>
Fa   |   Ar   |   En
   بررسی عددی رفتار خمشی لوله‌های پر شده با بتن توام با پیش‌تنیدگی  
   
نویسنده رحمانی زهره ,نقی پور مرتضی ,نعمت زاده مهدی
منبع مهندسي عمران مدرس - 1399 - دوره : 20 - شماره : 4 - صفحه:107 -120
چکیده    در این پژوهش، با قرار دادن لوله های فولادی پر شده با بتن در ناحیه فشاری و کابل پیش تنیده در ناحیه کششی، مفهوم جدیدی به نام تیرهای لوله ای پر شده با بتن توام با پیش تنیدگی بصورت عددی مورد مطالعه قرار گرفتند. در این مقطع، لوله فولادی در ناحیه فشاری سبب بهبود مقاومت بتن و کابل های پیش تنیده در ناحیه کششی سبب کنترل ترک در تیرهای بتن مسلح می گردد. با توجه به ناشناخته بودن رفتار این تیرها، هدف این تحقیق، تحلیل المان محدود پارامترهایی است که در نمونه های آزمایشگاهی قابل بررسی نبوده است. بنابراین بعد از صحت سنجی مدل المان محدود با نتایج آزمایشگاهی، مدل با اندازه واقعی ساخته شد تا رفتار خمشی مقطع مورد بررسی قرار گیرد و سپس مدل، به منظور بررسی شاخص های نسبت میلگرد طولی، نسبت کابل پیش تنیده، نسبت بتن هسته و نسبت لوله فولادی توسعه داده شده است. نتایج بررسی ها نشان دهنده تاثیر افزاینده شاخص های نسبت کابل پیش تنیده و میلگرد طولی بر روی افزایش سختی خمشی و تاثیر کاهنده شاخص های نسبت لوله فولادی و بتن هسته بر روی سختی خمشی می باشد. افزایش در شاخص های نسبت کابل پیش تنیده، میلگرد طولی، لوله فولادی و بتن هسته، لنگر نهایی را نیز افزایش می دهد. قابل ذکر است، زمانی که شاخص نسبت میلگرد طولی افزایش می یابد، انرژی جذب شده الاستیک نیز افزایش می یابد. افزایش در شاخص نسبت کابل پیش تنیده سبب افزایش در شکل پذیری جابجایی، انرژی جذب شده الاستیک و کل می گردد. از میان این شاخص ها، شاخص نسبت کابل پیش تنیده، بیشترین تاثیر را بر روی افزایش مقاومت خمشی مقطع، شکل پذیری جابجایی و انرژی جذب شده کل دارد.
کلیدواژه تحلیل المان محدود، لوله فولادی پرشده با بتن، کابل پیش‌تنیده، رفتار خمشی
آدرس دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل, دانشکده مهندسی عمران, ایران, دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل, دانشکده مهندسی عمران, ایران, دانشگاه مازندران, دانشکده مهندسی عمران, ایران
پست الکترونیکی m.nematzadeh57@gmail.com
 
   title: numerical investigation of the flexural behavior of the concrete filled steel tubes with prestressing  
   
Authors rahmani zohreh ,naghipour morteza ,nematzadeh mahdi
Abstract    concrete-encased concrete-filled steel tube (cfst) has been presented to integrate reinforced concrete (rc) and cfsts that have been used increasingly in high-rise buildings and bridges in the world. concrete-encased cfst exhibits higher confinement of the concrete core, high stiffness and strength, better durability and ductility, small sectional size, higher fire resistance due to the protection of the outer rc encasement compared to cfst, avoidance of local buckling and corrosion of steel tube, and easier connection with steel rc beams. on account of the insufficient research and the unknown behavior of these beam types, in this research, prestressed concrete-encased cfst (pce-cfst) beams that incorporate cfst in the compression zone to improve the strength of concrete, and prestressed strands in the tension zone to control cracks in reinforced concrete (rc) beams are numerically investigated. the objective of this study is the finite element analysis of parameters that are not feasible to be examined through experimental specimens. hence, the experimental study has been done to validate the nonlinear finite element modeling and a full-scale model is constructed to explore the flexural behavior of the cross-section. the model is then developed to include parameters such as the longitudinal rebar ratio, prestressed strand ratio, core concrete ratio, and the steel tube ratio indices. based on findings, a good agreement was observed in the moment-deflection diagrams and the failure modes between the experimental and numerical results. then the model was developed and 9 pce-cfst beams is modeled by finite element software of abaqus to investigation of longitudinal rebar ratio (0.0257, 0.00856, 0.00286), prestressed strand ratio (0.00228, 0.00912, 0.000569), core concrete ratio (0.0206, 0.07799, 0.0281), and the steel tube ratio (0.01385, 0.00615, 0.000385) indices. the beam specimens were subjected to four-point loading and the parameters of bearing capacity, moment-deflection curve, energy absorption, ductility, failure mode, bending stiffness were investigated. examination of indices revealed that as the prestressed strand ratio increases, displacement ductility, flexural stiffness and ultimate moment increase by 1.47, 1.06 and 3.22 times, respectively. further, the elastic and entire absorbed energy of cross-section escalate by 1.04 and 3.22 times respectively, with increasing prestressed strand ratio. likewise, by increasing the index of longitudinal rebar ratio, flexural stiffness and ultimate moment are 1.18 and 1.22 folded, respectively. in addition, the elastic absorbed energy is increased by 2.85 times as the longitudinal rebar ratio increased. as the ratios of core concrete and steel tube increase, the flexural stiffness is reduced by 5% and 6%, respectively. while, by increasing the core concrete and steel tube ratios, the ultimate moment grow by 1.05 and 1.29 times, respectively. the only effective index on the cross-section ductility and the entire absorbed energy is the prestressed strand ratio. the longitudinal rebar ratio has also the greatest increasing impact on the flexural stiffness and the elastic absorbed energy. moreover, the core concrete ratio has the least effect (less than 10%) on the flexural stiffness. the prestressed strand and core concrete indices have respectively the highest and lowest escalating effects on the ultimate moment. as a consequence, an increase in the prestressed strand and longitudinal rebar ratios lead to a rise in the flexural stiffness and ultimate moment. on the contrary, an increase in the steel tube and core concrete ratios, decrease the flexural stiffness and gives a marginal increase to the ultimate moment. it was also unveiled that the failure mode of full-scale beams is flexural, and shear crack and shear capacity govern the behavior of pce-cfst beams with shear span-to-depth ratios of less than 2.
Keywords finite element analysis ,concrete-filled steel tube (cfst) ,prestressed strand ,flexural behavior
 
 

Copyright 2023
Islamic World Science Citation Center
All Rights Reserved