Load‐bearing capacity of concrete‐filled steel columns

Abstract

This paper represents the analysis of 1303 specimens of CFST experimental data. Test results are compared with EC4 provided method for determining the load‐bearing capacity of these composite elements. Several types of CFSTs were tested: both circular and rectangular cross‐sections with solid and hollow concrete core with axial load applied without and with moment, with sustained load and preloading. For circular cross‐section columns there is a good agreement between the test failure load and the EC4 calculation for both short and long columns with and without moment. For rectangular cross‐section columns the agreement is good except when the concrete cylinder strength was greater than 75 MPa, when many tests failed below the strength predicted by EC4. Preloading the steel tube before filling with concrete seems to have no effect on the strength. This paper also presents the stress distribution, confinement distribution and complete average longitudinal stress‐strain curves for concrete‐filled steel tubular elements. Based on the definition of the “Unified Theory”, the CFST is looked upon as an entity of a new composite material. In this paper, the research achievement of the strength and stability for centrifugal‐hollow and solid concrete filled steel tube are introduced. These behaviours relate to the hollowness ratio and the confining indexes of corresponding solid CFST. If the hollow ratio equals to 0,4–0,5 and over, the N‐ϵ relationship exists in steady descending stage. The critical stress of CFST elements stability is determined as an eccentric member with the initial eccentricity by use of finite element method.

Betonšerdžių plieninių vamzdinių kolonų laikomoji galia

Santrauka. Straipsnyje analizuojami 1303 betonšerdžių plieninių strypų bandinių eksperimentiniai duomenys. Duomenys lyginami su eurokode 4 pateiktais kompozitinių elementų laikomosios galios nustatymo metodais. Analizuojami šie betonšerdžių plieninių strypų bandinių tipai: pilnaviduriai ir tuščiaviduriai, apskrito ir stačiakampio skerspjūvio kolonos, kurių galuose veikia arba neveikia momentas, su iš anksto pridėta arba ilgalaike apkrova. Apskrito skerspjūvio kolonų laikomosios galios bandymų rezultatai atitinka skaičiavimų reikšmes, apskaičiuotas pagal eurokode 4 pateiktu metodu. Stačiakampio skerspjūvio elementų laikomosios galios reikšmių bandymo rezultatai puikiai atitinka teorines reikšmes, kai betono ritininis stipris nesiekia 75 MPa. Išankstinis elementų apkrovimas poveikio elementų laikomajai galiai beveik neturi. Taip pat nagrinėjami betonšerdžių elementų įtempių būvių pasiskirstymas, betono apspaudimo poveikis ir išilginių deformacijų ir įtempių kreivės. Pateikiama S. T. Zhong „Unifikuota teorija“, kuri nagrinėja kompozitinį elementą kaip visumą. Straipsnyje nagrinėjamos kompozitinio plieninio ir betoninio elemento stiprumo ir pastovumo sąlygos. Tokių elementų reikšmėmis. Jeigu tuštumos santykis lygus 0,4–0,5 ir daugiau, N-ε sąryšis yra kritimo stadijoje. Elgsenos stadijos keičiasi pagal tuštumos koeficientą.

Reikšminiai žodžiai: kompozitinės konstrukcijos, betonšerdžiai, plieniniai vamzdžiai, eurokodas 4, lyginimas, laikomosios galios analizė, betonšerdžiai plieniniai elementai, elgsena, įtempių būviai, Puasono koeficientas, tamprumo modulis.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : composite structures, concrete-filled steel tubes, Eurocode 4, comparison, analysis load-bearing capacity, hollow concrete-filled steel tubes, behaviour, stress state, Poisson’s ratio, elasticity modulus