การตรวจสอบการทดสอบการดัดงอบริสุทธิ์ของชิ้นส่วนคอนกรีตยางที่ทำจากท่อเหล็ก

ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.comคุณกำลังใช้เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่มีการรองรับ CSS แบบจำกัดเพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดต (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer)นอกจากนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
แสดงภาพหมุนสามสไลด์พร้อมกันใช้ปุ่มก่อนหน้าและถัดไปเพื่อเลื่อนผ่านสามสไลด์ในแต่ละครั้ง หรือใช้ปุ่มแถบเลื่อนที่ส่วนท้ายเพื่อเลื่อนผ่านสามสไลด์ในแต่ละครั้ง
ส่วนประกอบท่อเหล็กคอนกรีตยาง (RuCFST) สี่ชิ้น ส่วนประกอบท่อเหล็กคอนกรีต (CFST) หนึ่งชิ้น และส่วนประกอบเปล่าหนึ่งชิ้นได้รับการทดสอบภายใต้สภาวะการดัดงอล้วนๆพารามิเตอร์หลักคืออัตราส่วนแรงเฉือน (แล) ตั้งแต่ 3 ถึง 5 และอัตราส่วนการเปลี่ยนยาง (r) จาก 10% ถึง 20%จะได้กราฟโค้งโมเมนต์-ความเครียด การโค้งงอ-เส้นโค้งโก่ง และเส้นโค้งโมเมนต์โค้งงอ-โค้งวิเคราะห์รูปแบบการทำลายคอนกรีตด้วยแกนยางผลลัพธ์แสดงว่าประเภทของความล้มเหลวของสมาชิก RuCFST คือความล้มเหลวแบบโค้งงอรอยแตกในคอนกรีตยางมีการกระจายเท่าๆ กันและเท่าที่จำเป็น และการเติมยางลงในคอนกรีตหลักจะช่วยป้องกันการเกิดรอยแตกร้าวอัตราส่วนแรงเฉือนต่อช่วงมีผลเพียงเล็กน้อยต่อพฤติกรรมของชิ้นงานทดสอบอัตราการเปลี่ยนยางมีผลเพียงเล็กน้อยต่อความสามารถในการทนต่อโมเมนต์การดัดงอ แต่มีผลกระทบบางอย่างต่อความแข็งในการดัดงอของชิ้นงานทดสอบหลังจากเติมคอนกรีตยางแล้ว เมื่อเทียบกับตัวอย่างจากท่อเหล็กเปล่า ความสามารถในการดัดงอและความแข็งในการดัดงอดีขึ้น
โครงสร้างท่อคอนกรีตเสริมเหล็ก (CFST) แบบดั้งเดิมมีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมสมัยใหม่ เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการป้องกันแผ่นดินไหวที่ดีและมีความสามารถในการรับน้ำหนักสูงเนื่องจากเป็นคอนกรีตยางชนิดใหม่ จึงมีการใช้อนุภาคยางเพื่อทดแทนมวลรวมตามธรรมชาติบางส่วนโครงสร้างท่อเหล็กเติมคอนกรีตยาง (RuCFST) เกิดจากการเติมท่อเหล็กด้วยคอนกรีตยางเพื่อเพิ่มความเหนียวและประสิทธิภาพการใช้พลังงานของโครงสร้างคอมโพสิต4ไม่เพียงแต่ใช้ประโยชน์จากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของสมาชิก CFST เท่านั้น แต่ยังใช้ขยะยางอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งตอบสนองความต้องการการพัฒนาของเศรษฐกิจหมุนเวียนสีเขียว5,6
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พฤติกรรมของสมาชิก CFST แบบดั้งเดิมภายใต้ภาระตามแนวแกน7,8 ปฏิกิริยาระหว่างโหลด-โมเมนต์ตามแนวแกน9,10,11 และการดัดโค้งบริสุทธิ์12,13,14 ได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้นผลการวิจัยพบว่าความสามารถในการดัดงอ ความแข็ง ความเหนียว และความสามารถในการกระจายพลังงานของเสาและคาน CFST ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นโดยการเติมคอนกรีตภายใน และแสดงให้เห็นถึงความเหนียวของการแตกหักที่ดี
ปัจจุบัน นักวิจัยบางคนได้ศึกษาพฤติกรรมและประสิทธิภาพของคอลัมน์ RuCFST ภายใต้แรงตามแนวแกนรวมLiu และ Liang15 ทำการทดลองหลายครั้งกับคอลัมน์ RuCFST แบบสั้น และเมื่อเปรียบเทียบกับคอลัมน์ CFST ความสามารถในการรับน้ำหนักและความแข็งลดลงตามระดับการทดแทนยางที่เพิ่มขึ้นและขนาดอนุภาคของยาง ในขณะที่ความเหนียวเพิ่มขึ้นDuarte4,16 ทดสอบคอลัมน์ RuCFST สั้นๆ หลายคอลัมน์ และแสดงให้เห็นว่าคอลัมน์ RuCFST มีความเหนียวมากกว่าเมื่อมีปริมาณยางเพิ่มขึ้นLiang17 และ Gao18 ยังรายงานผลลัพธ์ที่คล้ายกันเกี่ยวกับคุณสมบัติของปลั๊ก RuCFST ที่มีผนังเรียบและบางGu และคณะ 19 และ Jiang และคณะ 20 ศึกษาความสามารถในการรับน้ำหนักขององค์ประกอบ RuCFST ที่อุณหภูมิสูงผลการวิจัยพบว่าการเติมยางเพิ่มความเหนียวของโครงสร้างเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความสามารถในการรับน้ำหนักเริ่มแรกจะลดลงเล็กน้อยPatel21 วิเคราะห์พฤติกรรมแรงอัดและแรงดัดงอของคานและเสา CFST แบบสั้นที่มีปลายกลมภายใต้แรงกระทำในแนวแกนและแกนเดียวการสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์และการวิเคราะห์พาราเมตริกแสดงให้เห็นว่ากลยุทธ์การจำลองแบบใช้ไฟเบอร์สามารถตรวจสอบประสิทธิภาพของ RCFST แบบสั้นได้อย่างแม่นยำความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้นตามอัตราส่วนกว้างยาว ความแข็งแรงของเหล็กและคอนกรีต และลดลงตามอัตราส่วนความลึกต่อความหนาโดยทั่วไป คอลัมน์ RuCFST แบบสั้นจะมีพฤติกรรมคล้ายกับคอลัมน์ CFST และมีความเหนียวมากกว่าคอลัมน์ CFST
จะเห็นได้จากการตรวจสอบข้างต้นว่าคอลัมน์ RuCFST ได้รับการปรับปรุงหลังจากการใช้สารเติมแต่งยางอย่างเหมาะสมในคอนกรีตฐานของคอลัมน์ CFSTเนื่องจากไม่มีภาระในแนวแกน การดัดงอของตาข่ายจึงเกิดขึ้นที่ปลายด้านหนึ่งของคานคอลัมน์ในความเป็นจริง คุณลักษณะการดัดงอของ RuCFST ไม่ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะโหลดตามแนวแกน22ในทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ โครงสร้าง RuCFST มักถูกรับแรงโมเมนต์ดัดงอการศึกษาคุณสมบัติการดัดงอบริสุทธิ์ช่วยในการระบุรูปแบบการเสียรูปและความล้มเหลวขององค์ประกอบ RuCFST ภายใต้แรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหวสำหรับโครงสร้าง RuCFST จำเป็นต้องศึกษาคุณสมบัติการดัดงอที่แท้จริงขององค์ประกอบ RuCFST
ในเรื่องนี้ มีการทดสอบตัวอย่างหกตัวอย่างเพื่อศึกษาคุณสมบัติทางกลขององค์ประกอบท่อเหล็กสี่เหลี่ยมโค้งล้วนส่วนที่เหลือของบทความนี้มีการจัดระเบียบดังนี้ขั้นแรก ให้ทดสอบชิ้นงานหน้าตัดสี่เหลี่ยมจำนวน 6 ชิ้นที่มีหรือไม่มีไส้ยางสังเกตโหมดความล้มเหลวของแต่ละตัวอย่างเพื่อดูผลการทดสอบประการที่สอง มีการวิเคราะห์ประสิทธิภาพขององค์ประกอบ RuCFST ในการดัดงอบริสุทธิ์ และได้มีการหารือถึงผลกระทบของอัตราส่วนแรงเฉือนต่อช่วงที่ 3-5 และอัตราส่วนการเปลี่ยนยางที่ 10-20% ต่อคุณสมบัติโครงสร้างของ RuCFSTสุดท้าย จะมีการเปรียบเทียบความแตกต่างในความสามารถในการรับน้ำหนักและความแข็งในการดัดงอระหว่างองค์ประกอบ RuCFST และองค์ประกอบ CFST แบบดั้งเดิม
ตัวอย่าง CFST เสร็จสมบูรณ์แล้ว 6 ชิ้น โดยใส่คอนกรีตผสมยาง 4 ชิ้น ชิ้นหนึ่งเติมด้วยคอนกรีตธรรมดา และชิ้นที่ 6 เป็นชิ้นเปล่ามีการหารือถึงผลกระทบของอัตราการเปลี่ยนแปลงของยาง (r) และอัตราส่วนแรงเฉือนของช่วง (แล)พารามิเตอร์หลักของตัวอย่างแสดงไว้ในตารางที่ 1 ตัวอักษร t หมายถึงความหนาของท่อ B คือความยาวของด้านข้างของตัวอย่าง L คือความสูงของตัวอย่าง Mue คือความสามารถในการดัดงอที่วัดได้ Kie คือค่าเริ่มต้น ความแข็งในการดัดงอ Kse คือความแข็งในการดัดงอในการให้บริการฉาก
ชิ้นงาน RuCFST ถูกสร้างขึ้นจากแผ่นเหล็กสี่แผ่นที่เชื่อมติดกันเป็นท่อเหล็กสี่เหลี่ยมกลวง แล้วเทคอนกรีตลงไปเชื่อมแผ่นเหล็กหนา 10 มม. ที่ปลายแต่ละด้านของชิ้นงานทดสอบสมบัติทางกลของเหล็กแสดงอยู่ในตารางที่ 2 ตามมาตรฐานจีน GB/T228-201024 ความต้านทานแรงดึง (fu) และความแข็งแรงของผลผลิต (fy) ของท่อเหล็กถูกกำหนดโดยวิธีทดสอบแรงดึงมาตรฐานผลการทดสอบคือ 260 MPa และ 350 MPa ตามลำดับโมดูลัสความยืดหยุ่น (Es) คือ 176 GPa และอัตราส่วนปัวซอง (ν) ของเหล็กคือ 0.3
ในระหว่างการทดสอบ กำลังรับแรงอัดลูกบาศก์ (fcu) ของคอนกรีตอ้างอิงในวันที่ 28 คำนวณที่ 40 MPaเลือกอัตราส่วน 3, 4 และ 5 ตามข้อมูลอ้างอิงก่อนหน้า 25 เนื่องจากอาจเผยให้เห็นปัญหาใดๆ เกี่ยวกับการส่งผ่านกะอัตราการเปลี่ยนยาง 2 อัตรา 10% และ 20% แทนที่ทรายในส่วนผสมคอนกรีตในการศึกษานี้ ใช้ผงยางล้อทั่วไปจากโรงงานปูนซีเมนต์ Tianyu (แบรนด์ Tianyu ในประเทศจีน)ขนาดอนุภาคของยาง 1-2 มม.ตารางที่ 3 แสดงอัตราส่วนของคอนกรีตยางและส่วนผสมสำหรับคอนกรีตยางแต่ละประเภท จะมีการหล่อลูกบาศก์สามลูกบาศก์ที่มีด้านขนาด 150 มม. และบ่มภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่กำหนดตามมาตรฐานทรายที่ใช้ในส่วนผสมคือทรายทรายและมวลรวมหยาบคือหินคาร์บอเนตในเมืองเสิ่นหยาง ทางตะวันออกเฉียงเหนือของจีนกำลังรับแรงอัดลูกบาศก์ 28 วัน (fcu) กำลังรับแรงอัดแบบแท่งปริซึม (fc') และโมดูลัสความยืดหยุ่น (Ec) สำหรับอัตราส่วนการเปลี่ยนยางต่างๆ (10% และ 20%) แสดงไว้ในตารางที่ 3 นำมาตรฐาน GB50081-201926 ไปใช้งาน
ชิ้นงานทดสอบทั้งหมดทดสอบด้วยกระบอกไฮดรอลิกด้วยแรง 600 กิโลนิวตันในระหว่างการโหลด แรงที่เข้มข้นสองแรงจะถูกนำมาใช้อย่างสมมาตรกับแท่นทดสอบการดัดงอสี่จุด จากนั้นจึงกระจายไปทั่วชิ้นงานทดสอบการเสียรูปจะถูกวัดโดยสเตรนเกจห้าตัวบนพื้นผิวตัวอย่างแต่ละอันสังเกตความเบี่ยงเบนโดยใช้ดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์สามตัวที่แสดงในรูปที่ 1 และ 2 1 และ 2
การทดสอบใช้ระบบพรีโหลดโหลดที่ความเร็ว 2kN/s จากนั้นหยุดชั่วคราวที่โหลดสูงสุด 10kN ตรวจสอบว่าเครื่องมือและโหลดเซลล์อยู่ในสภาพการทำงานปกติหรือไม่ภายในแถบยางยืด แต่ละการเพิ่มภาระจะมีผลกับน้อยกว่าหนึ่งในสิบของภาระสูงสุดที่คาดการณ์ไว้เมื่อท่อเหล็กสึกหรอ โหลดที่ใช้จะน้อยกว่าหนึ่งในสิบห้าของโหลดสูงสุดที่คาดการณ์ไว้กดค้างไว้ประมาณสองนาทีหลังจากใช้แต่ละระดับการโหลดในระหว่างขั้นตอนการโหลดเมื่อตัวอย่างเข้าใกล้ความล้มเหลว อัตราการโหลดอย่างต่อเนื่องจะช้าลงเมื่อแรงตามแนวแกนถึงน้อยกว่า 50% ของแรงสูงสุดหรือพบความเสียหายที่ชัดเจนบนชิ้นงานทดสอบ การโหลดจะสิ้นสุดลง
การทำลายชิ้นงานทดสอบทั้งหมดแสดงให้เห็นความเหนียวที่ดีไม่พบรอยแตกร้าวจากแรงดึงที่เห็นได้ชัดเจนในบริเวณแรงดึงของท่อเหล็กของชิ้นทดสอบประเภททั่วไปของความเสียหายต่อท่อเหล็กแสดงไว้ในรูปที่ 13. ยกตัวอย่าง SB1 ในระยะเริ่มแรกของการโหลดเมื่อโมเมนต์การดัดงอน้อยกว่า 18 kN·m ตัวอย่าง SB1 อยู่ในระยะยืดหยุ่นโดยไม่มีการเสียรูปอย่างเห็นได้ชัด และอัตราการเพิ่มขึ้นของโมเมนต์การดัดที่วัดได้มีค่ามากกว่า อัตราการเพิ่มขึ้นของความโค้งต่อจากนั้นท่อเหล็กในบริเวณแรงดึงจะเปลี่ยนรูปและผ่านเข้าสู่ขั้นตอนพลาสติกยืดหยุ่นได้เมื่อโมเมนต์ดัดงอถึงประมาณ 26 กิโลนิวตันเมตร โซนการบีบอัดของเหล็กช่วงกลางจะเริ่มขยายตัวอาการบวมน้ำจะค่อยๆ พัฒนาเมื่อภาระเพิ่มขึ้นเส้นโค้งการโก่งตัวของโหลดจะไม่ลดลงจนกว่าภาระจะถึงจุดสูงสุด
หลังจากการทดลองเสร็จสิ้น ตัวอย่าง SB1 (RuCFST) และตัวอย่าง SB5 (CFST) จะถูกตัดเพื่อให้สังเกตโหมดความล้มเหลวของคอนกรีตฐานได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 4 จะเห็นได้จากรูปที่ 4 ว่ารอยแตกร้าวในตัวอย่าง SB1 มีการกระจายอย่างเท่าเทียมกันและกระจัดกระจายในคอนกรีตฐานและระยะห่างระหว่างพวกเขาคือ 10 ถึง 15 ซม.ระยะห่างระหว่างรอยแตกในตัวอย่าง SB5 อยู่ที่ 5 ถึง 8 ซม. รอยแตกจะไม่สม่ำเสมอและชัดเจนนอกจากนี้ รอยแตกในตัวอย่าง SB5 จะขยายออกไปประมาณ 90° จากโซนแรงดึงไปยังโซนแรงอัด และพัฒนาเป็นประมาณ 3/4 ของความสูงของส่วนรอยแตกร้าวของคอนกรีตหลักในตัวอย่าง SB1 มีขนาดเล็กกว่าและเกิดขึ้นน้อยกว่าในตัวอย่าง SB5การแทนที่ทรายด้วยกระป๋องยางจะช่วยป้องกันการเกิดรอยแตกร้าวในคอนกรีตได้ในระดับหนึ่ง
บนรูป5 แสดงการกระจายตัวของการโก่งตัวตามความยาวของชิ้นงานทดสอบแต่ละชิ้นเส้นทึบคือเส้นโค้งโก่งตัวของชิ้นทดสอบ และเส้นประคือครึ่งคลื่นไซน์ซอยด์จากรูปที่รูปที่ 5 แสดงให้เห็นว่าเส้นโค้งการโก่งตัวของแท่งสอดคล้องกับเส้นโค้งครึ่งคลื่นไซน์ซอยด์ที่การโหลดครั้งแรกเมื่อโหลดเพิ่มขึ้น เส้นโค้งการโก่งตัวจะเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากเส้นโค้งครึ่งคลื่นไซน์ตามกฎแล้ว ในระหว่างการโหลด เส้นโค้งการโก่งตัวของตัวอย่างทั้งหมดที่จุดตรวจวัดแต่ละจุดจะเป็นเส้นโค้งฮาล์ฟไซน์ซอยด์แบบสมมาตร
เนื่องจากการโก่งตัวขององค์ประกอบ RuCFST ในการดัดโค้งบริสุทธิ์เป็นไปตามเส้นโค้งครึ่งคลื่นไซน์ สมการการดัดจึงสามารถแสดงเป็น:
เมื่อความเครียดของเส้นใยสูงสุดคือ 0.01 เมื่อพิจารณาถึงสภาพการใช้งานจริง โมเมนต์การดัดงอที่สอดคล้องกันจะถูกกำหนดเป็นความจุโมเมนต์การดัดงอสูงสุดขององค์ประกอบ27ความจุโมเมนต์ดัดที่วัดได้ (Mue) ที่กำหนดจะแสดงไว้ในตารางที่ 1 ตามความจุโมเมนต์ดัดที่วัดได้ (Mue) และสูตร (3) สำหรับการคำนวณความโค้ง (φ) เส้นโค้ง M-φ ในรูปที่ 6 สามารถเป็นได้ วางแผนสำหรับ M = 0.2Mue28 ความแข็งเริ่มต้น Kie ถือเป็นความแข็งในการดัดเฉือนที่สอดคล้องกันเมื่อ M = 0.6Mue ความแข็งของการดัดงอ (Kse) ของขั้นตอนการทำงานจะถูกตั้งค่าเป็นความแข็งของการดัดแบบซีแคนต์ที่สอดคล้องกัน
จะเห็นได้จากเส้นโค้งความโค้งของโมเมนต์การดัดที่โมเมนต์การดัดและความโค้งจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงอย่างมีนัยสำคัญในระยะยืดหยุ่นอัตราการเติบโตของโมเมนต์การดัดจะสูงกว่าอัตราการเติบโตของโมเมนต์โค้งอย่างเห็นได้ชัดเมื่อโมเมนต์การดัดงอ M เท่ากับ 0.2Mue ชิ้นงานจะถึงระดับขีดจำกัดความยืดหยุ่นเมื่อภาระเพิ่มขึ้น ตัวอย่างจะเกิดการเสียรูปแบบพลาสติกและผ่านเข้าสู่ขั้นอีลาสโตพลาสติกด้วยโมเมนต์ดัดงอ M เท่ากับ 0.7-0.8 Mue ท่อเหล็กจะเปลี่ยนรูปในบริเวณแรงดึงและในบริเวณรับแรงอัดสลับกันในเวลาเดียวกัน เส้นโค้ง Mf ของตัวอย่างเริ่มปรากฏว่าเป็นจุดเปลี่ยนเว้าและขยายตัวแบบไม่เชิงเส้น ซึ่งช่วยเพิ่มผลกระทบร่วมกันของท่อเหล็กและแกนคอนกรีตยางเมื่อ M เท่ากับ Mue ชิ้นงานจะเข้าสู่ขั้นตอนการแข็งตัวของพลาสติก โดยค่าโก่งและความโค้งของชิ้นงานจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในขณะที่โมเมนต์การดัดงอจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ
บนรูปภาพที่ 7 แสดงเส้นโค้งของโมเมนต์การดัดงอ (M) เทียบกับความเครียด (ε) สำหรับแต่ละตัวอย่างส่วนบนของส่วนช่วงกลางของตัวอย่างอยู่ภายใต้การบีบอัด และส่วนล่างอยู่ภายใต้แรงตึงสเตรนเกจที่มีเครื่องหมาย “1″ และ “2″ จะอยู่ที่ด้านบนของชิ้นทดสอบ สเตรนเกจที่มีเครื่องหมาย “3″ จะอยู่ตรงกลางของชิ้นงานทดสอบ และสเตรนเกจที่มีเครื่องหมาย “4″ และ “5″” อยู่ใต้ตัวอย่างทดสอบส่วนล่างของตัวอย่างแสดงในรูปที่ 2 จากรูปที่ 7 จะเห็นได้ว่าในระยะเริ่มแรกของการโหลด การเสียรูปตามยาวในเขตแรงดึงและในเขตการบีบอัดขององค์ประกอบนั้นอยู่ใกล้กันมาก และ การเสียรูปเป็นเส้นตรงโดยประมาณในส่วนตรงกลางมีการเสียรูปตามยาวเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่ขนาดของการเพิ่มขึ้นนี้มีน้อย ต่อมาคอนกรีตยางในบริเวณแรงดึงแตกเนื่องจากท่อเหล็กในบริเวณแรงดึงต้องทนต่อแรงเท่านั้นและ ยางคอนกรีตและท่อเหล็กในเขตรับแรงอัดจะรับภาระร่วมกัน การเสียรูปในเขตแรงดึงขององค์ประกอบจะมากกว่าการเสียรูปในส่วน เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น การเสียรูปจะเกินความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็ก และท่อเหล็กจะเข้าสู่ ระยะอีลาสโตพลาสติก อัตราการเพิ่มขึ้นของความเครียดของตัวอย่างสูงกว่าโมเมนต์การดัดงออย่างมีนัยสำคัญ และโซนพลาสติกเริ่มพัฒนาไปจนถึงหน้าตัดเต็ม
เส้นโค้ง M-um สำหรับแต่ละตัวอย่างแสดงในรูปที่ 8 บนรูปที่ 18 เส้นโค้ง M-um ทั้งหมดเป็นไปตามแนวโน้มเดียวกันกับสมาชิก CFST แบบดั้งเดิม22,27ในแต่ละกรณี เส้นโค้ง M-um แสดงการตอบสนองแบบยืดหยุ่นในระยะเริ่มต้น ตามด้วยพฤติกรรมที่ไม่ยืดหยุ่นโดยมีความแข็งลดลง จนกระทั่งถึงโมเมนต์การดัดงอสูงสุดที่อนุญาตอย่างไรก็ตาม เนื่องจากพารามิเตอร์การทดสอบที่แตกต่างกัน เส้นโค้ง M-um จึงแตกต่างกันเล็กน้อยโมเมนต์โก่งตัวสำหรับอัตราส่วนแรงเฉือนต่อช่วงตั้งแต่ 3 ถึง 5 แสดงไว้ในรูปที่ 18ก.ความสามารถในการดัดงอที่อนุญาตของตัวอย่าง SB2 (แฟกเตอร์แรงเฉือน lam = 4) ต่ำกว่าความสามารถในการดัดงอของตัวอย่าง SB1 6.57% (แล = 5) และความสามารถในการโมเมนต์ดัดงอของตัวอย่าง SB3 (γ = 3) นั้นมากกว่าความสามารถในการดัดงอของตัวอย่าง SB2 (แล = 4) 3.76%โดยทั่วไป เมื่ออัตราส่วนแรงเฉือนต่อช่วงเพิ่มขึ้น แนวโน้มของการเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาที่ยอมรับได้จะไม่ชัดเจนดูเหมือนว่ากราฟ M-um จะไม่เกี่ยวข้องกับอัตราส่วนแรงเฉือนต่อช่วงซึ่งสอดคล้องกับสิ่งที่ Lu และ Kennedy25 สังเกตเห็นสำหรับคาน CFST ที่มีอัตราส่วนแรงเฉือนต่อช่วงตั้งแต่ 1.03 ถึง 5.05เหตุผลที่เป็นไปได้สำหรับสมาชิก CFST คือ ที่อัตราส่วนเฉือนที่แตกต่างกัน กลไกการส่งแรงระหว่างแกนคอนกรีตและท่อเหล็กเกือบจะเหมือนกัน ซึ่งไม่ชัดเจนเท่ากับสำหรับชิ้นส่วนคอนกรีตเสริมเหล็ก25
จากรูปที่8b แสดงให้เห็นว่าความสามารถในการรับน้ำหนักของตัวอย่าง SB4 (r = 10%) และ SB1 (r = 20%) สูงหรือต่ำกว่าของตัวอย่างแบบดั้งเดิม CFST SB5 (r = 0) เล็กน้อย และเพิ่มขึ้น 3.15 เปอร์เซ็นต์และลดลง ร้อยละ 1 .57อย่างไรก็ตาม ความแข็งในการดัดงอเริ่มต้น (Kie) ของตัวอย่าง SB4 และ SB1 นั้นสูงกว่าของตัวอย่าง SB5 อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งอยู่ที่ 19.03% และ 18.11% ตามลำดับความแข็งในการดัดงอ (Kse) ของตัวอย่าง SB4 และ SB1 ในเฟสการทำงานสูงกว่าของตัวอย่าง SB5 8.16% และ 7.53% ตามลำดับพวกเขาแสดงให้เห็นว่าอัตราการเปลี่ยนยางมีผลเพียงเล็กน้อยต่อความสามารถในการดัดงอ แต่มีผลกระทบอย่างมากต่อความแข็งในการดัดงอของชิ้นงาน RuCFSTนี่อาจเป็นเพราะความจริงที่ว่าความเป็นพลาสติกของคอนกรีตยางในตัวอย่าง RuCFST นั้นสูงกว่าความเป็นพลาสติกของคอนกรีตธรรมชาติในตัวอย่าง CFST ทั่วไปโดยทั่วไป การแตกร้าวและการแตกร้าวในคอนกรีตธรรมชาติจะเริ่มแพร่กระจายเร็วกว่าคอนกรีตผสมยาง29จากโหมดความล้มเหลวทั่วไปของคอนกรีตฐาน (รูปที่ 4) รอยแตกของตัวอย่าง SB5 (คอนกรีตธรรมชาติ) จะมีขนาดใหญ่และหนาแน่นกว่ารอยแตกของตัวอย่าง SB1 (คอนกรีตยาง)ซึ่งอาจส่งผลให้ท่อเหล็กสำหรับตัวอย่างคอนกรีตเสริมเหล็ก SB1 มีข้อจำกัดที่สูงขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างคอนกรีตธรรมชาติ SB5การศึกษา Durate16 ยังได้ข้อสรุปที่คล้ายคลึงกัน
จากรูปที่8c แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบ RuCFST มีความสามารถในการดัดงอและความเหนียวได้ดีกว่าองค์ประกอบท่อเหล็กกลวงความต้านทานการดัดงอของตัวอย่าง SB1 จาก RuCFST (r=20%) สูงกว่าค่าความต้านทานการดัดงอของตัวอย่าง SB6 จากท่อเหล็กเปล่าถึง 68.90% และค่าความแข็งในการดัดงอเริ่มต้น (Kie) และค่าความแข็งในการดัดงอที่ขั้นตอนการทำงาน (Kse) ของตัวอย่าง SB1 คิดเป็นร้อยละ 40.52 ตามลำดับซึ่งสูงกว่าตัวอย่าง SB6 สูงกว่า 16.88%การทำงานร่วมกันของท่อเหล็กและแกนคอนกรีตเสริมยางช่วยเพิ่มความสามารถในการรับแรงดัดงอและความแข็งขององค์ประกอบคอมโพสิตองค์ประกอบ RuCFST แสดงชิ้นงานที่มีความเหนียวที่ดีเมื่อต้องรับแรงดัดงอเพียงอย่างเดียว
โมเมนต์การดัดงอที่เกิดขึ้นนั้นถูกนำมาเปรียบเทียบกับโมเมนต์การดัดงอที่ระบุในมาตรฐานการออกแบบปัจจุบัน เช่น กฎของญี่ปุ่น AIJ (2008) 30, กฎของอังกฤษ BS5400 (2005) 31, กฎของยุโรป EC4 (2005) 32 และกฎของจีน GB50936 (2014) 33 โมเมนต์การดัดงอ (Muc) ถึงโมเมนต์การดัดงอของการทดลอง (Mue) แสดงไว้ในตารางที่ 4 และแสดงไว้ในรูปที่ 49. ค่าที่คำนวณได้ของ AIJ (2008), BS5400 (2005) และ GB50936 (2014) ต่ำกว่าค่าทดลองเฉลี่ย 19%, 13.2% และ 19.4% ตามลำดับโมเมนต์การดัดงอที่คำนวณโดย EC4 (2005) ต่ำกว่าค่าทดสอบเฉลี่ย 7% ซึ่งใกล้เคียงที่สุด
มีการตรวจสอบคุณสมบัติทางกลขององค์ประกอบ RuCFST ภายใต้การดัดโค้งบริสุทธิ์จากการวิจัยสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้
สมาชิกของ RuCFST ที่ผ่านการทดสอบมีพฤติกรรมคล้ายกับรูปแบบ CFST แบบดั้งเดิมยกเว้นตัวอย่างท่อเหล็กเปล่า ชิ้นงาน RuCFST และ CFST มีความเหนียวที่ดีเนื่องจากการเติมคอนกรีตยางและคอนกรีต
อัตราส่วนแรงเฉือนต่อช่วงแปรผันตั้งแต่ 3 ถึง 5 โดยมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อโมเมนต์ที่ทดสอบและความแข็งในการดัดงออัตราการเปลี่ยนยางแทบไม่มีผลกระทบต่อความต้านทานของตัวอย่างต่อโมเมนต์การดัดงอ แต่มีผลกระทบบางอย่างต่อความแข็งในการดัดงอของตัวอย่างความแข็งดัดงอเริ่มต้นของชิ้นงาน SB1 ที่มีอัตราส่วนการเปลี่ยนยาง 10% สูงกว่าของชิ้นงานแบบดั้งเดิม CFST SB5 19.03%Eurocode EC4 (2005) ช่วยให้ประเมินความสามารถในการดัดโค้งสูงสุดขององค์ประกอบ RuCFST ได้อย่างแม่นยำการเติมยางลงในคอนกรีตฐานช่วยเพิ่มความเปราะของคอนกรีต ทำให้องค์ประกอบขงจื๊อมีความเหนียวดี
Dean, FH, Chen, Yu.F., Yu, Yu.J., Wang, LP และ Yu, ZV การกระทำแบบรวมของคอลัมน์ท่อเหล็กของส่วนสี่เหลี่ยมที่เต็มไปด้วยคอนกรีตด้วยแรงเฉือนตามขวางโครงสร้าง.คอนกรีต 22, 726–740https://doi.org/10.1002/suco.202000283 (2021)
Khan, LH, Ren, QX และ Li, W. การทดสอบท่อเหล็กเติมคอนกรีต (CFST) ด้วยคอลัมน์ STS แบบเอียง ทรงกรวย และแบบสั้นเจ. ก่อสร้าง.แทงค์เหล็ก 66, 1186–1195https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2010.03.014 (2010)
Meng, EC, Yu, YL, Zhang, XG & Su, YS การทดสอบแผ่นดินไหวและการศึกษาดัชนีประสิทธิภาพของผนังบล็อกกลวงรีไซเคิลที่เติมด้วยโครงท่อเหล็กรวมรีไซเคิลโครงสร้าง.คอนกรีต 22, 1327–1342 https://doi.org/10.1002/suco.202000254 (2021)
Duarte, APK และคณะการทดลองและออกแบบท่อเหล็กสั้นที่เติมคอนกรีตยางโครงการ.โครงสร้าง.112, 274-286.https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.01.018 (2016)
Jah, S., Goyal, MK, Gupta, B., & Gupta, AK การวิเคราะห์ความเสี่ยงใหม่ของ COVID 19 ในอินเดีย โดยคำนึงถึงสภาพภูมิอากาศและปัจจัยทางเศรษฐกิจและสังคมเทคโนโลยีพยากรณ์.สังคม.เปิด.167, 120679 (2021)
Kumar, N., Punia, V., Gupta, B. & Goyal, MK ระบบการประเมินความเสี่ยงใหม่และความยืดหยุ่นต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญเทคโนโลยีพยากรณ์.สังคม.เปิด.165, 120532 (2021)
Liang, Q และ Fragomeni, S. การวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นของเสากลมสั้นของท่อเหล็กที่เติมคอนกรีตภายใต้การโหลดตามแนวแกนเจ. ก่อสร้าง.ความละเอียดเหล็ก 65, 2186–2196https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2009.06.015 (2009)
Ellobedi, E. , Young, B. และ Lam, D. พฤติกรรมของเสาต้นขั้วกลมที่เติมคอนกรีตธรรมดาและกำลังสูงที่ทำจากท่อเหล็กหนาแน่นเจ. ก่อสร้าง.ถังเหล็ก 62, 706–715https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2005.11.002 (2549)
Huang, Y. และคณะการตรวจสอบเชิงทดลองเกี่ยวกับลักษณะการบีบอัดเยื้องศูนย์ของเสารูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าคอนกรีตเสริมเหล็กขึ้นรูปเย็นกำลังสูงมหาวิทยาลัยเจ. หัวเฉียว (2019)
Yang, YF และ Khan, LH พฤติกรรมของเสาท่อเหล็กเติมคอนกรีตสั้น (CFST) ภายใต้แรงอัดเฉพาะจุดเยื้องศูนย์โครงสร้างผนังบาง49, 379-395.https://doi.org/10.1016/j.tws.2010.09.024 (2011)
Chen, JB, Chan, TM, Su, RKL และ Castro, JM การประเมินเชิงทดลองของคุณลักษณะแบบไซคลิกของเสาคานท่อเหล็กที่เติมด้วยคอนกรีตที่มีหน้าตัดแปดเหลี่ยมโครงการ.โครงสร้าง.180, 544–560.https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.10.078 (2019)
Gunawardena, YKR, Aslani, F., Ui, B., Kang, WH และ Hicks, S. การทบทวนลักษณะความแข็งแรงของท่อเหล็กกลมที่เติมคอนกรีตภายใต้การดัดแบบโมโนโทนิกบริสุทธิ์เจ. ก่อสร้าง.ถังเหล็ก 158, 460–474https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2019.04.010 (2019)
Zanuy, C. แบบจำลองความตึงของเชือกและความแข็งแรงดัดงอของ CFST ทรงกลมในการดัดงอภายในโครงสร้างเหล็กเจ.19, 147-156.https://doi.org/10.1007/s13296-018-0096-9 (2019).
หลิว, หยู.H. และ Li, L. สมบัติทางกลของเสาสั้นของท่อเหล็กสี่เหลี่ยมคอนกรีตยางภายใต้ภาระในแนวแกนเจ.ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ.มหาวิทยาลัย (2554)
Duarte, APK และคณะการศึกษาทดลองคอนกรีตยางที่มีท่อเหล็กสั้นภายใต้การรับน้ำหนักแบบวงจร [J]โครงสร้าง.136, 394-404.https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.10.015 (2016)
Liang, J., Chen, H., Huaying, WW และ Chongfeng, HE การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับคุณลักษณะของการอัดตามแนวแกนของท่อเหล็กกลมที่เติมด้วยคอนกรีตยางคอนกรีต (2559)
Gao, K. และ Zhou, J. การทดสอบแรงอัดตามแนวแกนของเสาท่อเหล็กผนังบางทรงสี่เหลี่ยมวารสารเทคโนโลยีมหาวิทยาลัยหูเป่ย.(2017)
Gu L, Jiang T, Liang J, Zhang G และ Wang E. การศึกษาทดลองของเสาคอนกรีตเสริมเหล็กทรงสี่เหลี่ยมสั้นหลังจากสัมผัสกับอุณหภูมิสูงคอนกรีต 362, 42–45 (2019)
Jiang, T. , Liang, J. , Zhang, G. และ Wang, E. การศึกษาทดลองของเสาท่อเหล็กที่เติมด้วยคอนกรีตยางกลมภายใต้การบีบอัดตามแนวแกนหลังจากสัมผัสกับอุณหภูมิสูงคอนกรีต (2019)
Patel VI การคำนวณคาน-เสาท่อเหล็กสั้นแบบรับน้ำหนักในแกนเดียวพร้อมปลายกลมที่เติมคอนกรีตโครงการ.โครงสร้าง.205, 110098 https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.110098 (2020)
Lu, H., Han, LH และ Zhao, SL การวิเคราะห์พฤติกรรมการดัดของท่อเหล็กผนังบางทรงกลมที่เติมคอนกรีตโครงสร้างผนังบาง47, 346–358.https://doi.org/10.1016/j.tws.2008.07.004 (2009)
Abende R., Ahmad HS และ Hunaiti Yu.M.การศึกษาทดลองคุณสมบัติของท่อเหล็กที่เติมคอนกรีตผสมผงยางเจ. ก่อสร้าง.ถังเหล็ก 122, 251–260https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2016.03.022 (2016)
GB/T 228 วิธีทดสอบแรงดึงที่อุณหภูมิปกติสำหรับวัสดุโลหะ (China Architecture and Building Press, 2010)