An experimental investigation was conducted on 30 CFST columns. An influence of the following factors on load-carrying capacity of the investigated columns was analyzed: the column slenderness (λ1 = 42, λ2 = 27 and λ3 = 15), the tube thickness (the reinforcement ratio was equal to 4% or 6%), the way of applying the load to CFST columns (through the concrete core or through the entire cross-section), the bond strength between a steel tube and a concrete core. The results of the experimental investigation let the author derive a practical method of determining load-bearing capacity of CFST columns. The Eurocode 4 provisions regulating composite steel and concrete structures design impose the minimum share of a steel tube in the cross-sectional area of a CFST column. This minimum share is the prerequisite for the Eurocode 4 to be applicable. It ranges from 0.5% to 6%. As the experimental research presented in the paper indicate, the CFST columns of such low reinforcement ratios can be also effective in carrying loads. The proposed method is a second order analysis based on stiffness, similarly as the calculation procedure for the ordinary reinforced concrete columns which is used in Eurocode 2. The experimental results prove the author's suggestion to be correct.
Praca przedstawia badania eksperymentalne ponad 40 słupów CFST. Analizie poddano wyniki siły niszczącej słupy w aspekcie grubości stalowego płaszcza, smukłości słupa, rodzaju betonu wypełniającego stalową rurę (zwykły i ekspansywny) i jego wytrzymałości a także sposobu obciążania słupa (przez rdzeń lub przez cały przekrój). Sprawdzono efektywność słupów CFST z użyciem betonu ekspansywnego i zwykłego rozumianą jako stosunek nośności eksperymentalnej słupa do nośności plastycznej osiowo ściskanego przekroju słupa. Oceniono przydatność autorskiej metody wyznaczania nośności słupów CFST, różniącej się zasadniczo od metody wg EC4, przy wyższych stopniach zbrojenia, przekraczających 6%.
EN
The paper presents the results of the study on over 40 CFST columns. The analysis covered the results of applying the destructive force onto the columns in the following aspects: the thickness of the steel coat, the slenderness of the columns, the type of the concrete filling (the ordinary and the expansive) and its strength as well as the type of the load application (onto the core or onto the whole section). The effectiveness of the columns, understood as the ratio of the load bearing capacity of the experimental column versus the plastic load bearing capacity of the axially compressed columns’ section, was analysed for both the ordinary concrete and the expansive concrete filled CFST columns. Finally, the original method of calculating the load bearing capacity of the CFST columns was evaluated for columns of the higher (over 6%) reinforcement ratios. The method differs significantly from the EC4 method.
The paper presents research conducted on two concrete slabs reinforced with the carbon composite bars and two other concrete slabs reinforced with basalt composite bars. The carbon bars were plain, while the basalt ones were ribbed. The slabs were experimentally investigated in the flexural state of effort with the concentrated forces applied. The results are compared with the analytical solution proposed in the guide ACI 440.1R-06 of the American Concrete Institute. The calculation procedures in respect of flexure, as well as deflection, as per ACI 440.1R-06, are presented, briefly explained and discussed in the paper. Some suggestions to revise the existing procedures are offered. The authors present and discuss the following results of their experimental investigation: the ultimate capacity of the slabs, their modes of failure, deflections and the strains in reinforcement.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule poddano analizie obliczeniowej czteroprzęsłowy wiadukt kablobetonowy zaprojektowany w schemacie statycznym belki ciągłej, zrealizowany przed kilku laty nad autostradą A1. Porównano wyniki obwiedni naprężeń normalnych w przekroju betonowym dźwigara, zarówno rozciągających, jak i ściskających, uzyskanych za pomocą obliczeń analitycznych oraz numerycznych. Do obliczeń komputerowych wykorzystano dwa modele: belkowy oraz powłokowy, oba stworzone w programie SOFiSTiK. Porównując wyniki omawianych metod, uzyskano dużą zgodność. Wykazano, że prosty model belkowy w niedostatecznie dokładny sposób oblicza obwiednię naprężeń normalnych w betonie dźwigara. Dodatkowo wyznaczono wartości momentów wzbudzonych (od sprężenia) w konstrukcji przy użyciu dwóch metod: numerycznej i klasycznej metody sił. Wyniki momentów wzbudzonych uzyskane obiema metodami były niemal identyczne.
EN
In the paper a computational analysis of four-span continuous post-tensioned concrete viaduct is presented. The viaduct was built a few years ago over the motorway A1. Normal stresses envelopes in concrete girder cross-section were computed in two kinds of analysis: numerical and traditional. In the latter analysis determining of the induced bending moments was based on the classical force method. The numerical analysis was made in two variants: with the use of beam finite elements only and with the use of quadrilateral shell finite elements. The both numerical models were made with the use of SOFiSTiK software. All the used analysis approaches gave consistent results, though the results obtained from the beam numerical model were not exact enough. The induced bending moments obtained from the classical force method were almost identical with the induced moments obtained from the shell numerical model.
Przedstawiono analityczną metodę obliczania kablobetonowych ciągłych dźwigarów z wykorzystaniem metody sił. Podano przykład analizy zrealizowanego kablobetonowego wiaduktu o schemacie dwuprzęsłowej belki ciągłej. Porównano wyniki obliczeń analitycznych i numerycznych (model belkowy, program Sofistik).
EN
An analytical method of calculating post-tensioned continuous beams is presented. It is based on the force method. An analysis of a realized double-span continuous beam bridge made of bonded post-tensioned concrete is presented. Results obtained from the analytical method and a numerical one (beam model in Sofistik FEM software) are compared.
Praca włącza się w bogaty w ostatnich latach w krajowym piśmiennictwie nurt porównań dwóch generacji norm projektowania mostów z betonu: polskiej - wycofanej, aczkolwiek powszechnie stosowanej oraz europejskiej - wciąż jeszcze wdrażanej do praktyki projektowej. Nowością w stosunku do dotychczasowych publikacji polskich jest szersze ujęcie różnic między obydwiema generacjami norm. Poza rozpatrywanymi przez wielu autorów różnicami w obciążeniach ruchomych ujęto mianowicie także różnice w charakterystykach materiałów, tj. betonu i stali, różnice we współczynnikach bezpieczeństwa, zarówno materiałowych, jak i obciążeniowych, i wreszcie różnice w procedurach wymiarowania. Ograniczono się natomiast do jednej tylko kategorii mostu: wielobelkowego oraz do stanu granicznego nośności dźwigara mostu wyłącznie na zginanie. Efektem końcowym pracy jest propozycja współczynników dostosowawczych, jakie powinny się znaleźć w długo oczekiwanym przez środowisko mostowe załączniku krajowym do europejskiej normy obciążeń. Propozycja ta odbiega od postulatów zgłaszanych przez innych autorów. Współczynniki obciążeń odpowiadające najwyższej klasie obciążeń (A) są mianowicie wyższe niż u innych autorów: αQi= 1,00 ; αq1=l,33 ; αq2= 2,40 ; αq3=αq4…=αqr= 1,20 Przyczyna tego faktu leży w odmiennym założeniu przyjętym na wstępie analizy przez autora: obiekt mostowy zaprojektowany na najwyższą klasę obciążeń mostowych według wycofanej generacji polskich norm powinien mianowicie wymagać jednakowej ilości zbrojenia, co ten sam obiekt zaprojektowany według generacji norm europejskich.
EN
In paper differences and analogies between two design code systems are presented and analyzed: Polish one, which has been recalled six years ago, but is still in use and European one, which is not fully introduced because a Polish national annex has not been introduced yet. The differences in moving loads arrangement are rather well known from the literature, so they are not described in detail. The differences in materials characteristics (steel and concrete), load and material partial safety factors and dimensioning methodology are presented and discussed more extensively. However, the analysis is restricted to just one bridge category (multi-girder bridge) and to ultimate limit state for bending. The final effect of the analysis is a proposal of adjustment factors to the Polish national annex to the European bridge loads code. The proposal concerns the highest load class (A). The factors set is as follows: αQi= 1,00 ; αq1=l,33 ; αq2= 2,40 ; αq3=αq4…=αqr= 1,20 The factors values are higher than suggested by other authors. The reason is that other researchers calibrated the adjustment factors in such a way, that loads applied by the both codes to a given bridge should result in the similar internal forces. In the author’s opinion this assumption in not correct, because it does not take into account the differences in materials characteristics, partial safety factors and dimensioning methodology between the both code systems. A better assumption is that a given bridge designed according to the both code systems should require a similar amount of reinforcement.
Przedstawiono wyniki badań i porównano je z podobnymi badaniami polimerowych rur cienkościennych. Stwierdzono, że grubość płaszcza w znacznym stopniu wpływa na zachowanie pokrytyczne słupów oraz rozwój odkształceń podłużnych i obwodowych płaszcza w trakcie procesu obciążania. Próbę wykorzystania zaczerpniętej z Eurokodu 4 procedury obliczania stalowo-betonowych słupów zespolonych do wyznaczania nośności badanych słupów uznano za nieudaną.
EN
In the paper results of experimental investigation carried out on axially loaded polymer thick-walled tubes filled out with concrete are discussed. Comparing this investigation with other tests carried out on similar, but thin-walled tubes authors realize significant differences in post-critical behavior as well as strain development in tube in both longitudinal and circumferential directions. A trial of adaptation of Eurocode 4 procedure of calculating composite steel-concrete columns for the tested columns was made. However load-carrying capacities obtained using this approach differ from the experimental results in authors’ opinion too much.
Omówiono wyniki badań płyt jedno- i dwuprzęsłowych. Stwierdzono, że o nośności tych elementów decydują głównie parametry wytrzymałościowe betonu. Z uwagi na dużą wytrzymałość i odkształcalność prętów bazaltowych w praktyce nie można doprowadzić do ich zerwania.
EN
In the paper results of experimental investigation conducted on one-span and two-span slabs are presented. Load-carrying capacity of these elements was limited by strength properties of concrete because of high strength and deformability of basalt fibre composite.
Przedstawiono sposób wymiarowania niekonwencjonalnych łączników w konstrukcjach zespolonych zgodny z przepisami Eurokodu 4. Opisano badania nowych rodzajów łączników listwowych z wycięciami o kształcie "puzzle", wzmocnionych zbrojeniem uzwajającym. Omówiono zalety stosowania tego rodzaju zbrojenia w łącznikach listwowych.
EN
The paper presents dimensioning method for unconventional connectors in composite structures according to Eurocode 4. Experimental investigations carried out on new type of concrete dowels with additional confining reinforcement has been described. Advantages of application of this reinforcement in concrete dowels have been presented.
W artykule przedstawiono wyniki badań niszczących słupów typu CFST wykonanych jako pierwszy etap pracy doktorskiej. Omówiono zgodność wyników nośności słupów otrzymanych eksperymentalnie z nośnością obliczoną teoretycznie. Zamieszczono wykresy obrazujące wytężenie słupów w poszczególnych fazach obciążenia aż do zniszczenia.
EN
In the paper results of experimental tests on CFST columns are presented. This investigation is the first part of wider investigation program prepared for doctor thesis. The results of load capacity obtained from tests and from theoretic calculation are compared. Some diagrams illustrating load effort in particular stages of loading are presented.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.