ผลกระทบของลักษณะแรงกระทำต่อตัวอย่างท่อเหล็กหน้าตัดกลมกรอกคอนกรีต กำลังสูง Effects of Load Application on High-Strength Concrete-Filled Circular Steel Tube Specimens
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาพฤติกรรมการรับแรงและลักษณะการวิบัติของตัวอย่างท่อเหล็กหน้าตัดกลม
กรอกคอนกรีตกำลังสูงภายใต้แรงกดอัดในแนวแกน ตัวอย่างมีหน้าตัดกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง
150 mm และสูง 300 mm ตัวแปรหลักในงานวิจัย ได้แก่ ความหนาของท่อเหล็ก 3 ค่า คือ 3.0 4.5
และ 6.0 mm ตัวอย่างทั้งหมด 20 ตัวอย่าง ถูกทดสอบเพื่อศึกษาผลของลักษณะการให้แรงกระทำ
ในแนวแกน 3 รูปแบบ ได้แก่ แรงกระทำต่อหน้าตัดทั้งหมด (แกนคอนกรีตร่วมกับท่อเหล็ก) แรงกระทำ
ต่อแกนคอนกรีต และแรงกระทำต่อท่อเหล็ก จากการทดสอบพบว่า พฤติกรรมการรับแรงของตัวอย่าง
ในช่วงแรกมีลักษณะแบบเชิงเส้นตรงถึงประมาณร้อยละ 60 - 80 ของกำลังรับแรงสูงสุด จากนั้นตัวอย่าง
ทดสอบเข้าสู่พฤติกรรมแบบไร้เชิงเส้นและมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่สูงก่อนการวิบัติ โดยแบ่งพฤติกรรม
แบบไร้เชิงเส้นเป็น 2 แบบ คือ Elastic - Perfectly Plastic (EPP) และ Strain - Softening (SS)
โดยพฤติกรรมไร้เชิงเส้นตรงเกิดจากการแตกร้าวของคอนกรีตและการโก่งเดาะเฉพาะที่ของผนังของ
ท่อเหล็กที่ปลายด้านบนและล่างของเสา นอกจากนี้ กำลังรับแรงอัดสูงสุดและความเหนียวของตัวอย่าง
ท่อเหล็กหน้าตัดกลมกรอกคอนกรีตกำลังสูงมีค่าเพิ่มขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างคอนกรีตอ้างอิง
โดยขึ้นอยู่กับความหนาของท่อเหล็ก และลักษณะการให้แรงกระทำ
Abstract
The objectives of this research were to study the structural behaviors and mode of failure
of high - strength concrete - filled circular steel tube specimens subjected to concentrically
axial loads. The dimension of the circular column specimens were 150 mm in diameter
and 300 mm in height. The main variable used in this study was the thickness
of the steel tubes, which were 3.0, 4.5 and 6.0 mm. A total of 20 specimens were tested
to investigate the effects of three methods to apply a load to the specimens. The load was
applied concentrically to the entire section, to the concrete section and to the steel tube
section. From the study, it was found that the response curves of the high - strength
concrete - filled tube specimens have a linear elastic behavior up to approximately 60 - 70%
of the maximum compressive load. Then, the behavior of the specimen is nonlinear.
The nonlinear behavior of the specimen can be classified into 2 types: Elastic - Perfectly
Plastic (EPP) and Strain - Softening (SS). For nonlinear behavior, it occurred due to the
cracking in concrete and the local tube wall buckling of the steel tube in the area near
the top and bottom end of the columns. In addition, the ultimate compressive strength
and ductility of the high - strength concrete - filled tube columns increased significantly
compared to the reference specimens, depending mainly on the thickness of the steel tube
and the load applied to the specimens.
Article Details
References
American Concrete Institute. (2005). Building Code Requirement for Structural Concrete and Commentary (ACI Committee 318R-05). Farmington Hills, Michigan
American Concrete Institute. (2005). Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary (ACI 318-05). Detroit
American Institute of Steel Construction. (1999). Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings. AISC Specification. Chicago.
Auyyuenyong, C., Seangatith, S., Thumrongvut, J. and Sukprasert, S. (2011). Effect of Preconfined with Steel Jackets on Behaviors of Square Concrete Cpecimens Under Axial Load. The 16th National Convention on Civil Engineering. Chonburi. May 18-20, 2011
Elliott, K.S. (2002). Precast Concrete Structures. United Kingdom : Butterworth-Heinemann
Ellobody, E. and Young, B. (2006). Design and Behaviour of Concrete-Filled Cold-Formed
Stainless Steel Tube Columns. Engineering Structures. Vol. 28. No. 5. pp. 716-728
Elremaily, A. and Azizinamini, A. (2002). Behavior and Strength of Circular Concrete-Filled Tube Columns. Journal of Constructional Steel Research. Vol. 58. No. 12. pp. 1567-1591
Giakoumelis, G. and Lam, D. (2004). Axial Capacity of Circular Concrete-Filled Tube Columns. Journal of Constructional Steel Research. Vol. 60. No. 7. pp. 1049-1068
Haas, A.M. (1983). Precast Concrete Design and Applications. London, United Kingdom: Applied Science Publishers Ltd.
Han, L.H. and Yao, G.H. (2003). Influence of Concrete Compaction on the Strength of Concrete-Filled Steel RHS Columns. Journal of Constructional Steel Research. Vol. 59. No. 6. pp. 751-767
Huang, C.S., Yeh, Y.K., Liu, G.Y., Hu, H.T., Tsai, K.C., Weng, Y.T., Wang, S.H. and Wu, M.H. (2002). Axial Load Behavior of Stiffened Concrete Filled Steel Columns.
Journal of Structural Engineering. Vol. 128. No. 9. pp. 1222-1230
Han, L.H., Yang, Y.F. and Tao, Z. (2003). Concrete-filled Thin Walled Steel RHS Beam-Columns subjected to Cyclic Loading. Thin-walled Structures. Vol. 41. No. 9. pp. 801-833
Johansson, M. and Gylltoft, K. (2001). Structural Behavior of Slender Circular Steel-Concrete Composite Columns under Various Means of Load Application.Steel and Composite Structures. Vol. 1. No. 4. pp. 393-410
Mander, J.B., Priestley, M.J.N. and Park, R. (1988). Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete. Journal of Structural Engineering, ASCE. Vol. 114. No. 8. pp. 1804-1826
Namvijitr, N., Seangatith, S., Thumrongvut, J. and Sukprasert, S. (2011). Behaviors and Compressive Strength of Circular Concrete Specimens Preconfined with Steel Jackets. UBU Engineering Journal. Vol.4 No.1. pp. 1-15
Roufegarinejad, A., Uy, B. and Bradford, M.A. (2004). Behaviour and Design of Concrete Filled Steel Columns Utilizing Stainless Steel Cross Sections under Combined Actions. In Proceedings of the 18th Australasian Conference on the Mechanics of Structures and Materials. pp. 159-165
Sata, V., Jaturapitakkul, C. and Kiattikomol, K. (2004). Utilization of Palm Oil Fuel Ash in High-Strength Concrete. Journal of Materials in Civil Engineering. Vol. 16. No. 6. pp. 623-628
Schneider, S.P. (1998). Axially Loaded Concrete-Filled Steel Tubes. Journal of Structural Engineering, ASCE. Vol. 124. No. 10. pp. 1125-1138
Seangatith, S. and Thumrongvut, J. (2009). Experimental Investigation on Square Steel Tubed RC Columns under Axial Compression. Suranaree Journal of Science and Technology. Vol. 16. No. 3. pp. 205-220
The Engineering Institute of Thailand under His Majesty the King’s Patronage. (1995).Specification for Reinforced Concrete Buildings (Strength Design Method). Bangkok
Thumrongvut, J. and Seangatith, S. (2006). Effect of Embedded Length Steel Channel Sections on Precast Reinforced Concrete Beams. Suranaree Journal of Science and Technology. Vol. 13. No.1. pp. 11-19
Thumrongvut, J., Seangatith, S. and Kumlue, K. (2013). Tests on Structural Behaviors of Precast Partially-Prestressed Concrete Beam’s Joints. RMUTI Journal. Vol. 6. No. 2. pp. 15-30
Thumrongvut, J., Seangatith, S. and Kumlue, K. (2014). Effects of Flexural Strengthening with Non-Prestressed Wires on Precast Partially-Prestressed Concrete Beams.RMUTI Journal. Vol. 7. No. 2. pp. 16-33
Tomii, M., Sakino, K., Watanabe, K. and Xiao, Y. (1985). Lateral Load Capacity of Reinforced Concrete Short Columns Confined by Steel Tube. In Proceeding of International Specialty Conference on Concrete Filled Steel Tubular Structures. Harbin, China, pp. 19-26
Xiao, Y., He, W. and Choi, K. (2005). Confined Concrete Filled Tubular Columns. Journal of Structural Engineering, ASCE. Vol. 131. No. 3. pp. 488-497
Zhang, S. and Liu, J. (2007). Seismic Behavior and Strength of Square Tube Confined Reinforced-Concrete (STRC) Columns. Journal of Constructional Steel Research. Vol. 63. No. 9. pp. 1194-1207