Shear resistance of steel tubular columns filled with fibre reinforced concrete at elevated temparature.
Shear resistance of steel tubular columns filled with fibre reinforced concrete at elevated temparature.
Typ dokumentu
diplomová prácemaster thesis
Autor
Arha Tesfamariam Andemariam
Vedoucí práce
Wald František
Oponent práce
Pošta Radek
Studijní obor
Sustainable Constructions under Natural Hazards and Catastrophic EventsStudijní program
Civil EngineeringInstituce přidělující hodnost
katedra ocelových a dřevěných konstrukcíPráva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Kombinace různých materiálů v jediném konstrukčním prvku, aby byly využity dobré vlastnosti, které oba mají samostatně, byla vždy uznávanou strategií ve stavebnictví. Trubkové sloupy z betonu naplněné betonem představují typ kompozitních sloupů, ve kterých kombinované působení oceli a betonu vede k mimořádnému strukturálnímu chování. V tomto případě se síla v tlaku prvku zvyšuje díky pasivnímu omezení, které ocelová trubka vytváří na betonovém jádru. Současně se zlepšuje lokální vzpěr ocelové trubky díky podpěře betonového jádra, které brání tomu, aby tento jev utrpěl dovnitř. V betonově vyplněných trubicových sloupech působí kombinované působení oceli a betonu na řadu pozitivních vlastností při okolní teplotě: vysoká nosnost s menším průřezem, estetikou, vysokou tuhostí a tvárností a snížením nákladů na konstrukci. V posledních letech se zvýšila použití betonově naplněných trubicových sloupů ve stavebnictví, zejména ve výškových budovách nejen kvůli těmto pozitivním vlastnostem při pokojové teplotě, ale také kvůli jejich vlastní vysoké požární odolnosti. Bylo hluboce studováno chování sloupců při okolní teplotě a zvýšily se vyšetřování týkající se požárního chování. V této práci je zkoumána smyková odolnost betonových trubek naplněných betonem při zvýšené teplotě. V literatuře nejsou žádné nebo žádné údaje týkající se odolnosti střižných ocelových trubicových sloupků vyplněných betonem. Při zvýšených teplotách kvůli rozdílu tepelné roztažnosti se ocel a beton oddělí od sebe. Ocel trpí lokálním vzpěrem a většina zatížení nese beton. Proto v této disertaci je zjednodušení provedeno zvážením pouze konkrétní části, která přispívá ke smykové odolnosti sloupku. Je zkoumána a podrobně studována čistá smyková odolnost vláknobetonu při zvýšené teplotě. Tato práce zkoumá experimentální a numerickou studii o čisté smykové odolnosti vláknobetonu. Numerický model je vyvinuta a ověřena proti experimentálnímu výsledku. Použitím ověřeného modelu byla provedena parametrická studie o smykové odolnosti vláknitého železobetonu při zvýšených teplotách. Kromě toho byly provedeny numerické studie, které umožnily identifikovat změny mechanických vlastností vláknitého železobetonu v důsledku změny charakteristické velikosti materiálu. Vedle toho byla provedena parametrická studie číselně na modelu vláknité železobetonové sloupky s cílem dále porozumět chování vláknobetonového sloupce při kombinovaném působení zatížení. Díky závěrům se všemi informacemi a výsledky dosaženými touto studií je zamýšleno obohatit stávající omezené znalosti o odolnosti střižných ocelových trubek naplněných betonem při zvýšených teplotách. Combining different materials in a single structural member to take advantage of the good qualities that they both have separately has always been a recognized strategy in building industry. Concrete filled steel tubular columns (CFST) are a type of composite columns in which the combined action of steel and concrete leads to an exceptional structural behavior. In this case, the compressive strength of the element increases due to the passive confinement that the steel tube generates on the concrete core. Simultaneously, the local buckling of the steel tube is improved due to the support of the concrete core which prevents it from suffering this phenomenon inwards. In concrete filled tubular columns (CFST) the combined action of steel and concrete results in many positive attributes at ambient temperature: high load-bearing capacity with smaller cross-section size, aesthetics, high stiffness and ductility and reduced construction cost. In recent years, the use of concrete filled tubular columns in construction industry, especially in high-rise buildings, has increased not only because of these positive characteristics at room temperature, but also for their inherent high fire resistance. The ambient temperature behavior of CFST columns has been deeply studied and, in turn, the investigations dealing with their fire behavior have increased. In this thesis the shear resistance of CFST columns at elevated temperature is investigated. There is little or no data in the literature regarding the shear resistance of CFST columns. At elevated temperatures due to the difference of thermal expansion, steel and concrete separated from each other. The steel suffers local buckling and most of the load is carried by the concrete. Therefore, in this dissertation a simplification is made by considering only the concrete part which contributes to the shear resistance of the column. Pure shear resistance of fiber reinforced concrete at elevated temperature is investigated and studied in detail. The present study explores an experimental and numerical study on the pure shear resistance of fiber reinforced concrete. A numerical model is developed and validated against the experimental result. Using the validated model a parametric study on the shear resistance of fiber reinforced concrete at elevated temperatures was performed. In addition, a numerical studies were done in order to identify the changes in the mechanical properties of fiber reinforced concrete due to variation in the characteristic size of the material. Besides to that a parametric study was also done numerically on the model of a fiber reinforced concrete column in order to further understand the behavior of fiber reinforced concrete column under combined action of loadings. Thus, by concluding with all information and results achieved with this study, it is intended to enrich the existing limited knowledge on shear resistance of CFST columns at elevated temperatures.
Kolekce
- Diplomové práce - 11134 [602]