Delvist betonfyldte stålrør undersøges numerisk og eksperimentelt med henblik på at klarlægge deres mekaniske virkemåde.
Indledningsvis opstilles en hypotese på baggrund af kendskabet til det betonfyldte stålrør. Det forventes at de dominerende faktorer for den mekaniske virkemåde af det delvist betonfyldte stålrør foruden længden af betonkernen og elementets slankheds forhold (L/D) er forholdet mellem diameteren og godstykkelsen (D/t), materiale styrkerne og kontakt forholdet mellem stål og beton.
Denne rapport behandler betonstyrkens kontakt forholdenes indflydelse på 12 delvist beton-fyldte cirkulære stålprofiler belastet i 3-punkts bøjning. 6 prøveemnere udstøbes med højstyrke beton (fc = 115 MPa) og 6 med lavstyrke beton (fc = 7.7 MPa). Halvdelen af stålrørene for disse betonstyrker smøres indvendigt med fedt med henblik på at ophæve bindingen mellem materia-lerne.
Et tomt stålrør undersøges eksperimentelt med henblik på at danne reference grundlag dels for resultaterne af den eksperimentelle undersøgelse af de delvist betonfyldte stålrør og dels for kalibreringen af en numerisk model.
En materiale model for beton baseret på en plastic-damage model udvikles i Abaqus. Materiale modellen beskrives og et parameterstudie viser, at modellen er mesh-afhængig når viskoplasti-citeten, der er nødvendig for at give et realistisk billede af skaden i materialet, anvendes.
Eksperimentelt bestemmes betonens tryk- og trækstyrke for begge beton kvaliteter og elastici-tetsmodulet og Poisson’s forhold for højstyrke betonen. Disse anvendes til kalibrering af materi-ale modellen for beton.
En forenklet numerisk model af de tomme stål rør tunes til resultaterne for referenceemnet og anvendes i den numeriske model for det delvist betonfyldte stålrør.
Test resultaterne viser at et revnet beton tværsnit ikke giver bidrager til bøjningsstivheden for det delvist beton fyldte stålrør. Betonen resulterer dog i en forøgelse af det lineært elastiske om-råde for det tomme stålrør med 57-112 % afhængigt af beton styrken og kontakt forholdende. Højere betonstyrke og bedre kontakt mellem stål og beton giver den største forlængelse.
De numeriske resultater harmonerer indledningsvist med de eksperimentelle men den numeri-ske model undervurder den ultimale bæreevne.
Brudmekanismerne afhænger også af beton styrken og kontaktforholdene. Revnevidden i be-tonkernen i stålrørene smurt med fedt er større og antallet af revner er reduceret. Revnerne i betonkernen i lavstyrke betonen er ikke synlige.
Stålrøret med højstyke beton udvikler ring buler ved store deformationer, hvor stålrøret med lav styrke beton buler indad hvor lasten påføres som følge af knusning i betonen.