Хвала вам што сте посетили Натуре.цом.Користите верзију претраживача са ограниченом подршком за ЦСС.За најбоље искуство препоручујемо да користите ажурирани прегледач (или онемогућите режим компатибилности у Интернет Екплорер-у).Поред тога, да бисмо обезбедили сталну подршку, приказујемо сајт без стилова и ЈаваСцрипт-а.
Приказује вртешку од три слајда одједном.Користите дугмад Претходно и Следеће да бисте се кретали кроз три слајда одједном или користите дугмад клизача на крају да бисте се кретали кроз три слајда одједном.
Четири елемента гумено-бетонске челичне цеви (РуЦФСТ), један елемент бетонске челичне цеви (ЦФСТ) и један празан елемент тестирани су под условима чистог савијања.Главни параметри су коефицијент смицања (λ) од 3 до 5 и однос замене гуме (р) од 10% до 20%.Добија се крива момент савијања-деформација, крива момент савијања-деформација и крива момент савијања-кривина.Анализиран је начин разарања бетона са гуменим језгром.Резултати показују да је тип квара чланова РуЦФСТ-а отказ на савијању.Пукотине у гуменом бетону су распоређене равномерно и штедљиво, а пуњење бетона језгра гумом спречава настанак пукотина.Однос смицања и распона имао је мали утицај на понашање узорака за испитивање.Стопа замене гуме има мали утицај на способност да се издржи момент савијања, али има одређени утицај на крутост узорка на савијање.Након пуњења гуменим бетоном, у поређењу са узорцима из празне челичне цеви, побољшана је способност савијања и крутост на савијање.
Због својих добрих сеизмичких перформанси и велике носивости, традиционалне армирано-бетонске цевасте конструкције (ЦФСТ) имају широку примену у савременој инжењерској пракси1,2,3.Као нова врста гуменог бетона, гумене честице се користе за делимичну замену природних агрегата.Конструкције челичних цеви пуњених гуменим бетоном (РуЦФСТ) се формирају пуњењем челичних цеви гуменим бетоном како би се повећала дуктилност и енергетска ефикасност композитних структура4.Не само да користи одличне перформансе чланова ЦФСТ-а, већ и ефикасно користи гумени отпад, који задовољава развојне потребе зелене кружне економије5,6.
У последњих неколико година, понашање традиционалних ЦФСТ чланова под аксијалним оптерећењем7,8, интеракцијом аксијалног оптерећења и момента9,10,11 и чистог савијања12,13,14 је интензивно проучавано.Резултати показују да су капацитет савијања, крутост, дуктилност и капацитет дисипације енергије ЦФСТ стубова и греда побољшани унутрашњим бетонским пуњењем и показују добру дуктилност лома.
Тренутно су неки истраживачи проучавали понашање и перформансе РуЦФСТ стубова под комбинованим аксијалним оптерећењима.Лиу и Лианг15 су извели неколико експеримената на кратким РуЦФСТ стубовима, и у поређењу са ЦФСТ стубовима, капацитет ношења и крутост су се смањили са повећањем степена замене гуме и величине гумених честица, док се дуктилност повећала.Дуарте4,16 је тестирао неколико кратких РуЦФСТ стубова и показао да су РуЦФСТ стубови дуктилнији са повећањем садржаја гуме.Лианг17 и Гао18 су такође пријавили сличне резултате о својствима глатких и танких зидова РуЦФСТ чепова.Гу ет ал.19 и Јианг ет ал.20 проучавали су носивост РуЦФСТ елемената на високој температури.Резултати су показали да је додавање гуме повећало дуктилност структуре.Како температура расте, носивост се у почетку благо смањује.Пател21 је анализирао понашање на притисак и савијање кратких ЦФСТ греда и стубова са заобљеним крајевима под аксијалним и једноосним оптерећењем.Рачунарско моделирање и параметарска анализа показују да стратегије симулације засноване на влакнима могу прецизно испитати перформансе кратких РЦФСТ-ова.Флексибилност се повећава са односом ширине и висине, чврстоћом челика и бетона, а смањује се са односом дубине и дебљине.Генерално, кратке РуЦФСТ колоне се понашају слично као ЦФСТ колоне и дуктилније су од ЦФСТ колона.
Из горњег прегледа се може видети да се РуЦФСТ стубови побољшавају након правилне употребе гумених адитива у основном бетону ЦФСТ стубова.Пошто нема аксијалног оптерећења, савијање мреже се јавља на једном крају греде стуба.У ствари, карактеристике савијања РуЦФСТ-а су независне од карактеристика аксијалног оптерећења22.У практичном инжењерингу, РуЦФСТ структуре су често изложене оптерећењима моментом савијања.Проучавање његових чистих својстава савијања помаже у одређивању начина деформације и отказа РуЦФСТ елемената под сеизмичким дејством23.За РуЦФСТ структуре потребно је проучавати чиста својства савијања РуЦФСТ елемената.
С тим у вези, шест узорака је тестирано за проучавање механичких својстава чисто закривљених челичних квадратних цевних елемената.Остатак овог чланка је организован на следећи начин.Прво је испитано шест узорака квадратног пресека са или без гуменог пуњења.Посматрајте начин квара сваког узорка за резултате теста.Друго, анализиране су перформансе РуЦФСТ елемената при чистом савијању и разматран је утицај односа смицања и распона од 3-5 и односа замене гуме од 10-20% на структурна својства РуЦФСТ-а.Коначно, упоређене су разлике у носивости и крутости на савијање између РуЦФСТ елемената и традиционалних ЦФСТ елемената.
Завршено је шест ЦФСТ узорака, четири напуњена гумираним бетоном, један испуњен нормалним бетоном, а шести је био празан.Дискутовани су ефекти брзине промене гуме (р) и смицања распона (λ).Главни параметри узорка дати су у табели 1. Слово т означава дебљину цеви, Б је дужина странице узорка, Л је висина узорка, Муе је измерени капацитет савијања, Кие је почетни крутост на савијање, Ксе је крутост на савијање у служби.сцена.
РуЦФСТ узорак је направљен од четири челичне плоче заварене у паровима да би се формирала шупља квадратна челична цев, која је затим испуњена бетоном.На сваки крај узорка заварена је челична плоча дебљине 10 мм.Механичке особине челика су приказане у табели 2. Према кинеском стандарду ГБ/Т228-201024, затезна чврстоћа (фу) и граница развлачења (фи) челичне цеви се одређују стандардном методом испитивања затезања.Резултати испитивања су 260 МПа и 350 МПа респективно.Модул еластичности (Ес) је 176 ГПа, а Поиссонов однос (ν) челика је 0,3.
Током испитивања, кубична чврстоћа на притисак (фцу) референтног бетона 28. дана израчуната је на 40 МПа.Односи 3, 4 и 5 су изабрани на основу претходне референце 25 јер ово може открити било какве проблеме са мењачем.Две стопе замене гуме од 10% и 20% замењују песак у бетонској мешавини.У овој студији коришћен је конвенционални гумени прах за гуме Тианиу Цемент Плант (Тианиу бренд у Кини).Величина честица гуме је 1-2 мм.У табели 3 приказан је однос гуме бетона и смеша.За сваку врсту гуменог бетона изливене су по три коцке са страницом од 150 мм и очвршћене у условима испитивања прописаним стандардима.Песак који се користи у мешавини је силицијумски песак, а крупни агрегат је карбонатна стена у граду Шењанг, североисточна Кина.28-дневна кубична тлачна чврстоћа (фцу), призматична тлачна чврстоћа (фц') и модул еластичности (Ец) за различите односе замене гуме (10% и 20%) приказани су у Табели 3. Примените стандард ГБ50081-201926.
Сви испитни узорци се испитују хидрауличним цилиндром са силом од 600 кН.Током оптерећења, две концентрисане силе се примењују симетрично на сталак за испитивање савијања у четири тачке, а затим се распоређују на узорак.Деформација се мери помоћу пет мерача напрезања на свакој површини узорка.Одступање се посматра помоћу три сензора померања приказаних на сликама 1 и 2. 1 и 2.
Тест је користио систем предоптерећења.Оптерећење брзином од 2кН/с, затим паузирање при оптерећењу до 10кН, проверите да ли су алат и мерна ћелија у нормалном радном стању.Унутар еластичне траке, сваки пораст оптерећења се примењује на мање од једне десетине предвиђеног вршног оптерећења.Када се челична цев истроши, примењено оптерећење је мање од једне петнаестине предвиђеног вршног оптерећења.Држите око два минута након примене сваког нивоа оптерећења током фазе пуњења.Како се узорак приближава квару, брзина непрекидног оптерећења се успорава.Када аксијално оптерећење достигне мање од 50% крајњег оптерећења или се открије очигледна оштећења на узорку, оптерећење се прекида.
Уништавање свих огледних узорака показало је добру дуктилност.У зони затезања челичне цеви испитног комада нису нађене очигледне затезне пукотине.Типичне врсте оштећења челичних цеви приказане су на сл.3. Узимајући за пример узорак СБ1, у почетној фази оптерећења када је момент савијања мањи од 18 кН м, узорак СБ1 је у еластичном стадијуму без очигледне деформације, а брзина повећања измереног момента савијања је већа од стопа повећања кривине.Након тога, челична цев у зони затезања је деформабилна и прелази у фазу еластично-пластичне.Када момент савијања достигне око 26 кНм, зона компресије челика средњег распона почиње да се шири.Едем се постепено развија како се оптерећење повећава.Крива оптерећење-деформација се не смањује све док оптерећење не достигне своју вршну тачку.
Након што је експеримент завршен, узорак СБ1 (РуЦФСТ) и узорак СБ5 (ЦФСТ) су исечени да би се јасније уочио режим лома основног бетона, као што је приказано на слици 4. На слици 4 се види да су пукотине у узорку СБ1 су распоређени равномерно и ретко у основном бетону, а растојање између њих је од 10 до 15 цм.Размак између пукотина у узорку СБ5 је од 5 до 8 цм, пукотине су неправилне и очигледне.Поред тога, пукотине у узорку СБ5 протежу се за око 90° од зоне затезања до зоне компресије и развијају се до око 3/4 висине пресека.Главне пукотине бетона у узорку СБ1 су мање и ређе него у узорку СБ5.Замена песка гумом може у одређеној мери спречити настанак пукотина у бетону.
На сл.Слика 5 приказује расподелу отклона по дужини сваког узорка.Пуна линија је крива отклона узорка, а испрекидана линија је синусни полуталас.Од сл.Слика 5 показује да је крива отклона штапа у добром складу са синусоидном полуталасном кривом при почетном оптерећењу.Како се оптерећење повећава, крива отклона мало одступа од синусоидне полуталасне криве.По правилу, током оптерећења, криве отклона свих узорака на свакој тачки мерења су симетрична полусинусоидна крива.
Пошто отклон РуЦФСТ елемената при чистом савијању прати синусоидну полуталасну криву, једначина савијања се може изразити као:
Када је максимална деформација влакна 0,01, с обзиром на стварне услове примене, одговарајући момент савијања се одређује као крајњи капацитет момента савијања елемента27.Тако утврђен измерени капацитет момента савијања (Муе) приказан је у табели 1. Према измереном капацитету момента савијања (Муе) и формули (3) за израчунавање кривине (φ), крива М-φ на слици 6 може бити уцртано.За М = 0,2Муе28, почетна крутост Кие се сматра одговарајућом крутошћу на смицање при савијању.Када је М = 0,6 Муе, крутост на савијање (Ксе) радне фазе је подешена на одговарајућу секунтну крутост савијања.
Из криве закривљености момента савијања може се видети да се момент савијања и закривљеност значајно линеарно повећавају у фази еластичности.Брзина раста момента савијања је јасно већа од оне закривљености.Када је момент савијања М 0,2 Муе, узорак достиже граничну фазу еластичности.Како се оптерећење повећава, узорак се подвргава пластичној деформацији и прелази у еластопластичну фазу.Са моментом савијања М једнаким 0,7-0,8 Муе, челична цев ће се наизменично деформисати у зони затезања и у зони компресије.Истовремено, Мф крива узорка почиње да се манифестује као тачка савијања и расте нелинеарно, што појачава комбиновани ефекат челичне цеви и гумено-бетонског језгра.Када је М једнако Муе, узорак улази у фазу пластичног очвршћавања, при чему се отклон и закривљеност узорка брзо повећавају, док се момент савијања споро повећава.
На сл.7 приказује криву момента савијања (М) у односу на деформацију (ε) за сваки узорак.Горњи део средњег распона пресека узорка је под компресијом, а доњи део под затезањем.Мерници напрезања означени са „1″ и „2″ налазе се на врху испитног комада, мерачи напрезања означени са „3″ налазе се у средини узорка, а мерачи напрезања означени са „4″ и „5″.” се налазе испод узорка за испитивање.Доњи део узорка је приказан на слици 2. Са слике 7 се види да су у почетној фази оптерећења уздужне деформације у зони затезања и у зони компресије елемента веома блиске, а деформације су приближно линеарне.У средњем делу долази до благог повећања уздужне деформације, али је величина овог повећања мала. Накнадно је дошло до пуцања гуменог бетона у зони затезања. Пошто челична цев у зони затезања треба само да издржи силу, а гумени бетон и челична цев у зони компресије заједно подносе оптерећење, деформација у зони затезања елемента је већа од деформације у са порастом оптерећења, деформације прелазе границу течења челика, а челична цев улази еластопластични степен. Брзина повећања деформације узорка била је знатно већа од момента савијања, а пластична зона је почела да се развија до пуног пресека.
М-ум криве за сваки узорак су приказане на слици 8. На сл.8, све М-ум криве прате исти тренд као и традиционални чланови ЦФСТ22,27.У сваком случају, М-ум криве показују еластични одговор у почетној фази, праћен нееластичним понашањем са смањењем крутости, све док се постепено не достигне максимално дозвољени момент савијања.Међутим, због различитих параметара теста, М-ум криве се мало разликују.Момент отклона за односе смицања и распона од 3 до 5 приказан је на сл.8а.Дозвољени капацитет савијања узорка СБ2 (фактор смицања λ = 4) је за 6,57% мањи од капацитета узорка СБ1 (λ = 5), а способност савијања узорка СБ3 (λ = 3) већа је од оне код узорка СБ2. (λ = 4) 3,76%.Уопштено говорећи, како се однос смицања према распону повећава, тренд промене дозвољеног момента није очигледан.Чини се да М-ум крива није повезана са односом смицања и распона.Ово је у складу са оним што су Лу и Кеннеди25 приметили за ЦФСТ греде са односом смицања и распона у распону од 1,03 до 5,05.Могући разлог за ЦФСТ чланове је тај што је при различитим односима смицања распона механизам преноса силе између бетонског језгра и челичних цеви скоро исти, што није тако очигледно као код армиранобетонских елемената25.
Од сл.8б показује да је носивост узорака СБ4 (р = 10%) и СБ1 (р = 20%) нешто већа или нижа од традиционалног узорка ЦФСТ СБ5 (р = 0), повећана за 3,15 одсто и смањена за 1 ,57 одсто.Међутим, почетна крутост на савијање (Кие) узорака СБ4 и СБ1 је значајно већа од оне код узорка СБ5, који износе 19,03% и 18,11%, респективно.Крутост на савијање (Ксе) узорака СБ4 и СБ1 у радној фази већа је за 8,16% и 7,53% у односу на узорак СБ5, респективно.Они показују да брзина замене гуме има мали утицај на способност савијања, али има велики утицај на крутост на савијање РуЦФСТ узорака.Ово може бити због чињенице да је пластичност гуменог бетона у РуЦФСТ узорцима већа од пластичности природног бетона у конвенционалним ЦФСТ узорцима.Генерално, пуцање и пуцање у природном бетону почиње да се шири раније него у гумираном бетону29.Од типичног начина лома основног бетона (слика 4), пукотине узорка СБ5 (природни бетон) су веће и гушће од пукотина узорка СБ1 (гумени бетон).Ово може допринети већем ограничењу које пружају челичне цеви за узорак армираног бетона СБ1 у поређењу са узорком природног бетона СБ5.Студија Дурате16 такође је дошла до сличних закључака.
Од сл.8ц показује да РуЦФСТ елемент има бољу способност савијања и дуктилност од шупљег елемента челичне цеви.Чврстоћа на савијање узорка СБ1 из РуЦФСТ (р=20%) већа је за 68,90% од узорка СБ6 из празне челичне цеви, а почетна крутост на савијање (Кие) и крутост на савијање у фази рада (Ксе) узорка СБ1 су 40,52% респективно., што је више од узорка СБ6, било је веће за 16,88%.Комбиновано дејство челичне цеви и гумираног бетонског језгра повећава капацитет савијања и крутост композитног елемента.РуЦФСТ елементи показују добру дуктилност узорака када су изложени чистим оптерећењима савијањем.
Добијени моменти савијања су упоређени са моментима савијања наведеним у важећим стандардима дизајна као што су јапанска правила АИЈ (2008) 30, британска правила БС5400 (2005) 31, европска правила ЕЦ4 (2005) 32 и кинеска правила ГБ50936 (2014) 33. Момент савијања (Муц) до експерименталног момента савијања (Муе) дат је у табели 4 и представљен на сл.9. Израчунате вредности АИЈ (2008), БС5400 (2005) и ГБ50936 (2014) су 19%, 13,2% и 19,4% ниже од просечних експерименталних вредности, респективно.Момент савијања израчунат од стране ЕЦ4 (2005) је 7% испод просечне вредности испитивања, која је најближа.
Експериментално су испитане механичке особине РуЦФСТ елемената при чистом савијању.На основу истраживања могу се извући следећи закључци.
Тестирани чланови РуЦФСТ-а показали су понашање слично традиционалним ЦФСТ обрасцима.Са изузетком узорака празних челичних цеви, РуЦФСТ и ЦФСТ узорци имају добру дуктилност због пуњења гуменим бетоном и бетоном.
Однос смицања према распону варирао је од 3 до 5 са малим утицајем на тестирани момент и крутост на савијање.Брзина замене гуме практично нема утицаја на отпорност узорка на момент савијања, али има одређени утицај на крутост узорка на савијање.Почетна крутост на савијање узорка СБ1 са односом замене гуме од 10% је 19,03% већа од оне код традиционалног узорка ЦФСТ СБ5.Еврокод ЕЦ4 (2005) омогућава тачну процену крајњег капацитета савијања РуЦФСТ елемената.Додавање гуме основном бетону побољшава ломљивост бетона, дајући конфуцијанским елементима добру жилавост.
Деан, ФХ, Цхен, Иу.Ф., Иу, Иу.Ј., Ванг, ЛП и Иу, ЗВ Комбиновано дејство челичних цевастих стубова правоугаоног пресека испуњених бетоном у попречном смицању.структура.Бетон 22, 726–740.хттпс://дои.орг/10.1002/суцо.202000283 (2021).
Кхан, ЛХ, Рен, ККС и Ли, В. Испитивање челичних цеви испуњених бетоном (ЦФСТ) са косим, конусним и кратким СТС стубовима.Ј. Цонструцтион.Челични резервоар 66, 1186–1195.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.јцср.2010.03.014 (2010).
Менг, ЕЦ, Иу, ИЛ, Зханг, КСГ & Су, ИС Сеизмичка испитивања и студије индекса перформанси рециклираних зидова шупљих блокова испуњених челичним цевастим оквиром од рециклираног агрегата.структура.Бетон 22, 1327–1342 хттпс://дои.орг/10.1002/суцо.202000254 (2021).
Дуарте, АПК ет ал.Експеримент и пројектовање кратких челичних цеви испуњених гуменим бетоном.пројекат.структура.112, 274-286.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.енгструцт.2016.01.018 (2016).
Јах, С., Гоиал, МК, Гупта, Б., & Гупта, АК Нова анализа ризика од ЦОВИД-а 19 у Индији, узимајући у обзир климатске и социо-економске факторе.технологије.прогноза.друштво.отворен.167, 120679 (2021).
Кумар, Н., Пуниа, В., Гупта, Б. & Гоиал, МК Нови систем процене ризика и отпорност критичне инфраструктуре на климатске промене.технологије.прогноза.друштво.отворен.165, 120532 (2021).
Лианг, К и Фрагомени, С. Нелинеарна анализа кратких округлих стубова челичних цеви пуњених бетоном под аксијалним оптерећењем.Ј. Цонструцтион.Стеел Ресолутион 65, 2186–2196.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.јцср.2009.06.015 (2009).
Еллобеди, Е., Иоунг, Б. и Лам, Д. Понашање конвенционалних и бетоном високе чврстоће пуњених округлих стубова направљених од густих челичних цеви.Ј. Цонструцтион.Челични резервоар 62, 706–715.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.јцср.2005.11.002 (2006).
Хуанг, И. ет ал.Експериментално испитивање карактеристика ексцентричне компресије високочврстих, хладно обликованих армиранобетонских правоугаоних цевастих стубова.Универзитет Ј. Хуакиао (2019).
Ианг, ИФ и Кхан, ЛХ Понашање кратких стубова челичних цеви испуњених бетоном (ЦФСТ) под ексцентричном локалном компресијом.Танка зидна конструкција.49, 379-395.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.твс.2010.09.024 (2011).
Цхен, ЈБ, Цхан, ТМ, Су, РКЛ и Цастро, ЈМ Експериментална процена цикличних карактеристика челичне цевасте греде-стуба испуњене бетоном осмоугаоног попречног пресека.пројекат.структура.180, 544–560.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.енгструцт.2018.10.078 (2019).
Гунавардена, ИКР, Аслани, Ф., Уи, Б., Канг, ВХ и Хицкс, С. Преглед карактеристика чврстоће бетоном пуњених кружних челичних цеви под монотоним чистим савијањем.Ј. Цонструцтион.Челични резервоар 158, 460–474.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.јцср.2019.04.010 (2019).
Зануи, Ц. Модел напетости струне и крутост на савијање округлог ЦФСТ-а у савијању.унутрашња Ј. Челична конструкција.19, 147-156.хттпс://дои.орг/10.1007/с13296-018-0096-9 (2019).
Лиу, Иу.Х. и Ли, Л. Механичке особине кратких стубова од гумобетонских квадратних челичних цеви под аксијалним оптерећењем.Ј. Нортхеаст.Универзитет (2011).
Дуарте, АПК ет ал.Експериментална испитивања гуме бетона са кратким челичним цевима под цикличним оптерећењем [Ј] Састав.структура.136, 394-404.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.цомпструцт.2015.10.015 (2016).
Лианг, Ј., Цхен, Х., Хуаиинг, ВВ и Цхонгфенг, ХЕ Експериментално проучавање карактеристика аксијалне компресије округлих челичних цеви испуњених гуменим бетоном.Бетон (2016).
Гао, К. и Зхоу, Ј. Испитивање аксијалне компресије квадратних челичних цевних стубова танких зидова.Јоурнал оф Тецхнологи Универзитета Хубеи.(2017).
Гу Л, Јианг Т, Лианг Ј, Зханг Г и Ванг Е. Експериментално проучавање кратких правоугаоних армиранобетонских стубова након излагања високој температури.Бетон 362, 42–45 (2019).
Јианг, Т., Лианг, Ј., Зханг, Г. и Ванг, Е. Експериментално проучавање округлих челичних цевастих стубова испуњених гумо-бетоном под аксијалном компресијом након излагања високој температури.Бетон (2019).
Пател ВИ Прорачун једноосно оптерећених кратких челичних цевастих стубова-стубова са округлим крајем испуњеним бетоном.пројекат.структура.205, 110098. хттпс://дои.орг/10.1016/ј.енгструцт.2019.110098 (2020).
Лу, Х., Хан, ЛХ и Зхао, СЛ Анализа понашања савијања округлих танкозидних челичних цеви испуњених бетоном.Танка зидна конструкција.47, 346–358.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.твс.2008.07.004 (2009).
Абенде Р., Ахмад ХС и Хунаити Иу.М.Експериментално проучавање особина челичних цеви испуњених бетоном који садржи гумени прах.Ј. Цонструцтион.Челични резервоар 122, 251–260.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.јцср.2016.03.022 (2016).
ГБ/Т 228. Метода испитивања затезања при нормалној температури за металне материјале (Цхина Арцхитецтуре анд Буилдинг Пресс, 2010).
Време поста: Јан-05-2023