Σας ευχαριστούμε που επισκεφτήκατε το Nature.com.Χρησιμοποιείτε μια έκδοση προγράμματος περιήγησης με περιορισμένη υποστήριξη CSS.Για την καλύτερη εμπειρία, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer).Επιπλέον, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, εμφανίζουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Εμφανίζει ένα καρουζέλ τριών διαφανειών ταυτόχρονα.Χρησιμοποιήστε τα κουμπιά Προηγούμενο και Επόμενο για να μετακινηθείτε σε τρεις διαφάνειες κάθε φορά ή χρησιμοποιήστε τα κουμπιά ρυθμιστικού στο τέλος για να μετακινηθείτε σε τρεις διαφάνειες κάθε φορά.
Τέσσερα στοιχεία χαλύβδινου σωλήνα από καουτσούκ από σκυρόδεμα (RuCFST), ένα στοιχείο χαλύβδινου σωλήνα από σκυρόδεμα (CFST) και ένα κενό στοιχείο δοκιμάστηκαν υπό συνθήκες καθαρής κάμψης.Οι κύριες παράμετροι είναι ο λόγος διάτμησης (λ) από 3 έως 5 και ο λόγος αντικατάστασης καουτσούκ (r) από 10% έως 20%.Λαμβάνονται μια καμπύλη ροπής-παραμόρφωσης κάμψης, μια καμπύλη ροπής κάμψης-εκτροπής και μια καμπύλη ροπής κάμψης-καμπυλότητας.Αναλύθηκε ο τρόπος καταστροφής του σκυροδέματος με πυρήνα από καουτσούκ.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο τύπος αστοχίας των μελών RuCFST είναι αστοχία κάμψης.Οι ρωγμές στο ελαστικό σκυρόδεμα κατανέμονται ομοιόμορφα και με φειδώ, και η πλήρωση του σκυροδέματος πυρήνα με καουτσούκ αποτρέπει την ανάπτυξη ρωγμών.Ο λόγος διάτμησης προς άνοιγμα είχε μικρή επίδραση στη συμπεριφορά των δοκιμίων.Ο ρυθμός αντικατάστασης του καουτσούκ έχει μικρή επίδραση στην ικανότητα αντοχής σε μια ροπή κάμψης, αλλά έχει κάποια επίδραση στην ακαμψία κάμψης του δείγματος.Μετά την πλήρωση με ελαστικό σκυρόδεμα, σε σύγκριση με δείγματα από άδειο χαλύβδινο σωλήνα, η ικανότητα κάμψης και η ακαμψία κάμψης βελτιώνονται.
Λόγω της καλής σεισμικής τους απόδοσης και της υψηλής φέρουσας ικανότητας, οι παραδοσιακές σωληνοειδείς κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα (CFST) χρησιμοποιούνται ευρέως στη σύγχρονη μηχανική πρακτική1,2,3.Ως νέος τύπος σκυροδέματος από καουτσούκ, τα σωματίδια καουτσούκ χρησιμοποιούνται για να αντικαταστήσουν εν μέρει τα φυσικά αδρανή.Οι κατασκευές Rubber Concrete Filled Steel Pipe (RuCFST) σχηματίζονται με πλήρωση χαλύβδινων σωλήνων με ελαστικό σκυρόδεμα για την αύξηση της ολκιμότητας και της ενεργειακής απόδοσης των σύνθετων κατασκευών4.Όχι μόνο εκμεταλλεύεται την εξαιρετική απόδοση των μελών CFST, αλλά και αξιοποιεί αποτελεσματικά τα απορρίμματα από καουτσούκ, τα οποία ανταποκρίνονται στις αναπτυξιακές ανάγκες μιας πράσινης κυκλικής οικονομίας5,6.
Τα τελευταία χρόνια, η συμπεριφορά των παραδοσιακών μελών CFST υπό αξονικό φορτίο7,8, αλληλεπίδραση αξονικού φορτίου-ροπής9,10,11 και καθαρής κάμψης12,13,14 έχει μελετηθεί εντατικά.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ικανότητα κάμψης, η ακαμψία, η πλαστιμότητα και η ικανότητα απαγωγής ενέργειας των υποστυλωμάτων και των δοκών CFST βελτιώνονται από την εσωτερική πλήρωση από σκυρόδεμα και παρουσιάζουν καλή πλαστιμότητα θραύσης.
Επί του παρόντος, ορισμένοι ερευνητές έχουν μελετήσει τη συμπεριφορά και την απόδοση των στηλών RuCFST κάτω από συνδυασμένα αξονικά φορτία.Οι Liu και Liang15 πραγματοποίησαν αρκετά πειράματα σε κοντές στήλες RuCFST και σε σύγκριση με τις στήλες CFST, η φέρουσα ικανότητα και η ακαμψία μειώθηκαν με την αύξηση του βαθμού αντικατάστασης καουτσούκ και του μεγέθους των σωματιδίων του καουτσούκ, ενώ η ολκιμότητα αυξήθηκε.Ο Duarte4,16 δοκίμασε αρκετές κοντές στήλες RuCFST και έδειξε ότι οι στήλες RuCFST ήταν πιο όλκιμες με αυξανόμενη περιεκτικότητα σε καουτσούκ.Οι Liang17 και Gao18 ανέφεραν επίσης παρόμοια αποτελέσματα σχετικά με τις ιδιότητες των βυσμάτων RuCFST με λεία και λεπτά τοιχώματα.Οι Gu et al.19 και Jiang et al.20 μελέτησαν τη φέρουσα ικανότητα των στοιχείων RuCFST σε υψηλή θερμοκρασία.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η προσθήκη καουτσούκ αύξησε την ολκιμότητα της κατασκευής.Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η φέρουσα ικανότητα αρχικά μειώνεται ελαφρώς.Το Patel21 ανέλυσε τη συμπιεστική και καμπτική συμπεριφορά κοντών δοκών και υποστυλωμάτων CFST με στρογγυλά άκρα υπό αξονική και μονοαξονική φόρτιση.Η υπολογιστική μοντελοποίηση και η παραμετρική ανάλυση αποδεικνύουν ότι οι στρατηγικές προσομοίωσης βασισμένες σε ίνες μπορούν να εξετάσουν με ακρίβεια την απόδοση των σύντομων RCFST.Η ευελιξία αυξάνεται με την αναλογία διαστάσεων, την αντοχή του χάλυβα και του σκυροδέματος και μειώνεται με την αναλογία βάθους προς πάχος.Γενικά, οι κοντές στήλες RuCFST συμπεριφέρονται παρόμοια με τις στήλες CFST και είναι πιο όλκιμες από τις στήλες CFST.
Μπορεί να φανεί από την παραπάνω ανασκόπηση ότι οι στήλες RuCFST βελτιώνονται μετά τη σωστή χρήση πρόσθετων καουτσούκ στο σκυρόδεμα βάσης των στηλών CFST.Εφόσον δεν υπάρχει αξονικό φορτίο, η καθαρή κάμψη συμβαίνει στο ένα άκρο της δοκού της στήλης.Στην πραγματικότητα, τα χαρακτηριστικά κάμψης του RuCFST είναι ανεξάρτητα από τα χαρακτηριστικά του αξονικού φορτίου22.Στην πρακτική μηχανική, οι κατασκευές RuCFST συχνά υπόκεινται σε φορτία ροπής κάμψης.Η μελέτη των καθαρών ιδιοτήτων κάμψης του βοηθά στον προσδιορισμό των τρόπων παραμόρφωσης και αστοχίας των στοιχείων RuCFST υπό σεισμική δράση23.Για δομές RuCFST, είναι απαραίτητο να μελετηθούν οι καθαρές ιδιότητες κάμψης των στοιχείων RuCFST.
Από αυτή την άποψη, έξι δείγματα δοκιμάστηκαν για τη μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων των καθαρά καμπυλωτών στοιχείων τετραγωνικού σωλήνα από χάλυβα.Το υπόλοιπο αυτού του άρθρου οργανώνεται ως εξής.Αρχικά, δοκιμάστηκαν έξι δείγματα τετράγωνης τομής με ή χωρίς γέμισμα από καουτσούκ.Παρατηρήστε τη λειτουργία αστοχίας κάθε δείγματος για τα αποτελέσματα της δοκιμής.Δεύτερον, αναλύθηκε η απόδοση των στοιχείων RuCFST σε καθαρή κάμψη και συζητήθηκε η επίδραση μιας αναλογίας διάτμησης προς άνοιγμα 3-5 και μιας αναλογίας αντικατάστασης καουτσούκ 10-20% στις δομικές ιδιότητες του RuCFST.Τέλος, συγκρίνονται οι διαφορές στη φέρουσα ικανότητα και την ακαμψία κάμψης μεταξύ των στοιχείων RuCFST και των παραδοσιακών στοιχείων CFST.
Ολοκληρώθηκαν έξι δείγματα CFST, τέσσερα γεμάτα με ελαστικό σκυρόδεμα, ένα γεμάτη με κανονικό σκυρόδεμα και το έκτο ήταν άδειο.Τα αποτελέσματα του ρυθμού αλλαγής καουτσούκ (r) και του λόγου διάτμησης του ανοίγματος (λ) συζητούνται.Οι κύριες παράμετροι του δείγματος δίνονται στον Πίνακα 1. Το γράμμα t υποδηλώνει το πάχος του σωλήνα, B είναι το μήκος της πλευράς του δείγματος, L είναι το ύψος του δείγματος, Mue είναι η μετρούμενη ικανότητα κάμψης, Kie είναι η αρχική ακαμψία κάμψης, Kse είναι η ακαμψία κάμψης στην υπηρεσία.σκηνή.
Το δείγμα RuCFST κατασκευάστηκε από τέσσερις χαλύβδινες πλάκες συγκολλημένες σε ζεύγη για να σχηματίσουν έναν κοίλο τετράγωνο χαλύβδινο σωλήνα, ο οποίος στη συνέχεια γεμίστηκε με σκυρόδεμα.Σε κάθε άκρο του δοκιμίου συγκολλάται μια χαλύβδινη πλάκα πάχους 10 mm.Οι μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα φαίνονται στον Πίνακα 2. Σύμφωνα με το κινεζικό πρότυπο GB/T228-201024, η αντοχή εφελκυσμού (fu) και η αντοχή διαρροής (fy) ενός χαλύβδινου σωλήνα προσδιορίζονται με μια τυπική μέθοδο δοκιμής εφελκυσμού.Τα αποτελέσματα της δοκιμής είναι 260 MPa και 350 MPa αντίστοιχα.Ο συντελεστής ελαστικότητας (Es) είναι 176 GPa, και ο λόγος Poisson (ν) του χάλυβα είναι 0,3.
Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, η κυβική αντοχή σε θλίψη (fcu) του σκυροδέματος αναφοράς την ημέρα 28 υπολογίστηκε στα 40 MPa.Οι σχέσεις 3, 4 και 5 επιλέχθηκαν με βάση την προηγούμενη αναφορά 25 καθώς αυτό μπορεί να αποκαλύψει τυχόν προβλήματα με τη μετάδοση αλλαγής ταχυτήτων.Δύο ποσοστά αντικατάστασης καουτσούκ 10% και 20% αντικαθιστούν την άμμο στο μίγμα σκυροδέματος.Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήθηκε συμβατική σκόνη καουτσούκ ελαστικών από το εργοστάσιο τσιμέντου Tianyu (μάρκα Tianyu στην Κίνα).Το μέγεθος σωματιδίων του καουτσούκ είναι 1-2 mm.Ο Πίνακας 3 δείχνει την αναλογία ελαστικού σκυροδέματος και μιγμάτων.Για κάθε τύπο σκυροδέματος από καουτσούκ, χυτεύτηκαν τρεις κύβοι με πλευρά 150 mm και σκληρύνθηκαν υπό συνθήκες δοκιμής που καθορίζονται από τα πρότυπα.Η άμμος που χρησιμοποιείται στο μείγμα είναι πυριτική άμμος και το χονδροειδές αδρανή είναι ανθρακικό πέτρωμα στην πόλη Shenyang της βορειοανατολικής Κίνας.Η κυβική αντοχή σε θλίψη 28 ημερών (fcu), η πρισματική θλιπτική αντοχή (fc') και ο συντελεστής ελαστικότητας (Ec) για διάφορες αναλογίες αντικατάστασης καουτσούκ (10% και 20%) φαίνονται στον Πίνακα 3. Εφαρμόστε το πρότυπο GB50081-201926.
Όλα τα δοκίμια δοκιμάζονται με υδραυλικό κύλινδρο με δύναμη 600 kN.Κατά τη φόρτωση, δύο συγκεντρωμένες δυνάμεις εφαρμόζονται συμμετρικά στη βάση δοκιμής κάμψης τεσσάρων σημείων και στη συνέχεια κατανέμονται στο δείγμα.Η παραμόρφωση μετράται με πέντε μετρητές καταπόνησης σε κάθε επιφάνεια δείγματος.Η απόκλιση παρατηρείται χρησιμοποιώντας τρεις αισθητήρες μετατόπισης που φαίνονται στα Σχήματα 1 και 2. 1 και 2.
Η δοκιμή χρησιμοποίησε ένα σύστημα προφόρτισης.Φορτώστε με ταχύτητα 2 kN/s, στη συνέχεια σταματήστε με φορτίο έως 10 kN, ελέγξτε εάν το εργαλείο και το στοιχείο φόρτωσης βρίσκονται σε κανονική κατάσταση λειτουργίας.Εντός της ελαστικής ταινίας, κάθε αύξηση του φορτίου ισχύει για λιγότερο από το ένα δέκατο του προβλεπόμενου φορτίου αιχμής.Όταν ο χαλύβδινος σωλήνας φθαρεί, το εφαρμοζόμενο φορτίο είναι μικρότερο από το ένα δέκατο πέμπτο του προβλεπόμενου φορτίου αιχμής.Κρατήστε για περίπου δύο λεπτά μετά την εφαρμογή κάθε επιπέδου φορτίου κατά τη φάση φόρτωσης.Καθώς το δείγμα πλησιάζει την αποτυχία, ο ρυθμός συνεχούς φόρτισης επιβραδύνεται.Όταν το αξονικό φορτίο φτάσει σε λιγότερο από το 50% του τελικού φορτίου ή αν εντοπιστεί εμφανής ζημιά στο δείγμα, η φόρτιση τερματίζεται.
Η καταστροφή όλων των δοκιμίων έδειξε καλή ολκιμότητα.Δεν βρέθηκαν εμφανείς ρωγμές εφελκυσμού στη ζώνη εφελκυσμού του χαλύβδινου σωλήνα του δοκιμίου.Τυπικοί τύποι ζημιών σε χαλύβδινους σωλήνες φαίνονται στο σχ.3. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το δείγμα SB1, στο αρχικό στάδιο της φόρτισης όταν η ροπή κάμψης είναι μικρότερη από 18 kN m, το δείγμα SB1 βρίσκεται στο ελαστικό στάδιο χωρίς εμφανή παραμόρφωση και ο ρυθμός αύξησης της μετρούμενης ροπής κάμψης είναι μεγαλύτερος από ο ρυθμός αύξησης της καμπυλότητας.Στη συνέχεια, ο χαλύβδινος σωλήνας στη ζώνη εφελκυσμού είναι παραμορφώσιμος και περνά στο ελαστικό-πλαστικό στάδιο.Όταν η ροπή κάμψης φτάσει περίπου τα 26 kNm, η ζώνη συμπίεσης του χάλυβα μεσαίου ανοίγματος αρχίζει να διαστέλλεται.Το οίδημα αναπτύσσεται σταδιακά καθώς αυξάνεται το φορτίο.Η καμπύλη φορτίου-εκτροπής δεν μειώνεται έως ότου το φορτίο φτάσει στο σημείο αιχμής του.
Μετά την ολοκλήρωση του πειράματος, το δείγμα SB1 (RuCFST) και το δείγμα SB5 (CFST) κόπηκαν για να παρατηρηθεί πιο καθαρά ο τρόπος αστοχίας του σκυροδέματος βάσης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4. Μπορεί να φανεί από το Σχήμα 4 ότι οι ρωγμές στο δείγμα Τα SB1 κατανέμονται ομοιόμορφα και αραιά στο σκυρόδεμα βάσης και η απόσταση μεταξύ τους είναι από 10 έως 15 cm.Η απόσταση μεταξύ των ρωγμών στο δείγμα SB5 είναι από 5 έως 8 cm, οι ρωγμές είναι ακανόνιστες και εμφανείς.Επιπλέον, οι ρωγμές στο δείγμα SB5 εκτείνονται περίπου 90° από τη ζώνη εφελκυσμού έως τη ζώνη συμπίεσης και αναπτύσσονται μέχρι περίπου τα 3/4 του ύψους του τμήματος.Οι κύριες ρωγμές σκυροδέματος στο δείγμα SB1 είναι μικρότερες και λιγότερο συχνές από ό,τι στο δείγμα SB5.Η αντικατάσταση της άμμου με καουτσούκ μπορεί, σε κάποιο βαθμό, να αποτρέψει την ανάπτυξη ρωγμών στο σκυρόδεμα.
Στο σχ.Το σχήμα 5 δείχνει την κατανομή της παραμόρφωσης κατά μήκος κάθε δείγματος.Η συμπαγής γραμμή είναι η καμπύλη εκτροπής του δοκιμίου και η διακεκομμένη γραμμή είναι το ημιτονοειδές μισό κύμα.Από το σχ.Το Σχήμα 5 δείχνει ότι η καμπύλη εκτροπής της ράβδου είναι σε καλή συμφωνία με την ημιτονοειδούς καμπύλη μισού κύματος κατά την αρχική φόρτιση.Καθώς το φορτίο αυξάνεται, η καμπύλη εκτροπής αποκλίνει ελαφρά από την ημιτονοειδή καμπύλη μισού κύματος.Κατά κανόνα, κατά τη φόρτωση, οι καμπύλες απόκλισης όλων των δειγμάτων σε κάθε σημείο μέτρησης είναι μια συμμετρική ημιημιτονοειδής καμπύλη.
Δεδομένου ότι η απόκλιση των στοιχείων RuCFST στην καθαρή κάμψη ακολουθεί μια ημιτονοειδή καμπύλη μισού κύματος, η εξίσωση κάμψης μπορεί να εκφραστεί ως:
Όταν η μέγιστη τάση της ίνας είναι 0,01, λαμβάνοντας υπόψη τις πραγματικές συνθήκες εφαρμογής, η αντίστοιχη ροπή κάμψης προσδιορίζεται ως η τελική χωρητικότητα ροπής κάμψης του στοιχείου27.Η μετρούμενη ικανότητα ροπής κάμψης (Mue) που προσδιορίζεται με αυτόν τον τρόπο φαίνεται στον Πίνακα 1. Σύμφωνα με τη μετρούμενη χωρητικότητα ροπής κάμψης (Mue) και τον τύπο (3) για τον υπολογισμό της καμπυλότητας (φ), η καμπύλη M-φ στο σχήμα 6 μπορεί να σχεδιάστηκε.Για M = 0,2Mue28, η αρχική ακαμψία Kie θεωρείται ως η αντίστοιχη ακαμψία κάμψης διάτμησης.Όταν M = 0,6 Mue, η ακαμψία κάμψης (Kse) του σταδίου εργασίας ορίστηκε στην αντίστοιχη ακαμψία κάμψης τομής.
Μπορεί να φανεί από την καμπύλη καμπυλότητας της ροπής κάμψης ότι η ροπή κάμψης και η καμπυλότητα αυξάνονται σημαντικά γραμμικά στο ελαστικό στάδιο.Ο ρυθμός ανάπτυξης της ροπής κάμψης είναι σαφώς υψηλότερος από εκείνον της καμπυλότητας.Όταν η ροπή κάμψης M είναι 0,2 Mue, το δείγμα φτάνει στο ελαστικό οριακό στάδιο.Καθώς το φορτίο αυξάνεται, το δείγμα υφίσταται πλαστική παραμόρφωση και περνά στο ελαστοπλαστικό στάδιο.Με ροπή κάμψης M ίση με 0,7-0,8 Mue, ο χαλύβδινος σωλήνας θα παραμορφωθεί στη ζώνη τάνυσης και στη ζώνη συμπίεσης εναλλάξ.Ταυτόχρονα, η καμπύλη Mf του δείγματος αρχίζει να εκδηλώνεται ως σημείο καμπής και αυξάνεται μη γραμμικά, γεγονός που ενισχύει τη συνδυασμένη επίδραση του χαλύβδινου σωλήνα και του πυρήνα από καουτσούκ από σκυρόδεμα.Όταν το M είναι ίσο με το Mue, το δείγμα εισέρχεται στο στάδιο σκλήρυνσης του πλαστικού, με την απόκλιση και την καμπυλότητα του δείγματος να αυξάνεται γρήγορα, ενώ η ροπή κάμψης αυξάνεται αργά.
Στο σχ.Το σχήμα 7 δείχνει καμπύλες ροπής κάμψης (Μ) έναντι παραμόρφωσης (ε) για κάθε δείγμα.Το πάνω μέρος του τμήματος του μεσαίου ανοίγματος του δείγματος είναι υπό συμπίεση και το κάτω μέρος είναι υπό τάση.Οι μετρητές καταπόνησης με την ένδειξη "1" και "2" βρίσκονται στο επάνω μέρος του δοκιμίου, οι μετρητές καταπόνησης με την ένδειξη "3" βρίσκονται στη μέση του δείγματος και οι μετρητές καταπόνησης με την ένδειξη "4" και "5".” βρίσκονται κάτω από το δείγμα δοκιμής.Το κάτω μέρος του δείγματος φαίνεται στο Σχ. 2. Από το Σχ. 7 φαίνεται ότι στο αρχικό στάδιο της φόρτισης, οι διαμήκεις παραμορφώσεις στη ζώνη τάνυσης και στη ζώνη συμπίεσης του στοιχείου είναι πολύ κοντά, και το οι παραμορφώσεις είναι περίπου γραμμικές.Στο μεσαίο τμήμα, υπάρχει μια ελαφρά αύξηση της διαμήκους παραμόρφωσης, αλλά το μέγεθος αυτής της αύξησης είναι μικρό. Στη συνέχεια, το ελαστικό σκυρόδεμα στη ζώνη τάνυσης ραγίστηκε. Επειδή ο χαλύβδινος σωλήνας στη ζώνη τάνυσης χρειάζεται μόνο να αντέξει τη δύναμη, και το Το ελαστικό σκυρόδεμα και ο χαλύβδινος σωλήνας στη ζώνη συμπίεσης αντέχουν το φορτίο μαζί, η παραμόρφωση στη ζώνη τάνυσης του στοιχείου είναι μεγαλύτερη από την παραμόρφωση στο Καθώς το φορτίο αυξάνεται, οι παραμορφώσεις υπερβαίνουν την αντοχή διαρροής του χάλυβα και ο χαλύβδινος σωλήνας εισέρχεται το ελαστοπλαστικό στάδιο. Ο ρυθμός αύξησης της τάσης του δείγματος ήταν σημαντικά υψηλότερος από τη ροπή κάμψης, και η πλαστική ζώνη άρχισε να αναπτύσσεται σε πλήρη διατομή.
Οι καμπύλες M-um για κάθε δείγμα φαίνονται στο Σχήμα 8. Στο Σχ.8, όλες οι καμπύλες M-um ακολουθούν την ίδια τάση με τα παραδοσιακά μέλη CFST22,27.Σε κάθε περίπτωση, οι καμπύλες M-um δείχνουν ελαστική απόκριση στην αρχική φάση, ακολουθούμενη από ανελαστική συμπεριφορά με φθίνουσα ακαμψία, έως ότου επιτευχθεί σταδιακά η μέγιστη επιτρεπόμενη καμπτική ροπή.Ωστόσο, λόγω διαφορετικών παραμέτρων δοκιμής, οι καμπύλες M-um είναι ελαφρώς διαφορετικές.Η ροπή εκτροπής για λόγους διάτμησης προς άνοιγμα από 3 έως 5 φαίνεται στο σχήμα.8α.Η επιτρεπόμενη ικανότητα κάμψης του δείγματος SB2 (συντελεστής διάτμησης λ = 4) είναι 6,57% χαμηλότερη από αυτή του δείγματος SB1 (λ = 5) και η ικανότητα ροπής κάμψης του δείγματος SB3 (λ = 3) είναι μεγαλύτερη από αυτή του δείγματος SB2 (λ = 4) 3,76%.Γενικά, καθώς αυξάνεται ο λόγος διάτμησης προς άνοιγμα, η τάση της μεταβολής της επιτρεπόμενης ροπής δεν είναι εμφανής.Η καμπύλη M-um δεν φαίνεται να σχετίζεται με τον λόγο διάτμησης προς άνοιγμα.Αυτό είναι σύμφωνο με αυτό που παρατήρησαν οι Lu και Kennedy25 για δοκούς CFST με λόγους διάτμησης προς άνοιγμα που κυμαίνονται από 1,03 έως 5,05.Ένας πιθανός λόγος για τα μέλη CFST είναι ότι σε διαφορετικές αναλογίες διάτμησης ανοίγματος, ο μηχανισμός μετάδοσης δύναμης μεταξύ του πυρήνα από σκυρόδεμα και των χαλύβδινων σωλήνων είναι σχεδόν ο ίδιος, κάτι που δεν είναι τόσο προφανές όσο για τα μέλη από οπλισμένο σκυρόδεμα25.
Από το σχ.Το 8b δείχνει ότι η φέρουσα ικανότητα των δειγμάτων SB4 (r = 10%) και SB1 (r = 20%) είναι ελαφρώς υψηλότερη ή χαμηλότερη από αυτή του παραδοσιακού δείγματος CFST SB5 (r = 0) και αυξήθηκε κατά 3,15 τοις εκατό και μειώθηκε κατά 1,57 τοις εκατό.Ωστόσο, η αρχική ακαμψία κάμψης (Kie) των δειγμάτων SB4 και SB1 είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή του δείγματος SB5, που είναι 19,03% και 18,11%, αντίστοιχα.Η ακαμψία κάμψης (Kse) των δειγμάτων SB4 και SB1 στη φάση λειτουργίας είναι 8,16% και 7,53% υψηλότερη από αυτή του δείγματος SB5, αντίστοιχα.Δείχνουν ότι ο ρυθμός αντικατάστασης του καουτσούκ έχει μικρή επίδραση στην ικανότητα κάμψης, αλλά έχει μεγάλη επίδραση στην ακαμψία κάμψης των δειγμάτων RuCFST.Αυτό μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι η πλαστικότητα του ελαστικού σκυροδέματος στα δείγματα RuCFST είναι υψηλότερη από την πλαστικότητα του φυσικού σκυροδέματος στα συμβατικά δείγματα CFST.Γενικά, οι ρωγμές και οι ρωγμές στο φυσικό σκυρόδεμα αρχίζουν να διαδίδονται νωρίτερα από ό,τι στο ελαστικό σκυρόδεμα29.Από τον τυπικό τρόπο αστοχίας του σκυροδέματος βάσης (Εικ. 4), οι ρωγμές του δείγματος SB5 (φυσικό σκυρόδεμα) είναι μεγαλύτερες και πυκνότερες από αυτές του δείγματος SB1 (καουτσούκ σκυροδέματος).Αυτό μπορεί να συμβάλει στην υψηλότερη συγκράτηση που παρέχουν οι χαλύβδινοι σωλήνες για το δείγμα οπλισμένου σκυροδέματος SB1 σε σύγκριση με το δείγμα φυσικού σκυροδέματος SB5.Η μελέτη Durate16 κατέληξε επίσης σε παρόμοια συμπεράσματα.
Από το σχ.Το 8c δείχνει ότι το στοιχείο RuCFST έχει καλύτερη ικανότητα κάμψης και ολκιμότητα από το στοιχείο κοίλου χαλύβδινου σωλήνα.Η αντοχή σε κάμψη του δείγματος SB1 από RuCFST (r=20%) είναι 68,90% υψηλότερη από αυτή του δείγματος SB6 από άδειο χαλύβδινο σωλήνα και η αρχική ακαμψία κάμψης (Kie) και ακαμψία κάμψης στο στάδιο λειτουργίας (Kse) του δείγματος SB1 είναι 40,52% αντίστοιχα., που είναι υψηλότερο από το δείγμα SB6, ήταν 16,88% υψηλότερο.Η συνδυασμένη δράση του χαλύβδινου σωλήνα και του πυρήνα από καουτσούκ από σκυρόδεμα αυξάνει την ικανότητα κάμψης και την ακαμψία του σύνθετου στοιχείου.Τα στοιχεία RuCFST παρουσιάζουν δείγματα καλής ολκιμότητας όταν υποβάλλονται σε καθαρά φορτία κάμψης.
Οι ροπές κάμψης που προέκυψαν συγκρίθηκαν με τις ροπές κάμψης που καθορίζονται στα τρέχοντα πρότυπα σχεδιασμού όπως οι ιαπωνικοί κανόνες AIJ (2008) 30, οι βρετανικοί κανόνες BS5400 (2005) 31, οι ευρωπαϊκοί κανόνες EC4 (2005) 32 και οι κινεζικοί κανόνες GB50936 (2014) 33. ροπή κάμψης (Muc) στην πειραματική ροπή κάμψης (Mue) δίνεται στον Πίνακα 4 και παρουσιάζεται στο Σχ.9. Οι υπολογισμένες τιμές των AIJ (2008), BS5400 (2005) και GB50936 (2014) είναι 19%, 13,2% και 19,4% χαμηλότερες από τις μέσες πειραματικές τιμές, αντίστοιχα.Η ροπή κάμψης που υπολογίστηκε από το EC4 (2005) είναι 7% κάτω από τη μέση τιμή δοκιμής, η οποία είναι η πλησιέστερη.
Οι μηχανικές ιδιότητες των στοιχείων RuCFST υπό καθαρή κάμψη διερευνώνται πειραματικά.Με βάση την έρευνα, μπορούν να εξαχθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα.
Τα δοκιμασμένα μέλη του RuCFST εμφάνισαν συμπεριφορά παρόμοια με τα παραδοσιακά πρότυπα CFST.Με εξαίρεση τα κενά δείγματα χαλύβδινων σωλήνων, τα δείγματα RuCFST και CFST έχουν καλή ολκιμότητα λόγω της πλήρωσης από ελαστικό σκυρόδεμα και σκυρόδεμα.
Ο λόγος διάτμησης προς άνοιγμα κυμαινόταν από 3 έως 5 με μικρή επίδραση στη δοκιμασμένη ροπή και την ακαμψία κάμψης.Ο ρυθμός αντικατάστασης του καουτσούκ δεν έχει πρακτικά καμία επίδραση στην αντίσταση του δείγματος στη ροπή κάμψης, αλλά έχει κάποια επίδραση στην ακαμψία κάμψης του δείγματος.Η αρχική ακαμψία κάμψης του δείγματος SB1 με αναλογία αντικατάστασης καουτσούκ 10% είναι 19,03% υψηλότερη από αυτή του παραδοσιακού δείγματος CFST SB5.Ο Ευρωκώδικας EC4 (2005) επιτρέπει την ακριβή αξιολόγηση της τελικής ικανότητας κάμψης των στοιχείων RuCFST.Η προσθήκη καουτσούκ στο σκυρόδεμα βάσης βελτιώνει την ευθραυστότητα του σκυροδέματος, δίνοντας στα στοιχεία του Κομφούκιου καλή σκληρότητα.
Dean, FH, Chen, Yu.F., Yu, Yu.J., Wang, LP and Yu, ZV Συνδυασμένη δράση χαλύβδινων σωληνοειδών στηλών ορθογώνιας διατομής γεμάτες με σκυρόδεμα σε εγκάρσια διάτμηση.δομή.Concrete 22, 726–740.https://doi.org/10.1002/suco.202000283 (2021).
Khan, LH, Ren, QX και Li, W. Δοκιμή χαλύβδινων σωλήνων με πλήρωση σκυροδέματος (CFST) με κεκλιμένες, κωνικές και κοντές στήλες STS.J. Κατασκευή.Steel Tank 66, 1186–1195.https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2010.03.014 (2010).
Meng, EC, Yu, YL, Zhang, XG & Su, YS Μελέτες σεισμικών δοκιμών και δεικτών απόδοσης ανακυκλωμένων τοίχων κοίλων μπλοκ γεμισμένων με σωληνοειδές πλαίσιο από ανακυκλωμένο χάλυβα.δομή.Concrete 22, 1327–1342 https://doi.org/10.1002/suco.202000254 (2021).
Duarte, APK et al.Πείραμα και σχεδιασμός κοντών χαλύβδινων σωλήνων γεμισμένων με ελαστικό σκυρόδεμα.έργο.δομή.112, 274-286.https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.01.018 (2016).
Jah, S., Goyal, MK, Gupta, B., & Gupta, AK Νέα ανάλυση κινδύνου του COVID 19 στην Ινδία, λαμβάνοντας υπόψη το κλίμα και τους κοινωνικοοικονομικούς παράγοντες.τεχνολογίες.πρόβλεψη.κοινωνία.Άνοιξε.167, 120679 (2021).
Kumar, N., Punia, V., Gupta, B. & Goyal, MK Νέο σύστημα αξιολόγησης κινδύνου και ανθεκτικότητα στην κλιματική αλλαγή των υποδομών ζωτικής σημασίας.τεχνολογίες.πρόβλεψη.κοινωνία.Άνοιξε.165, 120532 (2021).
Liang, Q and Fragomeni, S. Nonlinear Analysis of Short Round Columns of Concrete-Filled Steel Pipes under Axial Loading.J. Κατασκευή.Steel Resolution 65, 2186–2196.https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2009.06.015 (2009).
Ellobedi, E., Young, B. and Lam, D. Συμπεριφορά συμβατικών και υψηλής αντοχής γεμάτες με σκυρόδεμα στρογγυλές κολόνες από πυκνούς χαλύβδινους σωλήνες.J. Κατασκευή.Steel tank 62, 706–715.https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2005.11.002 (2006).
Huang, Υ. et αϊ.Πειραματική διερεύνηση των χαρακτηριστικών έκκεντρης συμπίεσης ορθογώνιων σωληνοειδών στηλών από οπλισμένο σκυρόδεμα υψηλής αντοχής.Πανεπιστήμιο J. Huaqiao (2019).
Yang, YF and Khan, LH Συμπεριφορά κοντών στηλών χαλύβδινων σωλήνων με πλήρωση σκυροδέματος (CFST) υπό έκκεντρη τοπική συμπίεση.Λεπτή κατασκευή τοίχων.49, 379-395.https://doi.org/10.1016/j.tws.2010.09.024 (2011).
Chen, JB, Chan, TM, Su, RKL and Castro, JM Πειραματική αξιολόγηση των κυκλικών χαρακτηριστικών μιας χαλύβδινης σωληνοειδούς δοκού-κολώνας γεμισμένου με σκυρόδεμα με οκταγωνική διατομή.έργο.δομή.180, 544–560.https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.10.078 (2019).
Gunawardena, YKR, Aslani, F., Ui, B., Kang, WH and Hicks, S. Μια ανασκόπηση των χαρακτηριστικών αντοχής κυκλικών χαλύβδινων σωλήνων γεμισμένων με σκυρόδεμα υπό μονοτονική καθαρή κάμψη.J. Κατασκευή.Steel tank 158, 460–474.https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2019.04.010 (2019).
Zanuy, C. Μοντέλο τάσης χορδής και ακαμψία κάμψης στρογγυλού CFST σε κάμψη.εσωτερική J. Κατασκευή από χάλυβα.19, 147-156.https://doi.org/10.1007/s13296-018-0096-9 (2019).
Liu, Yu.H. and Li, L. Μηχανικές ιδιότητες κοντών στηλών τετράγωνων χαλύβδινων σωλήνων από ελαστικό σκυρόδεμα υπό αξονικό φορτίο.J. Βορειοανατολικά.Πανεπιστήμιο (2011).
Duarte, APK et al.Πειραματικές μελέτες ελαστικού σκυροδέματος με βραχείς χαλύβδινους σωλήνες υπό κυκλική φόρτιση [J] Σύνθεση.δομή.136, 394-404.https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.10.015 (2016).
Liang, J., Chen, H., Huaying, WW and Chongfeng, HE Πειραματική μελέτη των χαρακτηριστικών της αξονικής συμπίεσης στρογγυλών χαλύβδινων σωλήνων γεμισμένων με ελαστικό σκυρόδεμα.Σκυρόδεμα (2016).
Gao, K. and Zhou, J. Δοκιμή αξονικής συμπίεσης τετράγωνων στύλων χαλύβδινων σωλήνων με λεπτό τοίχωμα.Περιοδικό Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου Hubei.(2017).
Gu L, Jiang T, Liang J, Zhang G και Wang E. Πειραματική μελέτη κοντών ορθογώνιων στηλών από οπλισμένο σκυρόδεμα μετά από έκθεση σε υψηλή θερμοκρασία.Concrete 362, 42–45 (2019).
Jiang, T., Liang, J., Zhang, G. and Wang, E. Πειραματική μελέτη στρογγυλών σωληνωτών στηλών από χάλυβα γεμισμένων από καουτσούκ-μπετόν υπό αξονική συμπίεση μετά από έκθεση σε υψηλή θερμοκρασία.Σκυρόδεμα (2019).
Patel VI Υπολογισμός κοντών χαλύβδινων σωληνοειδών δοκών με μονοαξονική φόρτιση με στρογγυλό άκρο γεμάτο με σκυρόδεμα.έργο.δομή.205, 110098. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.110098 (2020).
Lu, H., Han, LH and Zhao, SL Ανάλυση της συμπεριφοράς κάμψης στρογγυλών λεπτών τοιχωμάτων χαλύβδινων σωλήνων γεμισμένων με σκυρόδεμα.Λεπτή κατασκευή τοίχων.47, 346–358.https://doi.org/10.1016/j.tws.2008.07.004 (2009).
Abende R., Ahmad HS και Hunaiti Yu.M.Πειραματική μελέτη ιδιοτήτων χαλύβδινων σωλήνων γεμισμένων με σκυρόδεμα που περιέχει σκόνη καουτσούκ.J. Κατασκευή.Steel tank 122, 251–260.https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2016.03.022 (2016).
GB/T 228. Μέθοδος δοκιμής εφελκυσμού κανονικής θερμοκρασίας για μεταλλικά υλικά (China Architecture and Building Press, 2010).
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-05-2023