skin was predicted by a kind of Direct Strength Method (DSM). The proposed DSM does not require the computation of the effective area of the steel skin, but uses the gross area of the steel skin and the design strength formula based on various test results. The compressive strength formula of the filled-in concrete accounting for the strength ratio of steel skin to filled-in concrete is also proposed to consider the increase in compressive strength of the filled-in concrete, due to the confining effect of the steel skin. The design strengths of CFT columns were compared with the test results for verification.
1. Introduction
The attractive way to solve the local instability and the low ductility of thin hollow steel tubes is filling them with concrete. The concrete-filled tubular (CFT) composite sections are being widely used as columns of high-rise buildings and bridge piers in recent years. Since the steel skin confines the filled-in concrete tri-axially and the concrete resists against the inward deformation of steel skin, both steel and concrete contribute to the strength enhancement of the CFT column.
The CFT columns are susceptible to local buckling of the steel skin, which in many cases is very thin. The post-local-buckling strength of the steel skin and the concrete compressive strength due to tri-axial confinement by the locally buckled steel skin, both of which contribute to the ultimate strength of CFT columns, need to be estimated accurately to predict the ultimate strength of CFT columns reasonably. The confining effect of a steel skin can increase the concrete compressive strength beyond 0.85Fc. However, since micro-cracking can reduce the tri-axial effect, Chen and Atusta [1] and Bradford [2] have conservatively suggested that the effective strength of concrete in a steel casing should not exceed 0.85Fc. The Eurocode4 (2004) [3] has the provision, where 1.0Fc can replace 0.85Fc for the concrete-filled hollow sections and some additional amount of strengths can be considered for circular composite tubes, and the AISC specifications (2005) [4] applies 0.85Fc as the limit for rectangular concrete-filled tubular steel sections and 0.95Fc for circular concrete-filled tubular steel sections.
چکیده
1. مقدمه
2. مواد و ویژگی های مقطع های مورد استفاده
3. تست ستون ها
3.1 تست ستون CHS
3.2 تست ستون های لوله ای دایره ای پر شده با بتن (CFT)
4. مقاومت نهایی ستون های لوله ای پر شده با بتن
4.1 منحنی مقاومت مستقیم برای ستون های فولادی تو خالی مستطیلی و دایره ای
4.2 مقاومت طراحی مقطع های لوله ای پر شده با بتن (CFT)
5. جمع بندی
منابع
Abstract
1. Introduction
2. Material and section properties
3. Column tests
3.1. CHS column tests
3.2. Circular concrete-filled tubular (CFT) column tests
4. Ultimate strengths of concrete-filled tubular section columns
4.1. Direct strength curves for circular and rectangular hollow steel section columns
4.2. Design strength of concrete filled tubular (CFT) sections
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه