With increases in the height and span of structures, improvement
of the load-bearing capacity and ductility of columns under
compression is a constant pursuit [1,2]. A number of studies have
investigated hybrid columns by combining different material components
in a single column section to enhance structural performance.
Typical hybrid columns include concrete-filled steel tube
columns (CFST) [3–5], concrete filled fiber-reinforced polymer
(FRP) tube columns (CFFT) [6–10], steel–concrete double skin
tubular columns [11,12], and hybrid FRP–concrete–steel doubleskin
tubular columns [13].
Since the 1960s, concrete-filled CFST columns have been presented
and their mechanical performance extensively studied
[14,15]. The advantages of large load-bearing capacity and high
ductility [16,17] have led to the wide use of CFST in engineering
practice [18,19]. Based on the CFST section, a steel–concrete double-
skin tube column (steel–concrete DSTC) has been proposed
and a series of studies conducted [20]. In such sections, the inner
circular steel tube is designed to provide confinement of the core
concrete, thereby achieving high load-bearing capacity and stiffness.
However, the axial stress–strain curve of such columns shows
softening behavior rather than a hardening behavior after sectional
yielding, as illustrated by the stress–strain relationship of CFFT section
columns [21–25]. The stress–strain relationship of CFFT columns
under axial compression presents bilinear ascending
behavior, leading to a load-bearing capacity superior to most previous
hybrid column sections [26,27]. In most such columns, the
FRP acts primarily as a jacket, confining the inner concrete in the
hoop direction to achieve a desired load-bearing capacity [28–32].
Experiments have been conducted to understand the mechanical
performance of CFFT sections and the confinement mechanism of
FRP tubes. It was found that although satisfactory lateral confinement
can be provided by the external FRP, the failure mode of CFFT
columns is often induced by fracture of the tube under a bi-axial
state of stress, and the failure process is therefore brittle and
explosive [10]. This may cause potential safety issues and such
construction should be avoided owing to the brittleness [33].
With further exploration of hybrid sections, hybrids of steel,
concrete and FRP have multiplied in recent years. In 2011, a novel
FRP-encased steel–concrete composite column was proposed by
Karimi et al. It utilizes a glass FRP composite tube that surrounds
a steel I-section, the tube being subsequently filled with concrete.
This resulted in enhanced compressive behavior under axial loading
[34]. A hybrid FRP–concrete–steel double-skin tubular column
(FRP–concrete–steel DSTC) [13] was also proposed, that consisted
of either circular or square FRP (as the outer skin) and a steel tube
(as the inner skin) as confinement layers, with concrete in
between. This proposal took advantage of both steel and FRP to
deliver good structural and ductile performance [13], in comparison
to most existing columns. However, the FRP–concrete–steel
DSTC cross-section may display relatively low bending stiffness
and difficulty in joint configuration of beam to column. Apart from
this, hybrid sections have been used in the strengthening field.
Feng et al. [35,36] proposed a strengthening approach to improve
the buckling resistance of steel members in compression through
FRP and steel composite sections, and enhanced load-bearing
capacity and ductility were obtained.
In this paper, a novel hybrid column section is proposed as a
composition of three constituent materials, namely steel, concrete,
and FRP. A FRP-confined concrete core (FCCC) is encased in CFST.
Its layout is composed of a square steel tube as the outer layer
and a circular filament-wound FRP tube as the inner layer, with
concrete filled between these two layers and inside the FRP tube
(SCFC in short, as shown in Fig. 1(a)). This section is expected to
optimally combine the merits of FRP, concrete, and steel and to
take advantage of the interaction mechanisms among these layers.
This construction can simultaneously achieve better load-bearing
capacity and ductility without losing its residual load-bearing
capacity. In such sections, the FRP tube, in which the fiber lies at
a small intersection angle to the hoop direction, is expected to provide
confinement to the core concrete to improve load-bearing
capacity; meanwhile the outer steel tube layer is designed to resist
dilation of FCCC to enhance ductility. Compared to steel inner tube,
FRP can provide sustained and higher confinement to concrete
under the triaxial stress state by virtue of its anisotropy and high
strength, and the property of FRP on corrosion prevention allows
the core concrete adopting environmental materials such as seasand
concrete [37]. Moreover, this section displays improved bending
stiffness and flexural bearing capacity, as well as the
convenience of beam-to-column joint configuration. To examine
the performance of the proposed SCFC column section, compressive
experiments are conducted on 18 stub column specimens,
with different concrete strength, FRP thickness and steel thickness.
The effects of such parameters on the main stages of axial load–
strain curve are investigated, notably the initial linear stage, the
secondary linear stage (hardening stage), the post-peak stage,
and the process of yielding. Further, the mechanical characteristics
of initial compressive stiffness, peak strain, residual load-bearing
capacity, and ductility are studied. Moreover, one CFST specimen
and three CFFT specimens are also examined for comparison
กับการเพิ่มขึ้นในความสูงและช่วงของโครงสร้าง , ปรับปรุง
ของความจุรับน้ำหนักและความเหนียวของคอลัมน์ภายใต้การบีบอัดคือการแสวงหาค่าคงที่
[ 1 , 2 ] จำนวนของการศึกษาที่ได้ศึกษาคอลัมน์ไฮบริดโดยรวมแตกต่างกัน
ส่วนประกอบวัสดุในส่วนคอลัมน์เดียวที่จะเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง เสา ไฮบริดทั่วไปรวมถึงรับ
ท่อเหล็กคอลัมน์ ( cfst ) [ 3 – 5 ] บรรจุคอนกรีตเสริมเส้นใยพอลิเมอร์
( FRP ) เสายาง ( 6 ) cfft ) [ 10 ] , เหล็กและคอนกรีตผิว
คู่ท่อคอลัมน์ [ 11,12 ] และไฮบริด– เหล็ก คอนกรีต ท่อ FRP ( doubleskin
คอลัมน์ [ 13 ] .
ตั้งแต่ปี 1960 , รับ cfst คอลัมน์ได้ถูกนำเสนอและศึกษาประสิทธิภาพของเครื่องจักรกลอย่างกว้างขวาง
[ 14,15 ]ข้อดีของการรับน้ำหนักและขนาดใหญ่ความจุสูง
[ ] มีความเหนียวอันเป็นนำไปสู่กว้างใช้ cfst วิศวกรรม
ซ้อม [ 18,19 ] ตาม มาตรา cfst , เหล็ก - คอนกรีต -
ผิวหลอดสองคอลัมน์ ( –คอนกรีต เหล็ก dstc ) ได้เสนอ
และชุดของการศึกษา [ 20 ] ในส่วนภายใน
ท่อเหล็กกลมถูกออกแบบให้ถูกหลักของ
คอนกรีตซึ่งจะช่วยให้บรรลุความจุสูงและความแข็งแรง .
แต่ความเครียดความเครียดและแกนโค้งของคอลัมน์ เช่น แสดงพฤติกรรมอ่อนมากกว่าพฤติกรรมหลังแข็ง +
ให้ผลผลิตเป็นภาพประกอบ โดยความเครียดความเครียดและความสัมพันธ์ของ cfft ส่วน
คอลัมน์ [ 21 – 25 ] ความเครียดความเครียดและความสัมพันธ์ของ cfft คอลัมน์
ภายใต้แรงกดอัดแสดงเลเยอร์ขึ้น
พฤติกรรมส่งผลให้มีแรงกว่าเดิมมาก ความจุ
ไฮบริดคอลัมน์ส่วน [ 26,27 ] ในคอลัมน์ดังกล่าวส่วนใหญ่ หน้าที่หลัก
FRP เป็นเสื้อ , confining คอนกรีตภายใน
ห่วงทิศทางเพื่อให้บรรลุที่ต้องการรับความจุ [ 28 – 32 ] .
การทดลองได้ดำเนินการที่จะเข้าใจประสิทธิภาพเครื่องกล
ส่วน cfft และพันธนาการกลไก
FRP หลอดพบว่า ถึงแม้ว่าการกักบริเวณน่าพอใจ
สามารถให้โดย FRP ภายนอก , โหมดความล้มเหลวของคอลัมน์ cfft
มักเกิดจากการแตกของท่อภายใต้บีแกน
สภาวะความเครียด และกระบวนการที่ล้มเหลว จึงเปราะและ
ระเบิด [ 10 ] นี้อาจทำให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น และการก่อสร้างเช่น
ควรหลีกเลี่ยงเนื่องจากการเปราะ
[ 33 ]กับการสำรวจเพิ่มเติม ส่วนลูกผสม ไฮบริดของเหล็กและคอนกรีต FRP
มีคูณปีล่าสุด ใน 2011 , FRP นวนิยาย
encased –คอนกรีต เหล็กคอมโพสิต คอลัมน์ที่เสนอโดย
karimi et al . มันใช้หลอดคอมโพสิต FRP แก้วที่ล้อมรอบ
เหล็ก i-section หลอดได้ในภายหลังที่เต็มไปด้วยคอนกรีต นี้ส่งผลในการเพิ่มกำลังอัด
พฤติกรรมภายใต้แรงตามแนวแกน[ 34 ] ไฮบริด – เหล็ก คอนกรีตผิวท่อ FRP และสองคอลัมน์
( FRP ) คอนกรีตและเหล็ก dstc ) [ 13 ] ได้นำเสนอนั้น มีทั้งแบบวงกลม หรือสี่เหลี่ยม
FRP ( ผิวชั้นนอก ) และท่อเหล็ก
( เป็นผิวด้านใน ) เป็นพันธนาการชั้นกับคอนกรีตใน
ระหว่าง ข้อเสนอนี้ได้ประโยชน์ทั้งเหล็กและไฟเบอร์กลาส
ส่งดีโครงสร้างและอ่อนในการเปรียบเทียบสมรรถนะ [ 13 ] ,
กับคอลัมน์ที่มีอยู่มากที่สุด อย่างไรก็ตาม –คอนกรีตเหล็ก FRP (
dstc ตัดอาจแสดงค่อนข้างต่ำและความยากในการปรับแต่งความแข็ง
ร่วมคานคอลัมน์ดัด นอกเหนือจาก
นี้ ส่วนลูกผสมได้ถูกใช้ในการเพิ่มเขตข้อมูล .
ฟง et al . [ 35,36 ] เสนอวิธีการปรับปรุงการโก่งเดาะของเหล็กต้านทาน
สมาชิกอัดผ่านไฟเบอร์กลาสและเหล็กผสมส่วน และเพิ่มความจุและความเหนียวที่ได้รับรับ
.
ในกระดาษนี้ในส่วนคอลัมน์ไฮบริดนวนิยายข้อเสนอเป็น
3 องค์ประกอบวัสดุองค์ประกอบ ได้แก่ เหล็ก และคอนกรีต
FRP เป็น FRP คับแกนคอนกรีต ( FCCC ) เป็น encased ใน cfst .
เค้าโครงของมันประกอบด้วยท่อเหล็กสี่เหลี่ยมเป็น
ชั้นนอกและเส้นใยท่อ FRP เป็นแผลวงกลมชั้นในกับ
คอนกรีตเต็มทั้งสองชั้น และภายในท่อ FRP
( SCFC ในสั้น ดังแสดงในรูปที่ 1 ( a ) ) ในส่วนนี้คาดว่า
ได้อย่างดีที่สุดรวมข้อดีของไฟเบอร์กลาส คอนกรีต และเหล็ก และใช้ประโยชน์จากกลไก
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างชั้นเหล่านี้ โครงสร้างนี้สามารถบรรลุดีกว่า
รับพร้อมกันความจุและความเหนียวโดยไม่สูญเสียความสามารถรับน้ำหนัก
ของส่วนที่เหลือ ในส่วนดังกล่าว เป็นท่อ FRP ซึ่งในไฟเบอร์ อยู่
มุมสี่แยกเล็กห่วงทิศทางที่คาดว่าจะให้
กักไปยังแกนคอนกรีตเพื่อปรับปรุงแรง
ความจุ ส่วนชั้น ท่อเหล็ก ภายนอกถูกออกแบบมาเพื่อต่อต้านการขยายตัวของ FCCC
เพื่อเพิ่มความเหนียว .เมื่อเทียบกับท่อเหล็กด้านใน
ไฟเบอร์กลาสสามารถให้ยั่งยืน และจำกัดบริเวณสูงกว่าคอนกรีต
ภายใต้รัฐความเครียดแรงอัดสามแกนโดยคุณธรรมของแอนไอโซทรอปีและความแข็งแรงสูง
และคุณสมบัติในการป้องกันการกัดกร่อนของ FRP แกนคอนกรีตใช้สิ่งแวดล้อมช่วยให้
seasand วัสดุเช่นคอนกรีต [ 37 ] นอกจากนี้ ในส่วนนี้จะแสดงการปรับปรุงความแข็งแรงและคานดัดดัด
,รวมทั้งความสะดวกสบายของคานคอลัมน์
ร่วมกัน การตั้งค่า เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของการเสนอ SCFC
ส่วนคอลัมน์ ทดลองอัดขึ้นอยู่กับ 18 ตัวอย่างคอลัมน์ต้นขั้ว
กับคอนกรีตที่แตกต่างกัน , ความหนาและความหนาเหล็ก FRP .
ผลของตัวแปรดังกล่าวในขั้นตอนหลักของแกน
–โหลดความเครียดเส้นโค้งที่มีการสอบสวน โดยเบื้องต้นเชิงเส้นเวที
เวทีเชิงเส้นรอง ( แข็งเวที ) ตำแหน่งสูงสุดบนเวที
และกระบวนการของการให้ผลผลิต เพิ่มเติม ลักษณะกล
เริ่มตึงเครียด กำลังอัดสูงสุด ความจุแรง
ที่ตกค้าง และความเหนียวในการศึกษา อีกหนึ่งตัวอย่าง cfst
3 cfft ตัวอย่างการเปรียบเทียบ
การแปล กรุณารอสักครู่..
