Модернизация Слэб соединения внутренних дел Колонка Использование Shear Болты
Shear болты нового типа, разработанных для укрепления штамповки сдвига укрепления и модернизации существующих плиты столбцов соединения. Срезной болт состоит из вертикального стержня во главе с резьбой на другом конце для закрепления помощью шайбы и гайки системы. Болты устанавливаются в отверстия, просверленные в плите в концентрических периметров вокруг колонны. Предыдущие испытаний, проведенных в Университете Ватерлоо создали возможность использования поперечной арматуры болт увеличить пробивая сдвига прочность и пластичность краю плиты соединения колонки. Эта статья описывает экспериментальные программы научных исследований, в которых крупномасштабных моделей, представляющих интерьера соединений плиты колонки были протестированы. Шесть образцов, 1800 x 1800 х 120 мм, с квадратными колоннами 150 х 150 мм, были построены. Два экземпляра были построены вблизи отверстия колонки. Эти два, и три дополнительных, образцы были усилены помощью сдвига системы болт. Один плита была без сдвига болты и служил в качестве контрольного образца. Результаты испытаний представлены в виде прогибов, деформаций и трещин шириной.
Ключевые слова: колонка; бетона, пробивая сдвига; поперечной арматуры; плите прочность.
ВВЕДЕНИЕ
Квартира железобетонных плит, или плоские пластины, опираясь на столбцы являются общими и экономических структурных систем. Они используются для многоэтажного строительства зданий из-за таких преимуществ, как плоские потолки, упрощенные опалубки, снижение истории высоты, и беспрепятственного освещения. С плоской пластины строительства, однако, всегда существует проблема высокого напряжения в колонке поддерживает, что может привести к неудаче пробивая сдвига, который, как правило, внезапно, nonductile, а катастрофическим. Такой отказ является нежелательным в строительстве по понятным опасений в отношении безопасности пассажиров.
Предметом штамповки поперечной арматуры изучался различными исследователями. Теоретические исследования, при поддержке экспериментов, проведенных на таких подкреплений (Elgabry и Гали 1990; Хокинс 1974; Дилгер и Гали 1981; Мохтар, Гали и Дилгер 1985; Эль-Salakawy, Полак, и Солиман 2000) подтверждают, что поперечной арматуры в плитах является эффективным в увеличении сдвига штамповки и вращения возможностей связи, если соответствующее количество арматуры, расстановки кадров и интервал, а также закрепление условий. Укрепление существующих плит было исследовать, например, в Гали, Sargious и Huizer (1974); Рамос, Лусио, и Риган (2000); Ebead и Марзук (2002); и Эль-Salakawy, Полак, и Soudki (2003) .
Поперечного сдвига в структурных результатов членов в порядке ротации главных напряжений и деформаций и, следовательно, максимальные растягивающие напряжения вращается по отношению к плоскости изгиба арматуры. Потому что конкретные слаба и nonductile в напряжении, чтобы обеспечить пластичность при разрушении плиты с высокой поперечной напряжения, поперечное армирование сдвига следует поместить по толщине плиты. Сегодня, различные типы таких подкреплений для плит в использовании. К ним относятся стремена, стержней и сдвиг шпильки, которые все предназначены для нового строительства.
Эта статья представляет результаты теста на плиты, которые были укреплены в отношении штамповки сдвига после литья и затвердевания бетона. Укрепление называется сдвига болты были использованы для этой цели. Сдвига болты могут быть применены к существующим железобетонных плит в случаях, когда они были построены с или без достаточного количества поперечной арматуры. Сдвига болты простой в изготовлении и не значительно изменить внешний вид панели (рис. 1).
Представила исследовательская программа была разработана, чтобы подтвердить эффективность использования сдвига болты увеличить прочность на сдвиг и пластичности внутренних соединений плиты колонки подвергаются концентрических штамповки. В исследовании также включены укрепление плиты с отверстиями возле колонны. Переменных программы испытаний, являются количество периферических рядов поперечной арматуры, болтов и число симметрично расположенных отверстий вокруг колонны.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В конкретном плоская плита структур, пробивая напряжений сдвига на плите колонки связи имеют решающее значение и может управлять поведением и способностью структурные системы. Эта статья представляет собой сдвиг метод укрепления, которые могут быть использованы на существующие плит. Метод прост и в то же позволяет профилактики перфорации сбоев и повышает пластичность в плитах, которые требуют модернизации в связи с изменением строительного использования, необходимость установки новых услуг, ухудшение из-за коррозии арматуры, и строительство или ошибок в проектировании.
Испытательные образцы
Опытные образцы, представленные здесь, крупномасштабных моделей эквивалентно плиты колонки связи в непрерывном плиты система, состоящая как минимум из пяти пролетов 3,75 м в двух ортогональных направлениях. Размеры образцов были определены границы представляющих линии contraflexure (примерно 0,4 раза пролета равна 1500 мм). Образцы были разработаны в целях обеспечения их штамповки неудачу, перед нанесением срезной болт укрепления подкрепления.
В общей сложности шесть плит (SB1, SB2, SB3, SB4, SB5 и SB6) размером 1800 х 1800 х 120 мм были построены и испытаны. Простой поддерживает были применены на в плоскости расстояния 1500 x 1500 мм. Типичные образцов приведены на рис. 2 и 3. Все образцы имели одинаковое количество и расположение ортогональных продольной арматуры. Для напряженности мат, 10M баров на 100 и 90 мм были использованы для нижнего и верхнего слоев, соответственно. Плиты были почти одинаковые возможности момент в обоих ортогональных направлениях. 10M барах 200 мм, оба слоя, были использованы для сжатия мат. Бетона в обоих растяжение и сжатие зон 20 мм. В связи с экспериментальной установки конструкции, плиты были испытаны в "вверх ногами", если по сравнению с реальной системе плиты колонки. Усиление напряженности Поэтому размещен в нижней части образцов.
Образцы имели столбца по алфавиту во время загрузки была применена к плите во время тестирования. Каждая колонна квадратного сечения 150 х 150 мм и высотой 150 мм, выходящие за рамки верхней и нижней граней пластины. Столбца по алфавиту были укреплены четыре 20 мм баров, заключенный в четыре 8 мм связей.
Образцы SB5 и SB6 были построены с отверстиями помещен рядом с колоннами. Образцы SB1, SB2, SB3 и SB4 не было отверстий. Отверстия (70 х 70 мм) для моделирования железобетонных конструкций, в которых отверстия сделаны в полу, чтобы скважин или воздуховоды для систем вентиляции, электрических и других услуг.
Свойства материалов
Свойства материала были измерены стандартных тестов. Текучести продольной арматуры, было установлено, что 455 МПа, в то время 28-дневной прочности бетона сжатие было установлено, что 41 и 44 МПа. Сплит цилиндра испытаний на конкретные цилиндров дал конкретные прочности на разрыв 2,13 МПа. Краткое изложение результатов испытаний материалов представлены в таблице 1.
Арматура, работающая на сдвиг
Shear арматуры для плиты образцов состояла сдвига болтов. Срезной болт выполнен из вала с поддельным круговой головой и резьбой для гайки, что удерживает его на месте (рис. 4). Для тестирования представлены 9,5 мм в диаметре болтов с 30 мм руководителей и сфабрикованы, нестандартные круговой шайбы, 44 мм в диаметре и 10 мм толщиной, были использованы. Shear болты были установлены в отверстия, просверленные в плите незадолго до тестирования. Были пробурены отверстия перпендикулярно плоскости плиты с использованием 16 мм (0,6 дюйма) алмазного бурения бит. В серии испытаний, проведенных, болты затянул на напряжение между 5 и 10% (200 и 250 е) их текучести незадолго до тестирования для обеспечения хорошего контакта шайбы с плиты поверхности. Сдвига болты были расположены концентрическими рядами параллельно периметру колонны. Каждый ряд концентрических состоял из восьми болтов-два параллельно на каждой из сторон площади колонны. Первый ряд был сделан примерно в 50 мм (д / 2 = 45 мм) от лица колонки и последующих строк было расположенных на расстоянии 80 мм.
Для образцов SB5 и SB6, сдвиг болты были размещены на 35 мм от края боковое отверстие. Напряженность испытаний, проведенных на болты сдвига в результате текучести 381 МПа ..
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ
Установки для испытаний приведена на рис. 5 и 6. Установка была построена вокруг тестирования кадра. Простые поддерживает по краям были достигнуты с помощью шириной 40 мм, 25 мм толщиной стального листа ставиться на жесткую пьедестала системы, построенной с W-секции. Неопрен полоски связан с опорные пластины под плиту, чтобы обеспечить единообразие связи и позволяют поворотов на опорах. Образцы подвергались концентрических осевой нагрузки только через гидравлический привод. Для моделирования непрерывных плиты строительства и избежать подъема края плиты во время тестирования, по углам плиты были проведены вниз. Плиты были проверены путем применения нагрузки через колонку до отказа. Все плиты испытания были погружены в смещении контроля.
ОБОРУДОВАНИЕ
Среднем 14 электрического сопротивления тензорезисторов в образце были предоставлены на усиление напряженности изгиб для измерения деформации стали во время тестирования. Тензометры также были помещены на сдвиговых болтов. Два радиальных линий сдвига болты на образец имел тензометрическим один калибровочных за болт, связанных с ними для определения штаммов во время тестирования. Схема линейного переменным трансформаторов (LVDTs), прямой трансформаторов тока смещения (DCDTs), и потенциометров был использован в каждой плиты образца для измерения отклонения профиля во время тестирования. Позиции LVDTs приведены на рис. 7. На три места, 8, 9 и 10, перемещения преобразователей были размещены как на верхней и нижней части плиты. Это было сделано для мониторинга открытия внутренних наклонной трещины во время тестирования. Дифференциальных чтения перемещение из верхней и нижней пар дал оценку вертикальной ширина наклонной трещины сдвига.
ОБСУЖДЕНИЕ TEST ЗАМЕЧАНИЯ
Испытание наблюдения описываются в терминах зарегистрированных прогибов, деформаций, трещин и разрушения режима.
Отклонения
Характер смещений наблюдается показали улучшение пластичности с увеличением числа сдвига болты плиты колонки системы. Существовал прогрессивному увеличению отклонения максимума число строк сдвига болты применяются на связи.
Рисунок 8 показывает центральной отклонения для всех образцов зарегистрированных внутренних LVDT верхнего привода нагрузки. Этот график дает хорошее представление о поведении образцов ", но содержит сгибания загрузки кадра, которые могут иметь место. Рисунок 9 показывает смещение центральной зарегистрированных LVDTs под колонки незавершенная для образцов без отверстий. На рисунке 10 показано аналогичные показания для образцов с отверстиями.
Нагрузки и прогибы плит графах без отверстий на рис. 9 показывают увеличение численности предоставляемых сдвига болты и повышенной пластичности с увеличением числа периферических строк сдвига болтов.
На рисунке 10 показано поведение образцов с отверстиями, SB5 и SB6. Отклонение показаний для образцов SB5 (четыре отверстия) заканчивается на уровне примерно 20 мм, однако, это было связано с неспособностью перемещения датчика. Этот образец достиг своей предельной нагрузки 352 кН на прогиб 19 мм. Как внутренние измерения LVDT показывают (рис. 8), пробивая провал связи на данном этапе сократила грузоподъемностью связи, но связь была в состоянии поддерживать отклонение близко к 60 мм. Шпильки дали в связи с тем, что, вероятно, причиной улучшения пластичности связи. Следует отметить, что существование четыре отверстия вокруг колонны не только существенно сократить конкретный вклад в сдвиг несущей способности, но и дает очень мало конкретной области вокруг колонны для бурения отверстия и шпильки крепления.
Слэб SB6 содержится только два отверстия с двух противоположных сторон колонны. Это достигается максимальная нагрузка 336 кН на перемещение 22 мм. Как увеличить перемещения за пределы 22 мм, плиты продольной арматуры уступил и грузоподъемность этой связи остается почти постоянной (рис. 8 и 10). Образца разрушенного пробивая через сдвига болты максимальное смещение 48 мм.
Формирование наклонной трещины
Образования наклонных трещин не видно во время тестирования для внутренних соединений плиты колонки. Таким образом, для захвата образования этих трещин, LVDTs были размещены на верхней и нижней части образцов в местах, 8, 9 и 10 (рис. 7). На рисунке 11 показано вертикальное ширина трещины в местах, 8, 9 и 10 для плит без отверстий.
Для образца СО 1, без поперечного армирования, внутренние трещины после нагрузки деформационных характеристик образца, что означает начало трещины на небольших (от 0 до 40 кН) нагрузки и продолжал расти с увеличением нагрузки. Измерения в тех местах, 9 и 10 представлены только для образцов SB1, потому что верхний датчик перемещения в точке 8 не показали никакого смещения во время тестирования. Максимальное измеренное трещины достигает 5 мм. Для сдвига армированных образцов, трещины сначала росла очень медленно, с увеличением нагрузки. Основной рост трещины видна более высокой отдачи и максимальной измеренных величин примерно от 2 до 4 мм. В образцах с отверстиями, SB5 и SB6, в котором не путем пробивать через сдвига болты, внутренние трещины остается незначительной (
Штаммы по продольной арматуры
Деформаций растяжения продольной арматуры, были измерены в нескольких местах. На основании полученных показаний, первый податливость продольных балок, произошло, как ожидается, в колонке для загрузки диапазоне от 220 до 260 кН для всех образцов. Для образца SB1, который провалился на штамповки, уступая не произошло в связи с тем для большинства мест тензометрических. Таблица 2 показывает, нагрузки, при которой уступая в продольной арматуры, было впервые обнаружено, прогибы в колонке на эти нагрузки, а максимальная измеряемая прогибов в колонке. Также показано ductilities образцов оценивается как отношение максимального отклонения и прогибов в первый урожай. Пластичности образцов увеличилось с числом строк периферической сдвига болтов. Интересно, что в образцах с отверстиями, которые не путем пробивать через сдвига армированных зон поддерживается довольно значительный потенциал после провала соединений и прошли очень большие отклонения, не нарушая.
Штаммы на сдвиговых болты
Штаммы были также обнаружены на касательные болтов. Результаты приведены на рис. 12. Очень малых деформациях наблюдались сдвига болты примерно до 200 до 250 кН нагрузки. При нагрузках выше, чем, только болты ближе к колонке начался показ каких-либо видимых деформаций. Большинство напряжении болты произошло на пост-пиковая нагрузка региона (примерно 350 кН). Для образцов, без отверстий, ни один из болтов дали на провал. Для образца SB5 с четырьмя отверстиями, который провалился на пробивая через сдвига болты, болты сдвига дали на провал.
Крекинг и неудачи
Для всех образцов, трещины были первым заметил по поводу напряженной ситуации сторон. Прочность трещин начало в колонке углы и распространяются по краям и в углах. Изгиб трещины стали заметны между 103 и 126 кН для всех плит и достиг до упора на 172 поддерживает до 250 кН. Формирование урожая модель линии на напряжение стороны образцов представлена информация о режиме неисправности и пластичности образцов.
Контрольного образца, SB1, не пробивая в трещины и ее картины в связи с тем показано на рис. 13. Изгиб линии выхода не были полностью сформированы. Образцы SB2 (две строки сдвига на рис. 11-нагрузки в сравнении с вертикальными ширина трещины для образцов без отверстий и с различным числом строк периферической сдвига болтов. Болтов) не в смешанном штамповки изгиба режиме перфорации конусности за сдвига армированные зоны, сразу после изгиба потенциала, была достигнута. Изгиб линии выхода картины была почти полностью разработаны. Образцы SB3, с тремя рядами сдвига болтов, не в режиме изгибных первую существенную урожайность и дальнейшей деформации после пиковых нагрузок (рис. 8 и 9). Окончательный отказ был по перфорации конус за сдвига болтов. Образцы SB4 неудачу в режиме изгибных с четко определенными изгиб линий урожайности и существенные отклонения (рис. 8, 9 и 13). После существенного трещин от изгиба развитых, пробивая конуса формируется за пределами зоны сдвига болт.
Образцы SB5 и SB6 были отверстия симметрично расположенные рядом с колонкой. Оба экземпляра были достигнуты в изгибе потенциала, после чего обширные уступая, трещин и прогибов привести к перфорации провал через сдвига армированных зоны. На рисунке 13 показана трещины шаблон для SB6 и штамповки конуса видна с обеих сжатия и растяжения стороны как пересечение арматуры. Образцы сохраняют свою структурную целостность после штамповки и были в состоянии поддерживать значительный дальнейший деформаций.
Неспособность нагрузки для всех образцов приведены в таблице 2. Теоретического потенциала изгиб линии доходность, рассчитанная на основе уравнений Рэнкина и Лонг (1987), равна 358 кН. Предсказал пробивая потенциала контрольного образца, на основе ACI 318-02, является 188 кН. Контрольном образце удалось на 253 кН в типичном режиме перфорации. Предсказал провал пробивая нагрузок для сдвига армированных образцов, в соответствии с ACI 318-02, также приведены в таблице 2. Образцов 'рассчитывается пробивая неудачи нагрузки в зонах за пределами сдвига армированных областях. Таким образом, из-за различные формулы для конкретного сдвига несущей способности, предсказал прочность на сдвиг перфорации SB2 образцов ниже, чем предсказано сила контроля неармированных образца, которая является нереалистичным прогноз. Все расчетные значения силы пробивая очень консервативны, однако, прогнозы силы сдвига армированных образцов крайне консервативен.
ВЫВОДЫ
Обобщены экспериментальные программы, а результаты испытаний на плите колонки интерьера образцов соединения, которые были укреплены с использованием штамповки сдвига болтов. Образцы подвергались статической нагрузки, приложенной концентрических через колонку по алфавиту. На основании представленных результатов можно сделать следующие выводы сделал:
1. Сдвига болт модифицированной системы осуществляется по мере необходимости, укрепить плиты и увеличение вязкости;
2. Сдвига болтов необходимого увеличения прочности, достаточной, чтобы изменить режим отказа от штамповки (контроль образцов SB1) на изгиб для всех остальных образцов;
3. Пластичности образцов увеличилось с числом строк периферической сдвига болты;
4. Отверстия в непосредственной близости от плиты столбцов соединения сокращение общей численности связи сокращением в критическом периметру. Сокращение численности в значительной степени компенсировалось использованием сдвига болты в укреплении связи. Образцов с отверстиями, которая не путем пробивать через сдвига армированных зон, показал существенный пластичность и сохранить значительный потенциал postfailure связей;
5. Shear болты эффективно предотвратить распространение сдвиговых трещин в укрепление плит;
6. Ни один из болтов дали при пиковых нагрузках. Для образцов с отверстиями, болты дали на отказ без каких-либо признаков нарушения зон болт крепления, а также
7. Код ACI пробивая сдвига предсказания силы для образцов, армированных со сдвигом болты весьма консервативны.
Авторы
Представил программы испытаний финансируется за счет гранта от естественных наук и инженерного совета (СЕНТИ) в Канаде. Сдвига болты были изготовлены и дар дегазации Инк полученную поддержку и помощь, оказанную технического персонала лаборатории структурных строительный департамент, Университет Ватерлоо, Онтарио, Канада, были с благодарностью.
Ссылки
ACI Комитет 318, 2002, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 443 с.
Дилгер, WH и Гали, А., 1981, "поперечной арматуры для бетонных плит," Журнал структурной отдела ASCE, В. 107, № ST12, с. 2403-2420.
Ebead, У. и Марзук, H., 2002, "Укрепление двустороннего плиты под действием момента и велоспорт Идет загрузка", ACI Структурные Journal, В. 99, № 4, июль-август, с. 435-444 .
Elgabry А.А., Гали, А., 1990, "Дизайн Стад-поперечной арматуры для плиты", ACI Структурные Journal, V. 87, № 3, май-июнь, с. 350-361.
Эль-Salakawy, EF; Полак, MA; и Солиман, MH, 2000 ", железобетонная плита-Column пограничного соединения с Shear коты", Canadian Journal гражданского строительства, V. 27, с. 338-348.
Эль-Salakawy, EF; Полак, MA; и Soudki, К., 2003, "Новые Shear Укрепление Техника для бетонных плит-Column соединения", ACI Структурные Journal, В. 100, № 3, май-июнь, с. 297 - 304.
Гали, A.; Sargious, MA; и Huizer А., 1974, "Вертикаль предварительного напряжения плоских пластин вокруг колонок," сдвиг в железобетоне, SP-42, т. 2, с. 905-920.
Хокинс, М., 1974, "Прочность на сдвиг плит с поперечной арматуры", Shear из железобетона, SP-42, т. 2, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, с. 785-816.
Мохтар, AS; Гали, А. и Дилгер, W., 1985, "Стад поперечной арматуры для плоских бетонных плит," ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 82, № 5, сентябрь-октябрь, с. 676-683 .
Рамос, AM; Лусио, VJ и Риган, PE, 2000, "Ремонт и укрепление Методы плоских плит для штамповки," Труды Международного семинара по перфорации срез на RC плиты, Стокгольм, с. 125-133.
Рэнкин, GIB, и долго, AE, 1987, "Прогнозирование Штамповка прочности обычных образцов плит-Column", Труды Института гражданских инженеров, часть I, В. 82, с. 327-346.
Bamidele Adetifa является научным сотрудником в отделе строительства в Университете Ватерлоо, Онтарио, Канада.
Входящие в состав МСА Мария Анна Полак является профессором по кафедре строительного университета Ватерлоо. Она является членом комитета ACI 435, прогиб бетонных строительных конструкций и Объединенного ACI-ASCE Комитет 445, сдвига и кручения.