Abstract

This paper demonstrates an experimental and numerical study on the behavior of reinforced concrete (RC) columns with longitudinal steel embedded tubes positioned at the center of the column cross-section. A total of 12 pin-ended square sectional columns of 150 × 150 mm having a total height of 1400 mm were investigated. The considered variables were the steel tube diameters of 29, 58, and 76 mm and the load eccentricity (0, 50, and 150) mm. Accordingly, these columns were divided into three groups (four columns in each group) depending on the load eccentricity (e) to column depth (h) ratio (e/h = 0, 1/3, and 1). For each group, one column was solid (reference), and the other three columns contained steel tubes with hollow ratios of (3, 12, and 20) % depending on tube diameters used. The results were recorded, and the influence of steel tubes and eccentricities on the results was obtained and discussed. The experimental results indicated an improvement in the overall behavior of eccentric columns when steel embedded tubes are used. The maximum gains in strength and ductility were about 59% and 33% respectively, for the hollow ratio of 20% with e/h = 1. Comparable results to the experimental ones were also obtained by nonlinear finite element analysis (FEA) using ABAQUS software. The comparisons showed good agreement in terms of ultimate loads and load-deflection relationships. In addition, interaction diagrams for the test columns have also been obtained using FEA and strictly compared with similar diagrams belonging to RC columns having no tubes but same hollow ratios.

摘要

本文展示了钢筋混凝土 (RC) 柱的性能的实验和数值研究，其中纵向钢嵌入管位于柱横截面的中心。总共研究了 12 个 150 × 150 mm 的针端方形截面柱，总高度为 1400 mm。考虑的变量是 29、58 和 76 毫米的钢管直径和负载偏心率（0、50 和 150）毫米。因此，根据载荷偏心距 (e) 与柱深度 (h) 的比率（e/h = 0、1/3 和 1），这些柱子分为三组（每组四根柱子）。对于每一组，一根柱子是实心的（参考），其他三根柱子包含钢管，其空心率为（3、12 和 20）%，具体取决于所使用的管径。结果被记录下来，得出并讨论了钢管和偏心对结果的影响。实验结果表明，当使用钢嵌管时，偏心柱的整体性能有所改善。在 e/h = 1 的空心率为 20% 时，强度和延展性的最大增益分别约为 59% 和 33%。使用 ABAQUS 软件通过非线性有限元分析 (FEA) 也获得了与实验结果相当的结果. 比较表明在极限载荷和载荷-挠度关系方面有很好的一致性。此外，还使用 ​​FEA 获得了测试柱的相互作用图，并与属于无管但相同空心比的 RC 柱的类似图进行了严格比较。实验结果表明，当使用钢嵌管时，偏心柱的整体性能有所改善。在 e/h = 1 的空心率为 20% 时，强度和延展性的最大增益分别约为 59% 和 33%。使用 ABAQUS 软件通过非线性有限元分析 (FEA) 也获得了与实验结果相当的结果. 比较表明在极限载荷和载荷-挠度关系方面有很好的一致性。此外，还使用 ​​FEA 获得了测试柱的相互作用图，并与属于无管但相同空心比的 RC 柱的类似图进行了严格比较。实验结果表明，当使用钢嵌管时，偏心柱的整体性能有所改善。在 e/h = 1 的空心率为 20% 时，强度和延展性的最大增益分别约为 59% 和 33%。使用 ABAQUS 软件通过非线性有限元分析 (FEA) 也获得了与实验结果相当的结果. 比较表明在极限载荷和载荷-挠度关系方面有很好的一致性。此外，还使用 ​​FEA 获得了测试柱的相互作用图，并与属于无管但相同空心比的 RC 柱的类似图进行了严格比较。在 e/h = 1 的空心率为 20% 时，强度和延展性的最大增益分别约为 59% 和 33%。使用 ABAQUS 软件通过非线性有限元分析 (FEA) 也获得了与实验结果相当的结果. 比较表明在极限载荷和载荷-挠度关系方面有很好的一致性。此外，还使用 ​​FEA 获得了测试柱的相互作用图，并与属于无管但相同空心比的 RC 柱的类似图进行了严格比较。在 e/h = 1 的空心率为 20% 时，强度和延展性的最大增益分别约为 59% 和 33%。使用 ABAQUS 软件通过非线性有限元分析 (FEA) 也获得了与实验结果相当的结果. 比较表明在极限载荷和载荷-挠度关系方面有很好的一致性。此外，还使用 ​​FEA 获得了测试柱的相互作用图，并与属于无管但相同空心比的 RC 柱的类似图进行了严格比较。