Abstrakti
tässä asiakirjassa esitettiin vertaileva tutkimus betonitäytteisistä teräsputkisista pylväistä, joissa on kolme erilaista hiilikuituvahvisteisesta polymeeristä (CFRP): ulompi pyöreä CFRP, sisempi Pyöreä CFRP ja ulompi neliö CFRP. Komposiittikolonnin puristusmekanismia ja fysikaalisia ominaisuuksia analysoitiin ensinnäkin CFRP: n ahtautumisvaikutuksen tutkimiseksi. Näiden kolmen CFRP-suljetun CFST-kolonnin lopullinen aksiaalinen kantavuus laskettiin CFST: n ja elastoplastisen raja-tasapainotilateorian Yhtenäisteorian perusteella. Samaan aikaan hyväksytään vastaavat testit, joilla validoidaan kahden laskentamallin toteutettavuus. Data-analyysin avulla tutkimus vahvisti, että rajatasapainomenetelmän lopulliset lujuuslaskennan tulokset todettiin luotettavammiksi ja likimääräisemmiksi kuin CFST: n Yhtenäisteorian tulokset. Tämän jälkeen puhtaan CFST-kolonnin aksiaalisen kantavuuden ennustettiin arvioivan kolmen komposiittikolonnityypin kantavuuden parannussuhdetta. Osoitettiin, että keskimääräinen parannussuhde on 16,4 prosenttia, mikä osoittaa, että CFRP-suljetuilla CFST-sarakkeilla oli laaja tekninen sovellettavuus. Vertailevan analyysin avulla tämä tutkimus myös vahvisti, että ulompi pyöreä CFRP oli paras koossapitovaikutus ja ulompi neliö CFRP parempi kuin sisempi Pyöreä CFRP. CFRP: n sitova vaikutus kasvoi betonin lujuuden vähenemisen myötä, ja se oli verrannollinen CFRP: n ja teräksen suhteellisiin osuuksiin samalla betonilujuudella.
1. Johdanto
Hiilikuituvahvisteisia polymeerejä (CFRP) on käytetty laajalti puutteellisten rakenteiden korjauksessa ja jälkiasennuksessa viime vuosikymmeninä, koska ulkoisesti sidotut CFRP-materiaalit levyjen tai levyjen muodossa soveltuvat erityisen hyvin flexureen ja leikkaukseen . Monilla tekniikan aloilla on käytetty laajalti CFRP-metallikomposiittisäiliöitä tai-putkia, kuten moottoriajoneuvoissa ja putkistoissa käytettävää kaasusäiliötä korkeapaineisen kaasun tai nesteen kuljettamiseen kunnallistekniikassa tai kemiantekniikassa. CFRP-materiaalit, ulkoisina takkeina teräsbetonipylväiden vangitsemiseen, voivat parantaa lujuutta ja sitkeyttä . CFRP: n ylivertaiset mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuudet tekevät siitä erinomaisen ehdokkaan myös teräsrakenteiden korjaamiseen ja jälkiasentamiseen. Betonitäytteisiä TERÄSPUTKIRAKENTEITA (CFST) on tutkittu ja käytetty laajasti maa-ja vesirakentamisessa useiden vuosien ajan . Teräsputket ovat kuitenkin alttiita hajoamiselle korroosion ja sen ohutseinäisen osan vuoksi ennen betonin kovettumista, mikä johtaa CFST-pylvään aksiaalilujuuden vähenemiseen . Siksi CFRP-metalliputkea voidaan käyttää myös maanrakennuksessa, esimerkiksi CFRP-teräskomposiittiputkea betonilla täytettynä on käytetty kolonnina ja CFRP: tä on käytetty myös vaurioituneen CFST-kolonnin vahvistamiseen . Kuten gu , Li et al. , ja Wang et al. , suurin osa tehdystä tutkimuksesta on keskittynyt käyttö CFRP CFST rakenne. Hiilikuitulevyt tai-levyt kiinnitetään teräsputkeen tai betoniin CFST-jäsenessä sen kantavuuden ja sitkeyden lisäämiseksi. Pääteltiin, että CFRP-korjattujen CFST-palkkien lopullinen sivuttaislujuus ja taivutusjäykkyys lisääntyivät CFRP-kerrosten määrän kasvaessa. Samaan aikaan näytteiden sitkeys kasvoi hieman CFRP-kerrosten määrän myötä. Ja, kuten keskustelivat Tao et al. , CFRP sylinteri voi myös estää buckling tynkä sarake johtaa dramaattisiin parannuksiin buckling ja postbuckling käyttäytymistä koko järjestelmän. Wang ym. suoritetaan aksiaalinen Pakkaus kokeita kolmekymmentäkaksi Pyöreä CFRP-rajoitettu CFST sarakkeet ja kaksikymmentäneljä neliön CFRP-rajoitettu CFST sarakkeet. Testitulosten analyysit osoittavat, että teräsputki ja sen ulompi CFRP-materiaali voivat toimia yhdessä sekä pituussuunnassa että poikittain. Sen vuoksi kaikki nämä tutkimukset perustuvat käsitteisiin, joiden mukaan teräsputkien ja betonin välisiä täydentäviä toimia vahvistettiin CFRP: n tiukemman eristämisen ansiosta.
edellä mainitun tutkimuksen yhteydessä on ehdotettu myös muunlaisia komposiittikolonneja. Karimi ym. ehdotettiin FRP-koteloitua teräsbetonikomposiittipylvästä, jossa pyöreä FRP oli sijoitettu teräs I-osan ympärille ja jossa betoni oli täytetty teräs I-osan ja FRP-putken väliin. Feng ym. ehdotettiin Teräsbetoni-FRP-betoni-pylvästä, jonka uloimpana kerroksena oli neliömäinen teräsputki ja sisempänä kerroksena Pyöreä filamenttihierteinen FRP-putki, jossa oli betonia sekä näiden kahden kerroksen välissä että FRP-putken sisällä. Näiden tutkimusten tulokset osoittivat, että betonin, FRP: n ja teräksen lujuutta voitiin tehokkaasti hyödyntää komposiittipylväissä.
kaikki nämä tutkimustulokset vahvistivat, että yhdistelmäkolonnilla on soveltuvuutensa teoreettiseen tutkimukseen ja tekniseen käytäntöön, mikä osoittaa suuren potentiaalin kehittymiselle. Puristuslujuus on tärkeä parametri rakenteellisille jäsenille, ja useimmat edellä luetelluista tutkimuksista keskittyivät superpositiomenetelmään lopullisen puristuslujuuden laskemiseksi, joten CFRP-suljettujen CFST-sarakkeiden jokaisesta poikkileikkauksesta johdettiin erilaisia kaavoja. Siksi tämän paperin tarkoituksena on rakentaa yhtenäisiä menetelmiä, jotka ovat sovellettavissa eri osissa komposiitti sarake, jonka ajatus yhtenäinen teoria CFST ja raja tasapaino teoriassa. Tämän tutkimuksen painopisteenä on tutkia kolmea erilaista CFRP-tekniikkaa CFST: n tynkäsarakkeiden vahvistamiseksi vertailevalla tutkimuksella, joka koskee kolmea eri koottavaa tyyppiä: ulompi pyöreä CFRP, sisempi Pyöreä CFRP ja ulompi neliö CFRP. Näiden kolmen CFRP-suljetun CFST-kolonnin puristusmekanismi ja fysikaaliset ominaisuudet analysoitiin ensinnäkin, jotta voitaisiin tutkia CFRP: n vaikutusta CFST-sarakkeisiin. Esitetään kaksi teoreettista laskentamallia, joilla saadaan CFRP-suljettujen CFST-kolonnien aksiaalinen puristuskyky. Yksi on CFST: n yhtenäinen teoria : ekvivalenttista koossapitokerrointa ehdotetaan teräsputkien ja CFRP-sylinterien eri osien huomioon ottamiseksi, minkä jälkeen kaavoista johdetaan CFST: n Yhtenäisteoriasta komposiittikolonnin kantavuuden ennustamiseksi puristuksessa. Toinen on elastoplastinen raja-tasapainomenetelmä: twin-shear unified strength theory (tdust) käytetään teräsputken ja betonin lopullisen tilan analysointiin, ja sitten komposiittipylvään lopulliset kantokyvyt saadaan raja-tasapainomenetelmällä. Teoreettisia ennusteita verrattiin kokeellisiin tuloksiin kahden laskentamallin toteutettavuuden vahvistamiseksi. Lisäksi analysoitiin CFRP: n sidontavaikutuksia aksiaaliseen kantokykyyn vertaamalla näitä kolmea CFRP-sidottua CFST-saraketta.
2. Työskentelymekanismi
olemassa olevien tutkimusten yhteenvedon perusteella tarkastellaan kolmenlaisia CFRP-rajoitettuja CFST-sarakkeita, joissa on erilaiset CFRP-rajat, mukaan lukien ulompi pyöreä CFRP, sisempi Pyöreä CFRP ja ulompi neliö CFRP, kuten kuvassa 1 esitetään. CFRP-sylinteri kääritään A-tyypin pyöreän CFST-kolonnin ulkopuolelle; CFRP-sylinteri sijoitetaan B-tyypin neliömäisen CFST-kolonnin sisään ja CFRP-sylinteri kääritään C-tyypin neliömäisen CFST-kolonnin ulkopuolelle. kuten kuvasta 1 käy ilmi, teräsputket yhdessä suljetun betonin kanssa kestävät aksiaalista puristusta huomattavasti, kun taas CFRP-sylinterit voivat tarjota sivuttaisen kiinnityksen teräsputkeen tai betoniin suoraan ja saada komposiittikolonnin käyttäytymään välillisesti paremmin.
(a)
(b)
(c)
(a)
(b)
(c)
kuten me kaikki tiedämme, komposiittipylväiden puristusprosessin aikana on olemassa vaakasuora muodonmuutos, kun pystysuora kuorma vaikuttaa koko osaan. Esimerkiksi tyypin A kuvassa 1 betoni täytetään CFRP-levyn käärimässä pyöreässä putkessa, joten sen yksinkertaistettu jännitysmalli voidaan piirtää kuvaan 2.
Betonin vaakasuora muodonmuutoskerroin oli aksiaalikuormituksen alussa pieni, joten teräsputkien ja CFRP-levyn sivuttaisjännitys p ei ole ilmeinen. Aksiaalisen puristuksen lisääntyessä betonin vaakasuora muodonmuutos alkaa vähitellen kasvaa erityisesti pylvään taipumisen jälkeen. Betonissa olisi monia mikrohalkeamia sen jälkeen , kun pylväs tuli muovivaiheeseen, mutta sekä CFRP-sylinteri että teräsputki voivat rajoittaa betonin laajentumista. Betonia voidaan pitää kolmiulotteisesti puristettuna, teräsputkia voidaan pitää ohutseinäisinä sylintereinä ja CFRP on vetolujuus vain kehäsuunnassa, kuten kuvassa 2 esitetään. Lopullisessa tilassa tarkastellaan seuraavia CFRP-suljetun CFST-sarakkeen vikaantumistapoja: teräsputkien katkeaminen ja CFRP-levyjen repeäminen . Vaikka CFRP-sylinteri ei vaikuta suoraan aksiaaliseen kantavuuteen, poikittaiset kuitulevyt lisäävät lujuutta rajoittamalla CFST-kolonnin kokonaan (KS.A, C kuvassa 1) tai osittain (KS. B-tyyppi kuvassa 1), mikä johtaa kolonnin suurempaan puristuslujuuteen. Siksi kääre CFRP voi johtaa merkittävään parannukseen joustamattomassa aksiaalisessa muodonmuutoskyvyssä ennen taipumista ja parempaan kuormankantokykyyn taipumisen jälkeen.
3. Cfst: n Yhtenäisteorian laskelmat
Cfst: n Yhtenäisteorian esitti professori Zhong Shan-tong vuonna 1993 . Se piti CFST: tä yhtenäisenä elimenä, ja sen käyttäytymistä tutkittiin uudella komposiittimateriaalilla. Se oli uusi tapa suunnitella ja yksinkertaistaa suunnittelutyötä. CFST: n yhtenäisteoriaa on laajennettu laskemaan komposiittisten CFST-kolonnien puristuslujuus erilaisilla rajoittavilla materiaaleilla ja erilaisilla poikkileikkauksilla eri kuormituksilla . CFRP-suljetuissa CFST-kolonneissa betonia rajoittaa edelleen suoraan teräsputki, ja tätä rajoittavaa vaikutusta vahvistaa ehdottomasti CFRP-sylinteri. Yksi komposiittimateriaali voidaan myös pitää arvioida sen käyttäytymistä, mutta rajoittava vaikutus olisi arvioitava uudelleen johtuvat teräsputki ja CFRP sylinteri. Voimme laajentaa syvempi tutkimus toimii CFRP-rajoitettu CFST sarakkeet, joten yksi vastaava Kokin kerroin on esitetty, joka voidaan ilmaista aswhere,, ja ovat poikkileikkaus alueilla teräsputken, betoni, ja CFRP sylinteri, vastaavasti; ja ovat myötölujuudet teräksen ja CFRP, vastaavasti; on standardi puristuslujuus betonin; ja ovat kertoimia ottaen huomioon lohkomuoto rajoittavan materiaalin. Koska komposiittipylväässä on kaksi difformimateriaalia, jotka rajoittavat betonia,turvajärjestelmän vaikutus on erilainen pyöreästä osasta neliöön. Yleensä pyöreän osan kerroin otetaan perusparametriksi 1, ja neliönmuotoisen osan osalta se on 0,74 .
silloin tynkäpylvään komposiittilujuus voidaan laskea CFST: n Yhtenäisteoriasta johdetulla kaavalla, ja yhtälö voidaan ilmaista siten, että se vastaa rajaavien materiaalien ja betonin osuutta. Ne voidaan laskea seuraavalla kaavalla: missä on kiinteiden materiaalien, mukaan lukien sekä teräsputki että CFRP-sylinteri, painotettu keskiarvo, joka lasketaan
, on suositeltavaa käyttää seuraavaa kaavaa CFRP-suljetun CFST-tynkäkolonnin kantavuuden laskemiseen.missä on poikkileikkaus alueen koko sarakkeen ja on kantavuus lasketaan yhtenäinen teoria CFST.
4. Laskelmat Raja-Tasapainoteorian mukaan
4.1. Perusoletukset
tässä teoreettisessa mallissa aksiaalisen puristuskapasiteetin saamiseksi voimme kvantitatiivisesti analysoida, kuinka paljon teräsputki ja CFRP vaikuttavat eristykseen. Teräsputken ja CFRP-levyn välinen liitäntä on rajoitettu; teräsputken säteisjännitys jätetään huomiotta ja teräsputki on biaksiaalisella jännityksellä; CFRP-materiaali on lineaarinen elastinen, ja vain sivusuuntainen jännitys otetaan huomioon, joten jännitys kuidun suunnassa otetaan huomioon; säteisjännitys ja pitkittäisjännitys jätetään huomiotta.
edellä esitettyjen oletusten perusteella voidaan laskea CFRP-suljettujen CFST-kolonnien lopullinen aksiaalinen kantavuus , joka on teräsputken ja betonin pystysuuntainen kantavuus. on kantavuus laskettu raja-tasapainoteorian avulla. Raja-tasapainotilassa komposiittikolonnin jokainen osa voidaan analysoida TSUSTIN avulla .
4.2. Twin-Shear Unified Strength Theory (TSUST)
TSUST tarkastelee kahta suurempaa pääasiallista leikkausjännitystä ja niitä vastaavia normaalijännityksiä ja niiden erilaisia vaikutuksia materiaalien vikaantumiseen. Kun suhde funktio niiden välillä saavuttaa yksi lopullinen arvo, materiaali voidaan määritellä epäonnistuminen tässä tilassa, joka on muotoiltu seuraavasti: missä,, ja ovat tärkeimmät leikkaus korostaa,, ja;, ja, ovat vastaavat normaalit korostaa tärkein leikkaus stressi elementti;, ja ovat tärkeimmät korostaa, ≥ ≥ ; on painotuskerroin, joka kuvastaa välivaiheen pääasiallisen leikkausjännityksen suhteellista vaikutusta tai materiaalien lujuutta; C on yhtä kuin materiaalin lujuus; on positiivisen jännityksen vaikutuskerroin aineellisiin vaurioihin. Merkitään jännitys-puristuslujuussuhdetta as , kirjoitetaan (7a) ja (7b) pääjännitysten mukaan seuraavasti:
4.3. Kaavan lopullinen kapasiteetti
saman pinta-alan periaatteella teräsputken neliömäinen poikkileikkaus voidaan muuttaa pyöreäksi. B ja ts ovat neliön teräsputken sivun pituus ja paksuus, ja ro ja to ovat vastaavan pyöreän teräsputken säde ja paksuus. Kaavat esitetään seuraavasti:
sillä välin, koska neliöteräksen rakenne on epätasainen sen kyljessä, ekvivalenttisen reduktiokertoimen on katsottava vähentävän saman ekvivalenttisen pyöreän teräsputken konformaatiota. Ilmaisee paksuuden ja sivun pituussuhdetta, ekvivalentin pelkistyskertoimen ilmaisua . Samaan aikaan on olemassa tehokkaita ja ei-tehokkaita rajoittavia alueita betonin sisällä neliön teräsputki. Tässä asiakirjassa betonin lujuuden vähennyskertoimen katsotaan jättävän huomiotta nämä kaksi vaikutusta. Betonilujuuden vähennyskerroin otetaan, missä Do on vastaavan pyöreän teräsputken sisähalkaisija.
suppean betonin yksinkertaistettu jännitysmalli on esitetty kuvassa 2 (a). Korostaa voidaan selittää . Varten . Korvaamalla ne tsust: n jännitysilmaisuun, saadaan seuraava lauseke, jossa on lateraalinen jännityskerroin. Tsustissa voidaan laskea koheesio-ja kitkakulman avulla materiaalin vikaantumistilassa. Richartin testin mukaan on otettu 4.1 yksinkertaisesti tässä; P on betonin sivuttaisjännitys ja betonin sivuttaisjännitys on peräisin sekä A-ja C-tyypin teräsputkesta että CFRP-sylinteristä, kuten kuvassa 1 esitetään, joten se voidaan ilmaista missä ovat CFRP-sylinterin paksuus ja säde; ja ovat teräsputken paksuus ja säde. Kun taas B-tyypissä kuvassa 1 betoni on jaettava ulkobetoniin ja sisäbetoniin erilaisissa sivuttaisjännityksissä. Ulkobetonia rajoittaa vain teräsputki, mutta sisäbetonia pidetään sekä teräsputkena että CFRP-sylinterinä. Silloin betonin aksiaalinen kantavuus voidaan ilmaista arvolla
kuten kuvassa 2(b) voidaan nähdä, teräsputkea rajoittaa sisäpuolinen betoni, joten se kestää jonkin verran pystysuoraa kuormitusta koko kolonnin lopullisessa tilassa, η oletetaan teräsputken lujuuden vähentämiskertoimeksi ja teräsputkien jännitystilaa voidaan selittää , , . Sillä ja korvaamalla ne tsustin jännitysilmaisuksi voidaan saada seuraava lauseke:
silloin saatiin 0.65 kokeiden ja tilastotietojen avulla , jotta teräsputken lopullinen kapasiteetti voidaan laskea arvolla
, CFRP-suljetun CFST-sarakkeen lopullinen kapasiteetti voidaan ilmaista seuraavasti:
5. Vertailu ja analyysi
kuvassa 1 esitetyt kolme CFRP-tiivistä CFST-pylvästä on testattu aksiaalisessa puristuksessa . Laskelmat ja, saatu Unified Theory CFST ja raja tasapainoteoria, vastaavasti, on lueteltu taulukossa 1 yhdessä testitulokset . Lasketut tulokset ovat molemmat hyvin yhtäpitäviä testitulosten kanssa pienissä alle 20 prosentin virheissä. Vertaamalla arvo / ja / esitetty taulukossa 1, voimme todeta, että saatu raja tasapaino menetelmä on tarkempi ja luotettava kuin saatu menetelmällä Yhtenäisteorian CFST. Toisaalta, menetelmä yhtenäisen teorian CFST on yksinkertainen ja helppo toteuttaa, koska se vain pitää sarake yhtenä komposiittimateriaalista, kun taas menetelmä raja tasapaino menetelmä ääni monimutkainen, koska se soveltaa TSUST analysoida jokaisen komponentin komposiitti sarake. Siksi näitä kahta menetelmää voidaan soveltaa CFRP-suljettujen CFST-pylväiden aksiaalisen kantavuuden tutkimiseen, ja ne voivat tarjota viitekehyksen tekniselle suunnittelulle. Tämän jälkeen puhtaiden CFST-kolonnien aksiaalinen kantavuus voidaan ennustaa rajatasapainomenetelmällä, jotta voidaan arvioida CFRP: n ahtautumisesta johtuva kantavuuden paraneminen. Testituloksia tarkastelemalla kantavuuden parantumisnopeus kuvataan seuraavien arvojen (NT-NCFST)/Ncfst ilmaisuna taulukon 1 mukaisesti. Todettiin, että CFRP-suljettujen CFST-pylväiden kantavuuden parantumisaste on keskimäärin 16,4 prosenttia puhtaisiin CFST-pylväisiin verrattuna. Koska CFRP-arkki on hyvin ohut, on osoitettu, että komposiittikolonnien kantavuus paranee enemmän kuin vastaavien puhtaiden CFST-kolonnien, joiden poikkileikkauksen pinta-ala on lähes sama. Siksi on hyvin sovellettavissa käyttää CFRP: tä CFST-sarakkeen vahvistamiseksi, ja komposiittiset sarakkeet voivat johtaa merkittäviin säästöihin sarakkeen koossa, joka lopulta ymmärtää materiaalin tehon ja tuo taloudellista hyötyä.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
laskettujen ja kokeellisten tulosten data-analyysin avulla voidaan todeta, että betonin lujuus sekä CFRP: n ja teräksen suhteelliset osuudet ovat tärkeimmät parametrit, jotka vaikuttavat komposiittikolonnin aksiaaliseen kantokykyyn. CFRP: n ja aksiaalisen kantokyvyn parantamisen sidontamekanismi on validoitava, joten CFRP: n ja teräksen suhteellisia osuuksia ehdotetaan ekvivalenttikertoimen käsitteen (1) mukaisesti. CFRP: n ja teräksen suhteellisissa suhteissa otetaan huomioon poikkileikkausmuodon lujuus, sisältö ja rajoittava vaikutus, toisin sanoen
koska tynkä-kolonnien kantavuuden testituloksilla on tietty hajonta ja jotkin parametrit on otettava samaksi arvoksi, laskettua aksiaalista kantavuutta NCC käytetään kuvaamaan kantavuuden vahvistussuhdetta lausekkeella (NCC-NCFST)/NCFST, joka kuvastaa CFRP-sylinterin tehtävää rajoittaa CFST-kolonnia, jossa ncfst on laskettu arvo vastaavaan puhtaaseen CFST-sarakkeeseen. NCC saadaan raja-tasapainoteorian avulla.
(NCC − NCFST)/ncfst ja kolmen yhdistelmäsarakkeen välinen suhde esitetään kuvassa 3. Taulukossa 1 esitettyjen kokeellisten tietojen perusteella B − ja C-tyypin fck: ksi katsotaan 40,15 MPa, joka on samanlainen kuin A-tyypin fck, ja Kuvassa 3(a) esitetään (NCC-NCFST)/ncfst: n välinen suhde ja sama betonilujuus. Suhde on lineaarinen ja suoraan verrannollinen CFRP-käärittyihin komposiittikolonneihin ulomman pyöreän CFRP: n tai ulomman neliön CFRP: n kanssa, koska ulompi CFRP-sylinteri vahvistaa koko CFST-kolonnia. Mutta sisemmille ympyränmuotoisille CFRP-suljetuille kolonneille ei ole lineaarista osuutta, koska sisempi CFRP vain vahvistaa sisäbetoniaan suoraan. Voidaan myös todeta, että ulompi pyöreä CFRP: llä on paras koossapitovaikutus, joka antaa korkeimman kantavuuden parannussuhteen CFRP: n ja teräksen suhteellisissa suhteissa. Samaan aikaan ulompi neliö CFRP tekee paremmin kuin sisempi Pyöreä CFRP kuten kuvassa 3(a), toisin sanoen CFRP ulkoisina takit voivat tarjota paremman säilytyksen kuin sisäinen. Toisaalta, valitsemme perusparametrit ulompi neliö CFRP-rajoitettu CFST sarakkeet taulukossa 1 saada suhde (NCC−NCFST)/NCFST ja eri betonilujuus kuten kuvassa 3(b). Teräsputki ja betoni ovat jokaisella ryhmällä samat, joten kantavuuden parannussuhde on lineaarinen ja suora verrannollinen CFRP-sylinterin sisältöön. Neljästä ryhmästä betonin lujuuden vähenemisen myötä kantavuuden parannussuhde kasvaa CFRP: n ja teräksen suhteellisten osuuksien parantuessa. Se osoittaa, että CFRP: n eristysvaikutus kasvaa betonin lujuuden vähetessä. Syynä on lähinnä se, että CFRP-sylinterin osuus on CFST-pylvään iskunkestävyys, ja alhaisen lujuuden betonilla on parempi muodonmuutoskyky, jotta CFRP pelaa paremmin erityisesti postbuckling-prosessin aikana.
(a)
(b)
(a)
(b)
6. Päätelmät
tässä asiakirjassa esitettiin vertaileva tutkimus betonitäytteisistä teräsputkisista (CFST) pylväistä, joissa on kolme erilaista hiilikuituvahvisteisesta polymeeristä (CFRP)valmistettua sidostyyppiä: ulompi pyöreä CFRP, sisempi Pyöreä CFRP ja ulompi neliö CFRP. CFRP-rajoitetussa CFST-sarakkeessa on hyötyä paitsi CFST: n hyvästä suorituskyvystä myös CFRP: n suuremman säilyvyyden huomattavasta parantumisesta. Komposiittikolonnin puristusmekanismia ja fysikaalisia ominaisuuksia analysoitiin ensinnäkin tarkoituksena tutkia eri CFRP: n vaikutuksia CFST-Kolonneihin.
CFRP-suljettujen CFST-pylväiden aksiaalisen kantavuuden tutkimiseen on käytetty kahta menetelmää, jotka perustuvat CFST: n yhtenäiseen teoriaan ja elastoplastiseen rajatasapainomenetelmään. Lasketut tulokset ovat hyvin yhtäpitäviä testitulosten kanssa. Data-analyysin avulla tutkimus vahvisti rajatasapainomenetelmän lopullisten lujuuslaskentatulosten olevan tarkempia ja luotettavampia kuin CFST: n Yhtenäisteorian tulokset. Tämän jälkeen puhtaiden CFST-sarakkeiden aksiaalisen kantavuuden ennustettiin arvioivan CFRP-eristyksestä tulevaa kantavuuden parannuskerrointa. Osoitettiin, että keskimääräinen parannussuhde on 16,4 prosenttia, mikä osoittaa, että kolmea CFRP-rajoitettua CFST-saraketta voidaan soveltaa laajasti.
CFRP voi lisätä CFST: n jäsenten kantokykyä merkittävästi, koska teräsputken ja betonin välisiä täydentäviä toimia vahvistetaan CFRP: n avulla. Kantavuuden parannussuhteen suhde CFRP: n ja teräksen suhteellisiin osuuksiin on lähes lineaarinen, erityisesti CFRP-käärityissä kolonneissa, joissa on ulompi pyöreä CFRP tai ulompi neliö CFRP. Vertailevan analyysin avulla tämä tutkimus vahvisti, että ulkokehällä CFRP oli paras koossapitovaikutus ja ulkokehällä CFRP paremmin kuin sisemmällä kehällä CFRP. CFRP: n tiivistymisvaikutus kasvoi betonin lujuuden vähenemisen myötä, ja se oli verrannollinen CFRP: n ja CFST: n suhteellisiin osuuksiin samalla betonin lujuudella.
tietojen saatavuus
Kaikki tätä paperia varten käytetyt tiedot ovat julkisesti saatavilla ja saatavilla verkossa. Olemme merkinneet koko tiedonrakennusprosessin ja empiiriset tekniikat, jotka on esitelty lehdessä. Olemme antaneet virallisia viittauksia artikkeliviittauksissa. Vaikka emme suoraan hyödyntäneet näitä lähteitä empiirisessä analyysissä, nämä ponnistelut vahvistivat ymmärrystämme CFRP-rajoitettujen CFST-sarakkeiden laajuudesta, mittakaavasta ja tarkkuudesta.
eturistiriidat
kirjoittajat ilmoittavat, ettei heillä ole eturistiriitoja.
kiitokset
kirjoittajat haluavat tunnustaa Kiinan kansallisen tiedesäätiön antaman tuen (apuraha nro 51478004). Samalla arvostetaan myös Hebein teknillisen yliopiston taloudellista tukea.