EXPERIMENTAL RESEARCH OF BEARING CAPACITY OF COMPRESSED CONCRETE FILLED TUBULAR ELEMENTS WITH SEPARABLE JOINTS

Authors

  • Л. І. Стороженко
  • Ю. О. Авраменко
  • П. О. Семко

Abstract

This paper deals with experimental researh of compressed concrete filled tubular
elements with separable joints. The purpose of experimental research of compressed concrete
filled tubular elements with separable joints was to obtain data of behavior of separable
joints configuration on tubular elements bearing capacity and nature of work. Also stressstrain
state and bearing capacity of different separable joints were compared for creating the
best design of separable joint in compressed tubular elements.
Common to all experimental samples was design of concrete filled tubular element: not
reinforced steel pipe made of steel grade S345, pipe length of 800 mm, pipe diameter of 102
mm, pipe wall thickness of 4 mm. The samples had bolt connections with bolts 5N6 made of
steel grade 5.8. The noncentral compressed tubular elements had console for creating
eccentricity of applied load 27 and 54 mm.
The main features of samples deformation and nature of work were that none sample
completely not destroyed in the conventional sense of the word, especially not occurred break
of steel pipe shells, but the most of the samples were characterized by the formation of
corrugation in near support zone and appearance of Lyuders – Chernov lines in compressed
zone of tubular element. It is also worth noting that bolts weren't cutting and destruction
wasn`t happened in the area of separable joints.
When the eccentricity of load application was changed we were seen the great change
of compressed concrete filled tubular elements bearing capacity with increasing of
eccentricity from 0 to 0.5 diameter maximum bearing capacity depending on the type of
design of the joint decreased 1.5 – 3 times. The samples of TBM series revealed the largest
bearing capacity at maximum eccentricity of load application. The value of N2 for sample of
TBR and TBF series was almost identical 13% less than the sample series TBM but
significantly higher (33%) in comparison with concrete filled tubular elements without joints.
N2 to N1 ratio ranged from 1.02 for noncentral compressed tubular elements without
joint to 1.47 for concrete filled tubular elements with separable joint made of steel coupling.
The average ratio for the most samples was amounted to 1.2 – 1.3 which indicating the
durability of this samples and the bearing capacity reserves even after reaching samples N1.
The most effective design of concrete filled steel tubular elements with separable joint
according to experimental research was a series of TBM (tubular elements with separable
joint made of steel coupling). Samples of the given series had the highest bearing capacity,
the largest efficiency coefficients and the smallest materials costs, indicating the high
efficiency design of the given type. Lowest indicators of bearing capacity and work efficiency
compared to other samples appeared in a series of TBF. The samples of TBR series had the
highest material cost.
Keywords: concrete filled tubular structure, separable joints, stress-strain state.

References

Стороженко Л. И. Трубобетонные конструкции / Л. И. Стороженко. – К. :

Будiвельник, 1978. − 82 с.

Ермоленко Д. А. Трубобетонные конструкции со стержневым армированием: дис. ...

канд. тех. наук: 05.23.01 / Д. А. Ермоленко. − Полтава, 1998. − 180 с.

Єрмоленко Д. А. Об’ємний напружено-деформований стан трубобетонних елементів

: автореф. дис. ... д-ра техн. наук : 05.23.01 / Д. А. Ермоленко / Полтав. нац. техн. ун-т

ім. Юрія Кондратюка. – Полтава, 2012. – 40 с.

Високоефективні технології та комплексні конструкції в промисловому й цивільному

будівництві: монографія / О. Г. Онищенко, В. О. Онищенко, С. Ф. Пічугін, О. В. Семко,

Л. І. Стороженко. – Полтава: ПФ «Форміка», 2010. – 326 с.

Лопатто А. Э. О свойствах бетона, твердеющего в замкнутой обойме и жесткости

трубобетонных элементов / А. Э. Лопатто // Строительные конструкции. – Вып. 11. –

К. : Будівельник, 1973. – С. 232 – 234.

Барбарский В. И. Работа и расчет изгибаемых предварительно напряженных

трубобетонных элементов: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / В. И. Барбарский. −

Полтава, 1992. − 326 с.

Воскобійник О. П. Методика експериментальних досліджень мінливості трубо-

бетонних елементів / О. П. Воскобійник // Збірник наукових праць. Серія: галузеве

машинобудування, будівництво. – Полтава: ПолтНТУ. – 2003. – Вип. 11. – С. 170 – 174.

Гасенко А. В. Надійність сталезалізобетонних стійок, виконаних із швелерів, з

урахуванням експлуатаційних пошкоджень : автореф. дис... канд. техн. наук: 05.23.01 /

А. В. Гасенко / Полтав. нац. техн. ун-т ім. Ю. Кондратюка. − Полтава, 2008. − 21 с.

Головко Г. В. Напряженно-деформированное состояние центрально сжатых

элементов из стальных труб квадратного сечения, заполненных бетоном: дис... канд.

тех. наук: 05.23.01 / Г.В. Головко. − Полтава, 1996. − 195 с.

Стороженко Л. И. Сталежелезобетонные конструкции / Л. И. Стороженко,

О. В. Семко, В. И. Ефименко. – К. : Четверта хвиля, 1997. – 160 с.

Кортушов П. Г. Розрахунок вузлів спряження монолітних залізобетонних кон-

струкцій з трубобетонними стійками / П. Г. Кортушов // Проблеми теорії і практики

залізобетону: зб. наук. пр. / Полтав. держ. техн. ун-т ім. Юрія Кондратюка. –

Полтава, 1997. – С. 256 – 260.

Назаров О. В. Напружено-деформований стан трубобетонних елементів при

місцевих силових впливах : автореф. дис... канд. техн. наук: 05.23.01 / О. В. Назаров;

Державний НДІ будівельних конструкцій. – К., 2004. – 20 с.

Пенц В. Ф. Напряженно-деформированное состояние оголовков трубобетонных

стоек: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / В. Ф. Пенц. − Полтава, 1995. − 187 с.

Тимошенко В. М. Несуча здатність та деформативність стиснених трубо-

бетонних елементів зі стиками: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / В. М. Тимошенко. −

Полтава, 2000. − 209 с.

Eurocode 4. Common Unified Rules for Composite Steel and concrete Structures

European Committee for Standardization (CEN) ENV. − 1994.

Zhao X. L. Cold-Formed Tubular Members and Connections / X. L. Zhao, T.Wilkinson,

G.J. Hancock // Elsevier Science Pty Ltd, Oxford, UK. – 2005. – 241 р.

CIDECT Design Guide No. 1. Design Guide for Circular Hollow Section (CHS) Joints

under Predominantly Static Loading. – 1991.

CIDECT Design Guide No. 8. Design Guide for Circular and Rectangular Hollow Section

Welded Joints under Fatique Loading. – 2001.

CIDECT Design Guide No. 9. Design Guide for Structural Hollow Section Columns

Connections. – 2005.

Published

2017-04-14

How to Cite

Стороженко, Л. І., Авраменко, Ю. О., & Семко, П. О. (2017). EXPERIMENTAL RESEARCH OF BEARING CAPACITY OF COMPRESSED CONCRETE FILLED TUBULAR ELEMENTS WITH SEPARABLE JOINTS. Збірник наукових праць Галузеве машинобудування будівництво Academic Journal Industrial Machine Building Civil Engineering, 3(45), 73–83. Retrieved from https://journals.nupp.edu.ua/znp/article/view/178

Most read articles by the same author(s)