badanie porównawcze słupów wejściowych Cfst zamkniętych w CFRP pod ściskaniem osiowym

Streszczenie

w artykule przedstawiono badanie porównawcze słupów wejściowych stalowych wypełnionych betonem (cfst) z trzema różnymi typami zamknięcia z polimeru wzmocnionego włóknem węglowym (CFRP): zewnętrznym okrągłym CFRP, wewnętrznym okrągłym CFRP i zewnętrznym kwadratowym CFRP. Najpierw przeanalizowano mechanizm ściskania i właściwości fizyczne kolumny kompozytowej, mając na celu zbadanie efektu zamknięcia CFRP. Ostateczna nośność osiowa tych trzech kolumn CFRP-cfst została obliczona w oparciu o zunifikowaną teorię cfst i elastoplastyczną teorię równowagi granicznej. Tymczasem odpowiednie testy są przyjmowane w celu potwierdzenia wykonalności dwóch modeli obliczeniowych. Poprzez analizę danych, badanie potwierdziło ostateczne Wyniki obliczeń wytrzymałościowych Metody Równowagi granicznej okazały się bardziej wiarygodne i zbliżone do wyników testu niż te z Unified Theory of CFST. Następnie przewidywano nośność osiową kolumny cfst w celu oceny współczynnika zwiększenia nośności trzech typów kolumn kompozytowych. Wykazano, że uśredniony współczynnik wzmocnienia wynosi 16,4 procent, pokazując, że kolumny CFRP-cfst miały szerokie zastosowanie inżynieryjne. Poprzez analizę porównawczą badanie to potwierdziło również, że zewnętrzny okrągły CFRP miał najlepszy efekt zamknięcia, a zewnętrzny kwadratowy CFRP miał lepsze wyniki niż wewnętrzny okrągły CFRP. Efekt zamknięcia CFRP zwiększał się wraz ze spadkiem wytrzymałości betonu i był proporcjonalny do względnych proporcji CFRP i stali przy tej samej wytrzymałości betonu.

1. Wprowadzenie

polimery wzmocnione włóknem węglowym (CFRP) były szeroko stosowane w naprawie i modernizacji wadliwych struktur w ostatnich dziesięcioleciach, ponieważ zewnętrznie związany materiał CFRP w postaci arkuszy lub płyt szczególnie dobrze nadaje się do zginania i ścinania . W wielu dziedzinach inżynierii zbiorniki lub rury kompozytowe CFRP-metal były szeroko stosowane, takie jak zbiornik gazu stosowany w pojazdach silnikowych i systemie rurociągów do transportu wysokociśnieniowego gazu lub cieczy stosowanych w inżynierii miejskiej lub inżynierii chemicznej. Materiały CFRP, jako zewnętrzne kurtki do zamykania żelbetowych kolumn, mogą zwiększyć wytrzymałość i ciągliwość . Doskonałe właściwości mechaniczne i fizyczne CFRP czynią je doskonałymi kandydatami do naprawy i modernizacji konstrukcji stalowych. Konstrukcje stalowe rurowe wypełnione betonem (CFST) są szeroko badane i stosowane w inżynierii lądowej od wielu lat . Jednak rury stalowe są podatne na degradację z powodu korozji i jej cienkościennego przekroju przed utwardzeniem betonu, co powoduje zmniejszenie wytrzymałości osiowej kolumny CFST . Dlatego rura metalowa CFRP może być również stosowana w inżynierii lądowej, na przykład rura kompozytowa ze stali CFRP wypełniona betonem została wykorzystana jako kolumna, A CFRP została również wykorzystana do wzmocnienia uszkodzonej kolumny CFST . Jak omówiono przez Gu, Li et al. , oraz Wang et al. , większość prowadzonych badań koncentrowała się na wykorzystaniu CFRP dla struktury CFST. Arkusze lub płyty z włókna węglowego są przymocowane do stalowej rury lub betonu w elemencie CFST, aby zwiększyć jego nośność i ciągliwość. Stwierdzono, że ostateczna wytrzymałość boczna i sztywność zginania słupów belkowych naprawianych CFRP zwiększały się wraz ze wzrostem liczby warstw CFRP. Tymczasem ciągliwość próbek nieznacznie wzrosła wraz z liczbą warstw CFRP. I, jak omówiono przez Tao et al. , cylinder CFRP może również utrudniać wyboczenie kolumny wejściowej, co prowadzi do dramatycznej poprawy wyboczenia i postbuckling zachowania całego systemu. Wang et al. przeprowadzono eksperymenty z kompresją osiową dla trzydziestu dwóch okrągłych kolumn CFRP cfst i dwudziestu czterech kwadratowych kolumn CFRP cfst. Analizy badanych wyników pokazują, że rura stalowa i jej zewnętrzny materiał CFRP mogą współpracować zarówno wzdłużnie, jak i poprzecznie. Dlatego wszystkie te badania opierają się na koncepcjach, zgodnie z którymi komplementarne działanie między stalową rurą a betonem zostało wzmocnione dzięki wyższemu ograniczeniu WSO.

na podstawie powyższych badań zaproponowano również inne typy kolumn kompozytowych. Karimi et al. zaproponowano rodzaj stalowych, betonowych kolumn kompozytowych z FRP, w których okrągły FRP został umieszczony wokół stalowej sekcji I i wypełniony betonem między stalową sekcją I a rurą FRP. Feng i in. zaproponowano kolumnę stalowo-betonową-FRP-betonową, która miała kwadratową stalową rurę jako warstwę zewnętrzną i okrągłą rurę FRP jako warstwę wewnętrzną, z betonem wypełnionym zarówno między tymi dwiema warstwami, jak i wewnątrz rury FRP. Wyniki tych badań wykazały, że wytrzymałość betonu, FRP i stali może być skutecznie wykorzystana w kolumnach kompozytowych.

wszystkie te osiągnięcia badawcze potwierdziły, że kolumna kompozytowa ma swoją wykonalność w badaniach teoretycznych i praktyce inżynierskiej, wykazując duży potencjał do dalszego rozwoju. Wytrzymałość na ściskanie jest ważnym parametrem dla prętów konstrukcyjnych, a większość z tych badań wymienionych powyżej koncentrowała się na metodzie superpozycji w celu obliczenia ostatecznej wytrzymałości na ściskanie, więc wyprowadzono różne wzory dla każdego przekroju kolumn CFRP-cfst. W związku z tym celem pracy jest zbudowanie zunifikowanych metod stosowanych do różnych sekcji Kolumny zespolonej przez ideę zunifikowanej teorii CFST i teorii równowagi granicznej. Celem tego badania jest zbadanie trzech różnych technologii CFRP w celu wzmocnienia kolumn wejściowych CFST poprzez badanie porównawcze trzech różnych typów zamknięć: zewnętrznego okrągłego CFRP, wewnętrznego okrągłego CFRP i zewnętrznego kwadratowego CFRP. Najpierw przeanalizowano mechanizm ściskania i właściwości fizyczne tych trzech kolumn CFRP cfst, których celem było zbadanie wpływu CFRP na kolumny CFST. Przedstawiono dwa teoretyczne modele obliczeniowe w celu uzyskania osiowej zdolności ściskania kolumn CFRP zamkniętych CFST. Jedną z nich jest zunifikowana teoria CFST : równoważny współczynnik zamknięcia jest proponowany z uwzględnieniem różnych sekcji rur stalowych i cylindrów CFRP, a następnie formułuje się z ujednoliconej teorii CFST w celu przewidywania nośności kolumny kompozytowej pod ściskaniem. Drugą jest metoda elastoplastycznej równowagi granicznej: twin-shear unified strength theory (TDUST) stosuje się do analizy stanu końcowego rury stalowej i betonu, odpowiednio, a następnie ostateczne nośności kolumny kompozytowej uzyskuje się metodą równowagi granicznej. Prognozy teoretyczne porównano z wynikami eksperymentalnymi w celu potwierdzenia wykonalności obu modeli obliczeniowych. Wreszcie, wpływ zamknięcia CFRP na nośność osiową przeanalizowano przez porównanie tych trzech kolumn CFRP zamkniętych CFST.

2. Mechanizm roboczy

na podstawie podsumowania istniejących badań rozważa się trzy rodzaje kolumn CFRP zamkniętych w CFRP z różnymi ograniczeniami CFRP, w tym zewnętrznym okrągłym CFRP, wewnętrznym okrągłym CFRP i zewnętrznym kwadratowym CFRP, jak pokazano na rysunku 1. Cylinder CFRP jest owinięty Na Zewnątrz okrągłej kolumny CFST w typie a; cylinder CFRP jest umieszczony wewnątrz kwadratowej kolumny Cfst w typie b, a cylinder CFRP jest owinięty Na Zewnątrz kwadratowej kolumny CFST w typie C. Jak widać na rysunku 1, Rury stalowe wraz z zamkniętym betonem mogą wyjątkowo wytrzymać ściskanie osiowe, podczas gdy cylindry CFRP mogą zapewnić boczne zamknięcie do stalowej rury lub betonu bezpośrednio i sprawić, że kolumna kompozytowa zachowuje się lepiej pośrednio.

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c)

Figure 1

Cross section types of CFRP-confined CFST columns. (a) Outer circular CFRP. (b) Inner circular CFRP. (c) Outer square CFRP.

jak wszyscy wiemy, w procesie ściskania kolumn kompozytowych występuje odkształcenie poziome, gdy obciążenie pionowe działa na całą sekcję. Weźmy przykład Typu a na fig. 1, beton jest wypełniony okrągłą rurą owiniętą arkuszem CFRP, więc jego uproszczony model naprężenia można narysować na fig. 2.

Rysunek 2

Model naprężeń w kolumnie kompozytowej pod ściskaniem. a) Beton. (b) rura stalowa. C) cylinder CFRP.

poziomy współczynnik odkształcenia betonu był niewielki na początku obciążenia osiowego, więc naprężenie boczne p z rur stalowych i blachy CFRP nie jest widoczne. Wraz ze wzrostem ściskania osiowego, poziome odkształcenie betonu zaczyna stopniowo wzrastać, zwłaszcza po ustąpieniu kolumny. Byłoby wiele mikropęknięć w betonie po wejściu kolumny w plastikową scenę , ale zarówno cylinder CFRP, jak i stalowa rura mogą ograniczyć Beton, aby opóźnić jego ekspansję. Beton można uznać za sprężony trójwymiarowo, rury stalowe można uznać za cienkościenne cylindry, a CFRP jest rozciągliwy tylko w kierunku obwodowym, jak pokazano na rysunku 2. Stan ostateczny uwzględnia następujące tryby awarii kolumny CFRP-cfst: przerzynanie rur stalowych i pękanie blachy CFRP . Chociaż cylinder CFRP nie ma bezpośredniego wpływu na nośność osiową, poprzeczne arkusze włókien przyczyniają się do zwiększenia wytrzymałości poprzez ograniczenie kolumny CFST w całości (patrz Typ A, c na fig.1) lub w części (patrz Typ b na fig. 1), co prowadzi do większej wytrzymałości na ściskanie kolumny. Dlatego owijanie CFRP może prowadzić do znacznej poprawy zdolności nieelastycznego odkształcenia osiowego przed wyboczeniem i poprawy nośności po wyboczeniu.

3. Obliczenia według zunifikowanej teorii CFST

zunifikowana teoria CFST została przedstawiona przez profesora Zhong Shan-Tonga w 1993 roku . Uważał CFST za jednorodne ciało, a do badania jego zachowań użyto nowego materiału kompozytowego. Była to nowa metoda projektowania i upraszczania prac projektowych. Ujednolicona teoria CFST została rozszerzona w celu obliczenia wytrzymałości na ściskanie kompozytowych kolumn CFST z różnymi materiałami ograniczającymi i różnymi przekrojami pod różnymi obciążeniami . W przypadku kolumn CFRP cfst beton jest nadal zamknięty bezpośrednio przez stalową rurę, a ten efekt ograniczający jest całkowicie wzmocniony przez cylinder CFRP. Można również rozważyć jeden materiał kompozytowy do oceny jego zachowań, ale efekt ograniczający powinien zostać ponownie oceniony w oparciu o stalową rurę i cylinder CFRP. Możemy rozszerzyć głębsze prace badawcze na kolumny CFRP-cfst zamknięte, więc przedstawiono jeden równoważny współczynnik zamknięcia, który można wyrazić jako, i są to obszary przekroju rury stalowej, betonu i cylindra CFRP, odpowiednio; są to odpowiednio wytrzymałości plastycznej stali i CFRP; jest standardową wytrzymałością na ściskanie betonu; i są współczynnikami z uwzględnieniem formy przekroju materiału ograniczającego. Ponieważ w kolumnie kompozytowej znajdują się dwa materiały dyfuzyjne do ograniczania betonu, efekt powściągliwości różni się od przekroju okrągłego do kwadratowego. Ogólnie współczynnik przekroju kołowego przyjmuje się jako podstawowy parametr 1, A Dla przekroju kwadratowego wynosi 0,74 .

wtedy wytrzymałość zespoloną kolumny stubowej można obliczyć według wzoru wyprowadzonego z teorii CFST, a równanie można wyrazić w następujący sposób: Można je obliczyć według następującego wzoru: gdzie jest średnia ważona materiałów ograniczających, w tym zarówno rury stalowej, jak i cylindra CFRP, która jest obliczana przez

dlatego zaleca się użycie następującego wzoru do obliczenia nośności kolumny wejściowej CFRP zamkniętej cfst.gdzie jest powierzchnią przekroju całej kolumny i jest nośnością obliczoną przez zunifikowaną teorię CFST.

4. Obliczenia według teorii równowagi Granicznej

4.1. Podstawowe założenia

w tym teoretycznym modelu uzyskiwania osiowej zdolności ściskania, możemy ilościowo przeanalizować, jak duży wpływ na zamknięcie ma rura stalowa i CFRP. Interfejs między rurą stalową a blachą CFRP jest ograniczony; naprężenie promieniowe w rurze stalowej jest ignorowane, a rura stalowa znajduje się pod naprężeniem dwuosiowym; materiał CFRP jest elastyczny liniowo i bierze się pod uwagę tylko naprężenie boczne, więc bierze się pod uwagę naprężenie wzdłuż kierunku włókien; naprężenie promieniowe i naprężenie wzdłużne są ignorowane.

w oparciu o powyższe założenia można obliczyć ostateczną nośność osiową kolumn CFRP-cfst i są to nośności pionowe odpowiednio rury stalowej i betonu. nośność obliczona na podstawie teorii równowagi granicznej. W stanie równowagi granicznej każda część kolumny kompozytowej może być analizowana za pomocą TSUST .

4.2. Twin-Shear Unified Strength Theory (TSUST)

TSUST uwzględnia dwa większe główne naprężenia ścinające i odpowiadające im naprężenia normalne oraz ich różne skutki dla uszkodzenia materiałów. Gdy funkcja relacji między nimi osiąga jedną wartość ostateczną, materiał można zdefiniować jako awarię w tym stanie, który jest sformułowany w następujący sposób: gdzie,, i są głównymi naprężeniami ścinającymi,,, i;, i , są odpowiednimi normalnymi naprężeniami na głównym elemencie naprężenia ścinającego;,, i są głównymi naprężeniami, ≥ ≥ ; jest współczynnikiem ważenia, odzwierciedlającym względny wpływ pośredniego głównego naprężenia ścinającego lub na wytrzymałość materiałów; C równa się wytrzymałości materiału; jest współczynnikiem wpływu pozytywnego naprężenia na uszkodzenie materiału. Oznaczając stosunek wytrzymałości na rozciąganie do ściskania as, przepisujemy (7a) i (7b) pod względem naprężeń głównych w następujący sposób:

4.3. Formuła o maksymalnej pojemności

dzięki zasadzie tego samego obszaru kwadratowy przekrój rury stalowej można przekształcić w okrągły. B I ts są długością boku i grubością kwadratowej rury stalowej, a ro i to są odpowiednio promieniem i grubością równoważnej okrągłej rury stalowej. Wzory są pokazane w następujący sposób:

tymczasem, ponieważ zamknięcie kwadratowej stali jest nierówne wzdłuż jej boku, należy rozważyć równoważny współczynnik redukcji, aby zmniejszyć to samo zamknięcie równoważnej okrągłej rury stalowej. Oznaczający stosunek grubości do długości boku, wyrażenie równoważnego współczynnika redukcji . Tymczasem istnieją skuteczne i nieefektywne strefy ograniczające betonu wewnątrz kwadratowej stalowej rury. W niniejszej pracy uznaje się, że współczynnik redukcji wytrzymałości betonu ignoruje te dwa czynniki. Współczynnik redukcji wytrzymałości betonu przyjmuje się jako, Gdzie jest średnica wewnętrzna równoważnej okrągłej rury stalowej.

uproszczony model naprężeń betonu zamkniętego przedstawiono na rysunku 2(A). Naprężenia mogą być wyjaśnione przez . Dla . Podstawiając je do wyrażenia naprężeń TSUST, można otrzymać następujące wyrażenie, ponieważ jest to współczynnik naprężeń bocznych. W TSUST można obliczyć na podstawie spójności i kąta tarcia w stanie uszkodzenia materiału. Zgodnie z testem Richarta, został przyjęty jako 4.1 po prostu tutaj; p jest naprężeniem bocznym na beton,a naprężenie boczne na beton pochodzi zarówno z rury stalowej, jak i cylindra CFRP dla Typu A i c, jak pokazano na rysunku 1, więc można go wyrazić przez odpowiednio grubość i promień cylindra CFRP; i są odpowiednio grubością i promieniem rury stalowej. Podczas gdy dla typu b na rysunku 1, Beton należy podzielić na beton zewnętrzny i beton wewnętrzny pod różnymi naprężeniami bocznymi. Beton zewnętrzny jest ograniczony tylko przez stalową rurę, ale Beton wewnętrzny jest uważany zarówno za stalową rurę, jak i cylinder CFRP. Następnie nośność osiowa betonu może być wyrażona jako

jak widać na fig .2(b), stalowa rura jest ograniczona przez Beton wewnętrzny, dzięki czemu może wytrzymać pewne obciążenie pionowe w ostatecznym stanie całej kolumny, η przyjmuje się jako współczynnik redukcji wytrzymałości rury stalowej, a następnie stan naprężenia rur stalowych może być wyjaśniony przez,,. Dla i , podstawiając je do wyrażenia naprężenia TSUST, można otrzymać następujące wyrażenie:

następnie otrzymano jako 0.65 poprzez eksperymenty i dane statystyczne, tak więc ostateczną pojemność rury stalowej można obliczyć za pomocą

wreszcie, ostateczną pojemność kolumny CFRP zamkniętej CFST można wyrazić w następujący sposób:

5. Porównanie i analiza

trzy typy kolumn wejściowych CFRP-cfst pokazane na fig .1 zostały przetestowane pod ciśnieniem osiowym. Obliczenia i, uzyskane przez zunifikowaną teorię CFST i teorię równowagi granicznej, są wymienione w tabeli 1 wraz z wynikami badań . Obliczone wyniki mają dobrą zgodność z wynikami testu w małych błędach poniżej 20%. Porównując wartość / i / pokazaną w tabeli 1, możemy stwierdzić, że otrzymana metodą równowagi granicznej jest dokładniejsza i bardziej wiarygodna niż otrzymana metodą zunifikowanej teorii CFST. Z drugiej strony, metoda zunifikowanej teorii CFST jest prosta i łatwa do zrealizowania, ponieważ uważa kolumnę za jeden materiał kompozytowy, podczas gdy metoda równowagi granicznej brzmi skomplikowanie, ponieważ stosuje TSUST do analizy każdego składnika kolumny kompozytowej. Dlatego te dwie metody mogą być stosowane do badania nośności osiowej kolumn wejściowych CFRP-cfst i mogą stanowić punkt odniesienia dla projektowania technicznego. Następnie nośność osiowa czystych kolumn CFST można przewidzieć za pomocą metody równowagi granicznej w celu oceny poprawy nośności spowodowanej zamknięciem CFRP. Analizując wyniki badań, współczynnik zwiększenia nośności opisuje się jako wyrażenie (Nt-NCFST) / NCFST, jak pokazano w tabeli 1. Stwierdzono, że uśredniony wskaźnik zwiększenia nośności kolumn wejściowych cfst zamkniętych w CFRP wynosi 16,4 procent w porównaniu z kolumnami cfst czystych. Ponieważ arkusz CFRP jest bardzo cienki, wykazano, że nośność kolumn kompozytowych poprawia się bardziej niż odpowiednie czyste kolumny CFST o prawie takim samym obszarze przekroju poprzecznego. Dlatego zastosowanie CFRP w celu wzmocnienia kolumny CFST jest bardzo przydatne, a kolumny kompozytowe mogą spowodować znaczne oszczędności w rozmiarze kolumny, co ostatecznie uświadamia moc materiału i przynosi korzyści ekonomiczne.

dzięki analizie danych obliczonych i doświadczalnych wyników można stwierdzić, że wytrzymałość betonu i względne proporcje CFRP i stali są głównymi parametrami wpływającymi na nośność osiową kolumny kompozytowej. Należy zwalidować mechanizm ograniczający CFRP i poprawę nośności osiowej, dlatego proponuje się względne proporcje CFRP i stali zgodnie z koncepcją równoważnego współczynnika ograniczającego (1). Względne proporcje CFRP i stali uwzględniają wytrzymałość, zawartość i efekt ograniczający formę przekroju, to znaczy

ponieważ wyniki badań nośności kolumn wejściowych mają pewien stopień rozproszenia, a niektóre parametry muszą być traktowane jako ta sama wartość, obliczona nośność osiowa NCC jest używana do opisania współczynnika zwiększenia nośności za pomocą wyrażenia (NCC-NCFST)/NCFST, co odzwierciedla funkcję cylindra CFRP w celu ograniczenia kolumny CFST, gdzie NCFST jest obliczoną nośnością osiową NCC.wartość dla odpowiedniej czystej kolumny CFST. Ncc otrzymuje się przez teorię równowagi granicznej.

zależność między (Ncc − NCFST)/NCFST i dla trzech rodzajów kolumn kompozytowych przedstawiono na rysunku 3. W odniesieniu do danych doświadczalnych w tabeli 1, FCK typu b i Typu c przyjmuje się jako 40,15 MPa podobne do Typu A, A Rysunek 3(A) pokazuje zależność między (Ncc − NCFST)/NCFST i przy tej samej wytrzymałości betonu. Zależność jest liniowa i wprost proporcjonalna do kolumn kompozytowych owiniętych CFRP z zewnętrznym okrągłym CFRP lub zewnętrznym kwadratowym CFRP, ponieważ zewnętrzny cylinder CFRP wzmacnia całą kolumnę CFST. Ale dla wewnętrznych okrągłych kolumn zamkniętych CFRP, nie ma proporcji liniowej, ponieważ wewnętrzny CFRP tylko wzmacnia jego wewnętrzny Beton bezpośrednio. Można również stwierdzić, że zewnętrzny okrągły CFRP ma najlepszy efekt zamknięcia, aby zapewnić najwyższy współczynnik zwiększenia nośności przy tych samych względnych proporcjach CFRP i stali. Tymczasem zewnętrzny kwadratowy CFRP robi lepiej niż wewnętrzny okrągły CFRP, jak pokazano na rysunku 3 (a), to znaczy CFRP, ponieważ zewnętrzne kurtki mogą zapewnić lepsze zamknięcie niż wewnętrzne. Z drugiej strony, wybieramy podstawowe parametry zewnętrznych kwadratowych kolumn CFRP-cfst w tabeli 1, Aby uzyskać zależność między (Ncc-NCFST) / NCFST i pod inną wytrzymałością betonu, jak pokazano na rysunku 3(b). Dla każdej grupy stalowa rura i beton są takie same, więc współczynnik zwiększenia nośności jest liniowy i wprost proporcjonalny do zawartości cylindra CFRP. Wśród czterech grup, wraz ze spadkiem wytrzymałości betonu, współczynnik zwiększenia nośności wzrasta wraz z poprawą względnych proporcji CFRP i stali. Wskazuje to, że efekt zamknięcia CFRP wzrasta wraz ze spadkiem wytrzymałości betonu. Powodem jest głównie to, że wkładem cylindra CFRP jest opór przemieszczenia kolumny cfst, a beton o niskiej wytrzymałości ma lepszą zdolność odkształcania, aby CFRP grało lepiej, zwłaszcza podczas procesu postbuckling.

(a)

(b)

(a)
(b))

Rysunek 3

związek między (Ncc-NCFST) / NCFST i . a) fck = 40,15. B) inny fck.

6. Wnioski

w artykule przedstawiono badania porównawcze słupów Rurowych Ze Stali wypełnionej betonem (cfst) z trzema różnymi typami izolacji z polimeru wzmocnionego włóknem węglowym (CFRP): zewnętrzny okrągły CFRP, wewnętrzny okrągły CFRP i zewnętrzny kwadratowy CFRP. Kolumna cfst zamknięta w CFRP wykorzystuje nie tylko dobrą wydajność CFST, ale także znaczną poprawę w wyższym zamknięciu CFRP. Najpierw przeanalizowano mechanizm ściskania i właściwości fizyczne kolumny kompozytowej, mając na celu zbadanie wpływu różnych CFRP na kolumny CFST.

dwie metody oparte na zunifikowanej teorii CFST i elastoplastycznej metodzie równowagi granicznej zostały zastosowane do zbadania nośności osiowej kolumn wejściowych CFRP zamkniętych CFST. Obliczone wyniki mają dobrą zgodność z wynikami testu. Dzięki analizie danych, badanie potwierdziło ostateczne Wyniki obliczeń wytrzymałościowych Metody Równowagi granicznej okazały się bardziej dokładne i wiarygodne niż w przypadku zunifikowanej teorii CFST. Następnie przewidywano nośność osiową czystych kolumn CFST w celu oceny współczynnika poprawy nośności pochodzącego z zamknięcia CFRP. Wykazano, że uśredniony współczynnik wzmocnienia wynosi 16,4 procent, pokazując, że trzy rodzaje kolumn CFRP-cfst miały szerokie zastosowanie.

CFRP może znacznie zwiększyć nośność prętów CFST, ponieważ komplementarne działanie między stalową rurą a betonem jest wzmocnione przez CFRP. Związek między współczynnikiem zwiększenia nośności a względnymi proporcjami CFRP i stali jest prawie liniowy, szczególnie w przypadku kolumn owiniętych CFRP z zewnętrznym okrągłym CFRP lub zewnętrznym kwadratowym CFRP. Poprzez analizę porównawczą badanie to potwierdziło, że zewnętrzny okrągły CFRP miał najlepszy efekt zamknięcia, a zewnętrzny kwadratowy CFRP miał lepsze wyniki niż wewnętrzny okrągły CFRP. Efekt zamknięcia CFRP zwiększał się wraz ze spadkiem wytrzymałości betonu i był proporcjonalny do względnych proporcji CFRP i CFST przy tej samej wytrzymałości betonu.

dostępność danych

wszystkie dane użyte w niniejszym dokumencie są publicznie dostępne i dostępne online. Omówiliśmy cały proces budowania danych oraz techniki empiryczne przedstawione w artykule. Podaliśmy formalne cytaty w referencjach do artykułów. Chociaż nie czerpaliśmy bezpośrednio z tych źródeł do analizy empirycznej, wysiłki te potwierdziły nasze zrozumienie zakresu, skali i dokładności kolumn CFRP-cfst.

konflikty interesów

autorzy oświadczają, że nie występują w nich konflikty interesów.

podziękowania

autorzy chcieliby wyrazić uznanie dla wsparcia udzielonego przez Chińską Narodową Fundację Nauki (Grant nr 51478004). Tymczasem doceniane jest również wsparcie finansowe z Hebei University of Technology.