Fiber finite element in nonlinear analysis of square CFT columns

Abstract

The paper presents nonlinear analysis of square CFT columns using distributed plasticity fiber elements. Behaviour of CFT columns is nonlinear and it is necessary to include different nonlinear effects into the numerical model in order to simulate their behaviour properly. Model proposed in this work considers: nonlinear behaviour of concrete and steel using nonlinear stress-strain models, confinement effect and geometrical nonlinearities. Tests exposed to static loading with different slenderness, different D/t ratio (where D is the total dimension of a cross section and t is the thickness of steel tube) and different loading conditions are analyzed. Stress-strain models that best approximate the behaviour of CFT columns are determined from a detailed parametric study. The proposed numerical model is validated by comparing numerical with experimental results available in the literature.

U radu je prikazana nelinearna analiza kvadratnih CFT stubova, pomoću fiber konačnog elemenata raspodeljene plastičnosti. CFT stubove karakteriše nelinearno ponašanje, što je potrebno imati u vidu u numeričkom modelu. Model predložen u ovom radu uzima u obzir sledeće nelinearne uticaje: nelinearno ponašanje betona i čelika primenom odgovarajućih konstitutivnih relacija, efekat utezanja betona i geometrijske nelinearnosti. Analizirani su uzorci izloženi delovanju statičkog opterećenja koji imaju različitu vitkost, odnos D/t (odnos ukupne dimenzije čeličnog profila [D] i debljine čeličnog profila [t]), kao i uzorci izloženi različitim tipovima naprezanja. Na osnovu parametarske analize, određeni su modeli materijala za čelik i beton, kao i njihovi parametri koji najbolje aproksimiraju ponašanje CFT stubova. Tačnost modela proverena je zatim i upoređivanjem sa eksperimentalnim podacima dostupnim u literaturi.