Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu thực nghiệm, phân tích và số học về các dầm thép lạnh có lớp bê tông được đóng hộp với chiều sâu-tỷ lệ độ dày khác nhau
Tóm tắt
Các dầm thép lạnh có lớp bê tông được đóng hộp với tấm web gợn sóng hình thang được sử dụng trên toàn thế giới để cải thiện khả năng chống cháy và ăn mòn, tăng cường khả năng chịu tải lớn hơn cũng như tăng đáng kể độ cứng uốn bằng cách bao bọc bê tông quanh phần dầm. Bài viết hiện tại đưa ra mô tả chi tiết về nghiên cứu thực nghiệm, phân tích và số học đối với hành vi uốn của các dầm thép lạnh được đóng hộp bằng bê tông với tấm web gợn sóng hình thang, được hỗ trợ đơn giản ở cả hai đầu và chịu tải đối xứng tại hai điểm. Hành vi uốn của cấu trúc như vậy đã được thử nghiệm thực nghiệm đến điểm hỏng dưới uốn thuần túy. Để tìm hiểu tác động của việc bao bọc bê tông trên tấm web, 12 thí nghiệm đã được thực hiện bằng hai loạt khác nhau. Các dầm có ba góc gợn sóng web khác nhau là 0°, 30° và 45° với hai tỷ lệ chiều sâu-độ dày (dw/tw) khác nhau là 60 và 80 đã được thử nghiệm. Các kết quả thực nghiệm như mối quan hệ tải trọng-lập phương, khả năng tối đa, mối quan hệ tải trọng-biến dạng, các đường cong mô men-công hưởng, chỉ số độ dẻo và chế độ hỏng của các mẫu vật đã được trình bày. Từ các thử nghiệm uốn tĩnh, dầm thép lạnh có lớp bê tông được đóng hộp với tấm web gợn sóng hình thang cho thấy khả năng mang moment, độ dẻo và khả năng chịu phản nghiêng tốt hơn so với dầm bê tông được bao bọc với tấm web phẳng. Đặc biệt đối với các dầm được bao bọc bê tông với tấm web gợn sóng hình thang 30° với tỷ lệ (dw/tw) là 60 và 80, khả năng chịu tải đã được cải thiện khoảng 54% và 67,3% và độ dẻo cũng tăng khoảng 1,6 và 3,6 lần, so với các dầm bê tông được bao bọc với tấm web phẳng. Nghiên cứu này sẽ góp phần vào các ứng dụng kỹ thuật trong tương lai về các cấu trúc chịu lực động đất và sử dụng hiệu quả bê tông được bao bọc với các dầm thép lạnh bằng cách thể hiện các đặc tính siêu đàn hồi-plastic của nó. Các kết quả phân tích và số học cho thấy sự đồng nhất tốt với các kết quả thực nghiệm tại tải trọng nhú, cho thấy rằng các phương trình phân tích dự kiến có thể được áp dụng trong việc dự đoán độ bền uốn chính xác cho các dầm thép lạnh có lớp bê tông được đóng hộp với tấm web gợn sóng hình thang.
Từ khóa
#dầm thép lạnh #bê tông #gợn sóng hình thang #khả năng chịu tải #độ dẻo #nghiên cứu thực nghiệmTài liệu tham khảo
Ungureanu V, Dubina D. Influence of corrugation depth on lateral stability of cold-formed steel beams of corrugated webs. Acta mechanica et automatic, 2016, 10(2): 104–111
He J, Liu Y, Lin Z, Chen A, Yoda T. Shear behavior of partially encased composite I-girder with corrugated steel web: Numerical study. Journal of Constructional Steel Research, 2012, 79: 166–182
Shao Y, Wang Y. Experimental study on static behavior of I-girder with concrete-filled rectangular flange corrugated web under concentrated load at mid-span. Engineering Structures, 2017, 130: 124–141
Ibrahim S A, El-Dakhakhni W W, Elgaaly M. Behavior of bridge girders with corrugated webs under monotonic cyclic loading. Engineering Structures, 2006, 28(14): 1941–1955
Abbas H H, Sause R, Driver R G. Behavior of corrugated web I-girders under in-plane loading. Journal of Structural Engineering, 2006, 132(8): 806–814
Abbas H H, Sause R, Driver R G. Analysis of flange transverse bending of corrugated web I-girders under in-plane loads. Journal of Structural Engineering, 2007, 133(3): 347–355
Chan C L, Khalid Y A, Sahari B B, Hamouda A M S. Finite element analysis of corrugated web beams under bending. Journal of Constructional Steel Research, 2002, 58(11): 1391–1406
Khalid Y A, Chan C L, Sahari B B, Hamouda A M S. Bending behaviour of corrugated web beams. Journal of Materials Processing Technology, 2004, 150(3): 242–254
Pasternak H, Kubieniec G. Plate girders with corrugated webs. Journal of Civil Engineering and Management, 2010, 16(2): 166–171
Usman F. Shear resistance of trapezoidal corrugated web in local buckling. Applied Mechanics and Materials, 2014, 554: 421–425
Driver R G, Abbas H H, Sause R. Shear behavior of corrugated web bridge girders. Journal of Structural Engineering, 2006, 132(2): 195–203
Luo R, Edlund B. Shear capacity of plate girders with trapezoidally corrugated webs. Thin-walled Structures, 1996, 26(1): 19–44
He J, Liu Y, Chen A, Wang D, Yoda T. Bending behavior of concrete-encased composite I-girder with corrugated steel web. Thin-walled Structures, 2014, 74: 70–84
Divahar R, Joanna P S. Ductility of concrete encased cold-formed steel beam with trapezoidally corrugated web. Applied Mechanics and Materials, 2014, 622: 65–73
Divahar R, Joanna P S. Lateral buckling of cold formed steel beam with trapezoidally corrugated web. International Journal of Civil Engineering Technology, 2014, 5(3): 217–225
Divahar R, Joanna P S. The effect of web corrugation in cold-formed steel beam with trapezoidally corrugated web. American Journal of Engineering Research, 2014, 5(3): 137–142
Divahar R, Joanna P S. Experimental study on lateral-torsional buckling of trapezoidally web profile cold formed steel beam by varying depth-thickness ratio using non-linear graphic solution. Journal of Graphic Technology, 2018, 3292–3301
Elgaaly M, Seshadri A, Hamilton R W. Bending strength of steel beams with corrugated webs. Journal of Structural Engineering, 1997, 123(6): 772–782
Abraham L P. Behaviour of encased cold-formed trapezoidally corrugated web beam. International Journal of Engineering Sciences & Research Technology, 2013, 2657–2663
Lindner J. Lateral Torsional Buckling of Beams with Trapezoidally Corrugated Webs. Budapest: Colloquium on Stability of Steel Structures, 1990, 305–310
Sause R, Braxtan T N. Shear strength of trapezoidal corrugated steel webs. Journal of Constructional Steel Research, 2011, 67(2): 223–236
Nie J G, Zhu L, Tao M X, Tang L. Shear strength of trapezoidal corrugated steel webs. Journal of Constructional Steel Research, 2013, 85:105–115
American Society for Testing Materials. ASTM A370-18 2017, Standard Test Methods Definitions for Mechanical Testing of Steel Products. West Conshohocken, PA: American Society for Testing Materials, 2017
Bureau of Indian Standard. IS-516, Indian Standard Methods of Tests for Strength of Concrete. New Delhi: Bureau of Indian Standard, 1959
Zhou S, Zhuang X, Rabczuk T. Phase-field modeling of fluid-driven dynamic cracking in porous media. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2019, 350: 169–198
Zhou S, Zhuang X, Rabczuk T. Phase field modeling of brittle compressive-shear fractures in rock-like materials: A new driving force a hybrid formulation. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2019, 355: 729–752
Zhou S, Rabczuk T, Zhuang X. Phase field modeling of quasi-static dynamic crack propagation: COMSOL implementation case studies. Advances in Engineering Software, 2018, 122: 31–49
Zhou S, Zhuang X, Rabczuk T. A phase-field modeling approach of fracture propagation in poroelastic media. Engineering Geology, 2018, 240: 189–203
Zhou S, Zhuang X, Zhu H, Rabczuk T. Phase field modelling of crack propagation, branching coalescence in rocks. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 2018, 96: 174–192
Manju T, Arundhavapriya E, Bharath Sirnivas K B. Study on behavior of corrugated webs in cold formed steel sections with varying thickness. Asian Journal of Civil Engineering, 2016, 7: 1025–1033
Divahar R, Joanna P S. Investigation on the behavior of encased cold-formed steel beam with trapezoidally corrugated web. International Journal of Chemical Sciences, 2016, 14(1): 10–16
Elgaaly M, An Seshadri. Depicting the behavior of girders with corrugated webs up to failure using non-linear finite element analysis. Advances in Engineering Software, 1998, 29, 3(6): 195–208
Morkhade S G, Baswaraj S M, Nayak C B. Comparative study of effect of web openings on the strength capacities of steel beam with trapezoidally corrugated web. Asian Journal of Civil Engineering, 2019, 166(6): 1–11
Rabczuk T, Zi G, Bordas S, Nguyen-Xuan H. A simple robust three-dimensional cracking-particle method without enrichment. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2010, 199(37–40): 2437–2440
Rabczuk T, Belytschko T. Cracking particles: A simplified mesh free method for arbitrary evolving cracks. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2004, 61(13): 2316–2343
Ren H, Zhuang X, Rabczuk T. Dual-horizon peridynamics: A stable solution to varying horizons. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2017, 318: 762–782
Rabczuk T, Belytschko T. A three-dimensional large deformation mesh free method for arbitrary evolving cracks. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2007, 196(29–30): 2777–2799
Areias P, Rabczuk T. Steiner-point free edge cutting of tetrahedral meshes with applications in fracture. Finite Elements in Analysis and Design, 2017, 132: 27–41
Sangeetha S P, Aravind Raj P S. Study on finite element analysis of reinforced concrete beams with GGBS using Ansys. International Journal of Pure and Applied Mathematics, 2018, 118(5): 881–887
Divahar R, Joanna P S. Numerical simulation experimental investigation on static behavior of cold formed steel beam with trapezoidally corrugated web by varying depth-thickness ratio. Asian Journal of Civil Engineering, 2018, 19(2): 121–137