Сейсмические Модернизация железобетонная плита-Column соединения с использованием углеродного волокна армированных полимеров
Результаты экспериментальной программы по сейсмической обновления плит столбцов соединения приведены в этой статье. Два из четырех плиты колонки образцов разработан в соответствии с МСА 318-63 положений кодекса были обновлены внешне установлен углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика) стремена, а два других, разработанный и подробно в соответствии с МСА и МСА 318-63 318 - 02 кодов, соответственно, служил в качестве контрольных образцов. Образцы были протестированы под постоянным сдвига тяжести и боковых смещений были применены в обратном циклической основе. Перфорация сдвиг произошел сбой в контрольных образцах на боковой снос соотношение примерно 2%. Модернизированный образцы имели значительный изгиб урожайность и устойчивой деформации до дрейфа соотношение составляет около 8% без существенных потерь прочности. Перфорация отказа не наблюдалось в обновленном образцов. В модернизированных образцов, перемещение пластичности увеличились по крайней мере 2 и совместных коэффициент пластичности вращения увеличена до 3,5 раз выше, чем у контрольного образца.
Ключевые слова: волоконно-армированные полимерные; сейсмических; плиты.
(ProQuest-CSA LLC: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Плоская пластина структуры широко используются в умеренной и низкой сейсмической зоны, как боковой силой, противостоящей системы, в то время как они связаны с shearwalls или минуту сопротивление кадров высокой сейсмической зоны. Пластичности этих систем, как правило, ограничивается деформации потенциала slabcolumn соединений. Перфорация разрушение при сдвиге является руководящим сбоев при наличии выраженной тяжести и боковые нагрузки комбинаций. Пластичности плиты колонки соединения могут быть улучшены за счет использования поперечной арматуры для новых construction1, 2 и риск перфорации сдвига неудачи могут быть очень уменьшено, если соединение разработан и подробный правильно.
Там был проведен ряд исследований, чтобы понять поведение боковые нагрузки плоских, пластина под постоянным сдвига тяжести. Эксперименты проводились на изолированных внутренних и наружных плит колонки connections1 ,3-9 и на плоской пластине subassemblages.10-12 Результаты опытов представлена информация о поперечную жесткость, прочность, пластичность, и представление о циклическом поведении плиты столбцов соединения железобетонных плоских систем пластины. Подробные обзоры этих экспериментальных исследований можно найти elsewhere.8, 13,14 Эти исследования показали, что при соотношении тяжести сдвига (соотношение тяжести сдвига для концентрических возможности сдвига штамповка) составляла около 0,4, имеющиеся пластичности перемещения плиты колонки связи составляет примерно 2,15 Учитывая это, ACI 318-02 рекомендует ограничивать соотношение тяжести сдвига до 0,4 за плитой столбца соединения плоских пластин при высокой сейсмической зоны.
Некоторые плиты столбцов соединения взрослыми плоской пластине структур, которые были построены в 1960-х и 1970-х годов не соответствуют требованиям поперечной арматуры. Кроме того, повышенные уровни тяжести нагрузки по сравнению с проектными нагрузками может потребовать обновления плит колонки связи с увеличением пробивая сопротивление сдвигу. Существует ограниченное количество исследований, доступных по укреплению slabcolumn соединений. Результаты в боковом загружен плоских пластин укрепить с использованием стальных и железобетонных панелей снизится до увеличения прочности на сдвиг перфорации были представлены Мартинес-Cruzoda, Qaisrani и Moehle.16 Ремонт поврежденных связей slabcolumn был выполнен Farhey, Адин, и Yankelevsy17 с помощью внешних сборные металлоконструкции пластин и замены поврежденной арматуры и бетона. Ebead и Marzouk18 используются стальные болты поперечной арматуры, вместе со стальными пластинами в верхней и нижней поверхности плит. Эль-Salakawy, Полак, и Soudki19 испытания полномасштабной железобетонная плита колонки связей края укрепить с использованием внешнего установлены болты в отверстия, просверленные по толщине пластины.
Укрепить плоских образцов пластины были подвергнуты монотонной и циклических несбалансированным moments.16-19 использовать внешне построен колонке столицах, стальные пластины и болты в результате повышенной прочности пробивая сдвига, жесткости и деформации потенциала slabcolumn соединения в некоторых случаях. Эти заявления, однако, в результате неблагоприятных плиты увеличивает толщину около плиты соединения колонки. Кроме того, трудности, связанные с сайта применения альтернатив, таких, как внешне построен стальных панелей, падение сделал некоторые из этих приложений менее attractive.20.
Волоконно-армированных полимеров (FRPS) получили все большую популярность в модифицированной железобетонных членов в течение последних двух десятилетий. FRPS были применены в сейсмических модифицированной столбцов для увеличения сдвига и деформации потенциала, и они были использованы в последнее время в модифицированной пучка колонки суставов. Их преимущества, такие как высокое отношение прочности к весу и легкость монтажа сделали их одной из главных кандидатов в проектах по модернизации. Использование FRPS как внешне установлен поперечной арматуры для обновления плиты колонки связи недавно был представлен Binici и Bayrak.21 Они сообщили о результатах испытаний экспериментальной программе, где из углеродного волокна армированных полимеров (CFRPs) были установлены вокруг плиты колонки связи области. Они изучали железобетонные плоские пластины подвергаются концентрически применяется поперечных сил укрепить с различными конфигурациями и суммы CFRPs. Их экспериментальные результаты показали, что использование внешних установлен стремена углепластика были эффективными и перспективными в повышении прочности на сдвиг перфорации и деформации потенциала плит колонки связи с незначительным увеличением жесткости.
Эти опыты, однако, были ограничены в случаях, которые не представляют циклические условия нагружения, при землетрясениях. Таким образом, сейсмические квалификации этой процедуры укрепления углепластика необходимо ..
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Это исследование посвящено изучению применения сейсмических методов обновления увеличение сдвига перфорации и деформации потенциала плит столбцов соединения с использованием CFRPs. Углепластика полосы связан с конкретными в вертикальном направлении использования эпоксидной используются в качестве поперечной арматуры по всему связи области. Этот метод может быть принят в качестве укрепления схеме пластине создания систем, которые являются уязвимыми для штамповки сдвига неудач. Результаты исследования представлены здесь предоставляет альтернативный способ для модернизации существующих пластины здания соединения, которые были предназначены для перевозки грузов и тяжести, которые подвергаются боковые откат деформации.
Экспериментальная программа
Испытательные образцы
Испытательные образцы в исследовании были смоделированы с типичным интерьером подключения четыре этажа прототип structure.22 прототип структуры данного исследования было плоских бетонное здание, предназначенное для размещения офиса в умеренной сейсмической зоне. Гравитация моменты были рассчитаны с использованием ACI 318-0223 Direct Design и метод сейсмической боковых нагрузок определяется с использованием МКБ 2000. Интерьер плоские плиты колонки сборки в структуре прототип был построен приблизительно на половину шкалы экспериментального этапа исследования. Слэб размеры для всех образцов 2850 x 2850 х 115 мм, где покрытие бетон толщиной 20 мм и от верхней и нижней части плиты.
Испытательные образцы C-63, A4-S, и B4-S были подробно изложены в соответствии с МСА 318-63,24 помощью номинального укрепления отношений указанного от проектирования структуры прототипа и два разрывных баров сжатия в каждом направлении. На рисунке 1 показан фрагмент нижней и верхней коврики изгиба арматуры. Испытательный образец C-02 была подробно описана в соответствии с разделом 21.12.6 МСА 318-02. Образцы C-02 и C-63 не были обновлены в то время как образцы, A4-S и B4-S были усилены использованием CFRPs, выступающей в качестве сдвига reinforcement.22
Направлена на достижение конкретных прочности на сжатие 28 МПа был использован в прототипе и дизайна образца. Продольная арматура диаметром 12,7 мм (США № 4) во всех образцах было указано текучести 414 МПа стали. Фактические свойства материалов из бетона и стали приведены в таблице 1 от одноосного сжатия и разделить испытаниями баллона для бетона и одноосного растяжения на сталь и CFRPs.
стальные колонны выбрали для разработки испытательного образца. Строительство монолитных бетонных образцов испытания бы сложной конструкции, поскольку поднятые опалубки и многочисленные конкретные льет не потребуется. Использование стали столбца разрешено образцах быть изготовлены и установлены удобно. Таким образом, можно было использовать те же стальные колонны для проведения всех испытаний. Подробная информация о пакете железобетонная плита и соединения стали колонке приведены на рис. 2. Стали колонна состояла из W10 х 88 приварены к 305 х 305 мм опорной пластины. Восемь болтами крепились через отверстия, созданные в каждой плиты приложить стальных колонн к тесту плит. Для обеспечения однородной поверхности, раствор был применен к верхней плиты лицо до позиционирования колонке разделов. Болты были ужесточены, пока не видимые пробелы существуют между нижней столбца базовой пластины раздел и нижней плиты лицо. Следует отметить, что использование стальных колонн в испытаниях данного исследования могут изменить поведение плиты колонки суставов. Тем не менее, при условии, что общее поведение типичный образец испытания без обновления в данном исследовании выставлены аналогичные показатели по сравнению с монолитно бетонных образцов сообщили в литературе обоснованности использования стальных колонн в плоских связи испытаний может быть лучше, оценил (рис.
3). Моррисон, Hirasaqa и Sozen6 сообщил, что колонны были гораздо сильнее, чем плиты, пренебрежимо вклад в боковое перемещение системы. Пан и Moehle8 и Робертсон и др. al25 заявил, что столбцы оставались по существу упругих во время тестов. Результаты от ислама и Park4 заявил, что растрескивание в колонке плиты интерфейс произошло причиной растущей поперечной деформации системы. Железобетонных колонн, однако, остались без трещин по всей длине колонны в их испытаний. Поэтому, если бетонная колонна остается в основном упругие плоские связи испытания, использование стали столбец не считается, влияет на поведение системы значительно. Результаты испытаний контрольных образцов из этого исследования были сопоставлены с числом результатов испытаний, представленных в литературе (рис. 3). Важно отметить, что различия в основу кривых на рис. 3 () связаны с разницей в соотношении тяжести сдвига. В противном случае, поведение и жесткости двух образцов показаны на рис.
3 (а) почти идентичны в упругой области и, возможно, до ~ 2% боковой дрейф. Можно заметить, что в целом показатели с точки зрения рассеяния энергии, чопорность, и гистерезисных ответ аналогичные образцы созданы, используя конкретные колонки (рис. 3 (б)). Наконец, важно понять, что же подробно столбец был использован для всех тестовых образцов для облегчения сравнительного изучения поведения образцов. Таким образом, относительные улучшения в производительности сейсмических большее значение, чем абсолютное усовершенствований, которые значительно труднее оценить в структурных системах ..
Перфорация сдвига укрепления: разработка и применение
Для обновления связи регионов образцов углепластика стремена были добавлены в периметр вокруг колонны в два альтернативных конфигураций, обозначим S-A4 и B4-S. Рисунок 2 показывает, эскизный проект с учетом двух обновления конфигураций. Основой для обновления конфигурации и дизайна была взята из концентрических штамповки плоских испытаний повышен с стремена углепластика исполнении Binici.26 В эти испытания, углепластика стремена были установлены радиально в нескольких периметров различных размерах и конфигурации вокруг плиты столбцов интерфейса. Основываясь на результатах этих тестов, методика использования ACI 318-02 положения было предложено определить количество углепластика и количество стремя perimeters.16, 26, что дизайн был изменен порядок учета присутствия несбалансированного момента и используются для дизайн обновление образцов в данной работе. Во-первых, положительные и отрицательные моменты потенциала (M ^ ^ ^ SUP к югу и ^, M ^ SUP - ^ ^ к югу и ^) на основе эффективной ширины ширины колонки плюс три раза толщина плиты была вычислена при условии, что предел текучести стали подкрепление 25% больше, чем ее номинальная стоимость.
Затем, несбалансированное момент передается на связь по достижении изгиб возможностей эффективного ширина вычисляется по формуле. (1) ..
... (1)
В уравнении. (1), Соответственно, боковая нагрузка примерно 42 кН, было установлено, причиной перекрытия до достижения ее изгиб потенциала при условии, что пробивая разрушение при сдвиге можно избежать. Номер периметров углепластика стремя была выбрана для обеспечения штамповки сдвига провала в разделе вне зоны сдвига армированных было предотвращено до достижения изгиб потенциала плиты. Таким образом, уравнение. (2) необходимо провести для выбранной конфигурации, например, что среднее касательное напряжение на участке расположен д / 2 от внешних усиление сдвига (рис. 2) меньше, чем прочность бетона сдвига в ACI 318-02.
... (2)
Параметры, используемые в формуле. (2) определены в обозначениях раздела. Вычисление J ^ O ^ SUP по периметру восьмиугольной, расположенных за пределами зоны сдвига армированных (как образца A4-S), можно найти в Binici.26 После штамповки мощность сдвига критической периметру вне зоны сдвига армированных было достаточно, чтобы позволить изгиб потенциала должны быть достигнуты, количество углепластика требуется на периметр определяться исходя из конкретного вклада в зоне сдвига армированных равно, что с учетом МСА 318-02 положения для штамповки прочность на сдвиг. Соответственно, площадь углепластика стремя ногу за периметр был найден по формуле. (3).
... (3)
В уравнении. (3), V ^ ^ SUP я это среднее напряжение сдвига в критический раздел расположен д / 2 от колонны лицо (рис. 2) вычисляется с помощью дизайна тяжести сдвига (40% концентрических пробивая подключения сдвига потенциала в ходе испытаний ) и M ^ ^ к югу ООН по формуле. (2). Кроме того, эффективное ограничение штамм 0,004 считалось для CFRPs использованы в настоящей работе на основе экспериментальных данных сообщили Binici.26 Расстояние между ног углепластика стремя было принято равным половине плиты эффективной глубины. Для обновления Образцы A4-S и B4-S, в общей сложности четыре периметров углепластика стремя, ширина углепластика ноги 38 мм (2 х 19 мм), оказалось недостаточно для изменения режима отказа от сдвига на изгиб доминирует основанные о прочностных расчетов приведены в формуле. (1) к (3).
После колонке разделов (сверху и снизу) были прикреплены к плите с использованием восемь болтов, углепластика стремена были установлены по укреплению связи регионов Образцы A4-S и B4-S. Под давлением воздуха была использована для мусора чистить, начисленные из плиты движения и колонки фиксированы. Волоконно полосы были затем разрезается до нужной длины и ширины от рулона фонда углеродного волокна ткани. Углепластика полосы 19 мм были использованы в качестве стремена для модернизированного образца, которая требует двух слоев углепластика в отверстие в плите. Отверстия были созданы перед заливкой использования поливинилхлорида (ПВХ) труб в указанных структур вокруг возможного плиты колонки связи области. Из двух частей эпоксидной был стройным и смешанные. После пропитки CFRPs с эпоксидной смолой, углепластика полосы были сплетены из одного отверстия рядом с закрытой формой стремян петли (рис. 4). Для развития силы полос углепластика, углепластика материала 152 мм в длину оказалось перекрыто при построении стремян (рис. 4). Углепластика стремена разрешили лечить минимум за 3 дня до начала испытаний ..
Испытательная установка, загрузка протокола и приборы
Схема испытания установки показана на рис. 5. Тяжести нагрузки был применен к каждой особи помощью гидравлического домкрата и нагрузки сопровождающим. Нагрузка от собственного веса около 90 кН был применен для моделирования связи подвергается поперечная сила, равная 40% ее потенциала концентрических сдвига штамповки. Боковые смещения были применяться с использованием горизонтального гидравлического привода в верхней части колонки каждого образца и сопротивление со стороны горизонтальной стойки прилагаются.
Боковые протокола смещения (рис. 6), модифицированная версия ACI T1.1-01/T1.1R-01 ", критерии приемлемости для моментов Рамки на основе структурных тестирование". 27 Три полностью отменил перемещения циклы, применяемые к каждому образцу дрейф от соотношения 0,25 до 6%. Два полностью отменил циклы, применяемые к каждому испытательного образца при достижении дрейфа отношение 6%.
Перед проведением испытаний каждого испытательного образца широко приборами для измерения бокового и тяжесть нагрузки (датчиков), колонки и плиты перемещений (линейные потенциометры), связи и столбцов вращений (Инклинометры) и углепластика штаммов. Тензометры были связаны с углепластика стремена, в вертикальных скважин через слой до заполнения дырок с эпоксидной смолой. Полная информация аппаратуры, тестирования, и результаты могут быть найдены elsewhere.22
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Боковая нагрузка деформационного поведения
Боковая нагрузка по сравнению с дрейфом отношение и к испытанию образцов C-02, C-63, A4-S, и B4-S приведены на рис. 7 до 10. Боковые между историю дрейфа отношение определяется как горизонтальное смещение верхней колонке по отношению к нижней колонке, разделенный по высоте колонны. Грузо-деформационные характеристики образцов для испытаний, включая предельными нагрузками, соответствующую interstory соотношения дрейфа, подключение вращений и деформаций на 20% прочности потери образцов представлены в таблице 2.
Контрольных образцах C-02 и C-63 выставлены пробивая сдвига неудач, которые привели к значительному снижению боковой нагрузки. На дрейфа соотношение примерно 2%, трещины начали открывать и значительное ущемление произошло в боковых участках loaddeformation (рис. 7 и 8). Бетонные начали дробить вокруг колонны базы каждого образца табличке на нижней плите лицо, до штамповки разрушение при сдвиге. Перфорация начало в северной части столба образцов C-63 в дрейф отношение 2,2% и штамповки на южной стороне было пережито в дрейф применяется коэффициент в размере 1,4%. На данный момент, пробивая конуса полностью сформированы. В образце C-02, пробивая начало в северной части колонны в дрейф отношение 2,4% и завершил, когда дрейф коэффициент в размере 2,4% была применена на следующих, южных экскурсии дрейфа.
Когда повышен с углепластика поперечной арматуры, образцы A4-S и S-B4 (рис. 9 и 10), значительное увеличение пластичности и потенциала диссипации энергии по сравнению с контрольными образцами. Обновлен испытательные образцы отображаются те же функции, контроль образцов до 2,5% interstory дрейф, но образцов A4-S и B4-S не испытал неудачи пробивая сдвига в то время как подвергается комбинированному тяжести и боковые нагрузки. Оба обновления образцов устойчивого существенного текучесть стержней арматуры. Прочность трещин на верхней плиты лицом Образцы A4-S и S-B4 открывались все шире, как дрейф экскурсии увеличилось. Увеличение ширины трещин увеличены щипать в петлях нагрузки перемещения гистерезиса при больших соотношениях дрейфа.
Ни один из контрольных образцов выставлены пластичного поведения. Боковая нагрузка дрейфа основу кривые для каждого образца сравнения на рис. 11. Бедных неупругое поведение отображаются образцы C-63 и C-02 был ликвидирован в обновленных образцов A4-S и B4-S. После достижения максимальной боковой нагрузке 41,7 кН, образцов A4-S сохранил 80% от максимальной боковой сопротивление нагрузки до interstory дрейф 8,3% в одном направлении. После первоначального ухудшения прочности, боковой грузоподъемность увеличилась после того, как применяется дрейф 7%, в связи с наступлением упрочнения в арматурного проката стали. Максимальный боковой нагрузки сопротивление образца B4-S был 48,4 кН. После достижения пика боковые нагрузки, образцами B4-S продемонстрировали силу распада 12,5% до углепластика стремя разрыв в самых крайних периметру усиление сдвига произошло на 8,3% interstory дрейфа. Это привело к 41%-ное снижение бокового сопротивления нагрузки на завершение цикла применяется дрейфа.
Увеличение бокового сопротивления нагрузки на образец модернизированного теста 52% больше, чем C-02 для испытания образцов A4-S, и 77% больше, для испытания образцов B4-S. Частично это увеличение может быть связано с горизонтальной компоненты стремена углепластика связанных на плите поверхностного натяжения, действующих как изгиб арматуры.
Момент вращения по сравнению с поведением
Момент вращения по сравнению с поведением опытных образцов C-02, C-63, A4-S, и B4-S приведены на рис. 7 до 10. Как отмечалось ранее, как контроль образцов C-63 и C-02 опытных неудачи сдвига штамповки. Перфорация разрушение при сдвиге начала на совместном вращения 0,019 радианах и завершено в 0,011 радианах в следующем цикле нагрузки для образцов C-63. Это соответствовало несбалансированным минуты 34 и 25 кН-м, соответственно. Для образца C-02, пробивая разрушение при сдвиге на начало 0,023 радианах и завершено в 0,017 радиан в следующем цикле, что соответствует применяется минуты 38,6 и 24 кН-м, соответственно.
Модернизированный Образцы A4-S и B4-S достигается больший вращательный потенциал не нарушая в двух направлениях сдвига из-за дополнительного усиления сдвига углепластика. Максимальное зарегистрированное вращения соединения для образца A4-S был 0,06 рад. Нет данных может быть записана после этого вращения, поскольку показания документы были насыщенными. После инструмент неисправности произошло еще три дрейфа циклы были применены в ходе испытания. Образцы B4-S имеет максимум вращения связи 0,067 рад до разрыва нити углепластика произошло. Активизацию совместного вращательного потенциала позволило продольной арматуры для того чтобы деформировать и в неупругих диапазоне, что позволило дальнейшего диссипации энергии.
Несбалансированное основу минуту кривых вращения для испытания образцов приведены на рис. 11. Для контроля образцов C-63 и C-02, пробивая разрушение при сдвиге начала на южной стороне колонки на поворотах 0,019 и 0,023 рад, соответственно. Оба обновления отображаются образцы пластичного поведения во время испытания, о чем свидетельствует стабильный гистерезисных ответ наблюдаемой в ходе испытания (рис. 9 и 10). Образца A4-S выдержал максимального момента 63 кН-м. В ходе испытания, модернизации образцов A4-S выставлены 20% падение потенциала несбалансированного момента вращения 0,042 рад, но образцов A4-S сохранить его неуравновешенный момент потенциал для остальных боковых экскурсии дрейфа (рис. 9). Образцы B4-S выдержал крупнейших несбалансированным момент в кабинете, равной 73 кН-м, уменьшилось на 42% после разрыва стремя углепластика произошло.
Углеродные волокна армированной полимерной штаммов
В таблице 3 представлены углепластика деформации сдвига на различных периметров подкрепление для повышения качества образцов A4-S и B4-S на различных этапах загрузки. Углепластика измерения деформации для этих двух образцов показал сходные характеристики. Углепластика стремена расположен на первом два периметров произошли значительные деформации примерно до 2,5 цикл дрейфа%. Этот уровень соответствует деформации штамповки провал контрольного образца. За снос уровне примерно 3%, углепластика штаммов на первых двух периметров снизилась, и вертикальные деформации сдвига на укрепление периметров 5д / 4 и 7D / 4 от колонны начали расти. Это указывает на то, что углепластика стремена на два первых периметру были активированы при наклонной трещины перешли эти стремена в дрейф соотношение примерно 2,5%. Помимо этого дрейфа уровне, за счет образования дополнительных наклонных трещин пересечения последние два углепластика периметров, углепластика вертикальной ноги в первые два периметров выгружен. Одновременно CFRPs на последних двух периметров начала проведения значительных сил.
Эти результаты показывают, что вклад стремена углепластика расположен в первые два и последние два периметров состоялась в разное время и величин, пробивая критической зоны был перенесен от связи области. Максимальный вертикальный штаммов углепластика были 0,0017 и 0,0032 для образцов A4-S и B4-S, соответственно. Эти записанные штаммы показывают, что грузоподъемностью от углепластика вертикальной ноги были использованы до примерно 25% от конечной потенциала в одноосном растяжении. Из углепластика разрыв произошло по углам внешнего усиление сдвига с образцами B4-S, можно сделать вывод, что более высокие, чем штаммы, измеренные вдоль вертикальной ноги были опытные в местах концентрации напряжений ..
Количественное сравнение образцов ПОКАЗАТЕЛИ
Определения
Постоянной основе количественной оценки поведения образца устанавливается для оценки сейсмической выполнение контроля и модернизированных образцов. Перемещения и вращательного факторы пластичности ( используется для исследования сравнительно ответ образцов. Рисунок 12 определяет вязкость параметры, используемые для оценки поведения postelastic опытных образцов в исследовании. Все пластичности параметров определения, используемые в данном исследовании были определены Ehsani и Wight.28
Перемещение и вращательных факторы пластичности 11. Значения 12. Значения Пластичности параметры, используемые в данном исследовании, определяется как отношение
Перемещения и вращения соотношения пластичности N ^ югу 12. Эти параметры также определяется с помощью кривых основу из рис. 11. Значения N ^ югу ( Рассмотрим два соотношения пластичности представлены как для боковой нагрузки и перемещения данных несбалансированного момента вращения. Значения N ^ ^ к югу Общая перемещения и вращения соотношения пластичности? ^ ^ К югу
В этом исследовании, два индексы используются для количественного определения количества энергии, рассеянной в плите колонке каждой особи связи в течение каждого цикла дрейфа: работы ущерб показатель W и энергии ущерб индикатор работы Е. показатель отражает работу, проделанную в испытательного образца, применяемыми боковые нагрузки. Уравнение (4) определяет ущерб работы индикатора.
... (4)
где V ^ ^ к югу Макс является средним V ^ зир югу ^ Макс ^ и V ^ SUP - ^ ^ к югу Макс ^; ш к югу ^ я ^ энергия рассеивается в I-й цикл дрейфа (рассчитанная на площадь о-го цикла нагрузки перемещения) ^ ^ ^ я к югу и является средним K ^ зир югу ^ я ^ и К ^ SUP - ^ ^ к югу я ^ (рис. 12). Рабочий ущерба исчисляется по совокупным циклов дрейфа до 20% потерь от максимальной боковой нагрузки W югу ^ 80 ^ и для общего числа циклов дрейфа в тестовом югу W ^ г ^.
Энергии рассеивается в слое колонки соединения несбалансированным момент представлена E энергии ущерб показатель определен в формуле. (5).
... (5)
где М ^ ^ к югу Макс является средним M ^ зир югу ^ Макс ^ и M ^ SUP - ^ ^ к югу Макс ^; е ^ ^ к югу я энергия рассеивается в плите-связи в колонке-го дрейфа цикла; 12; SUP - ^ ^ 1 к югу ^; S ^ ^ я к югу является средним S ^ зир югу ^ я ^ и S ^ SUP - ^ ^ к югу я ^ б ^ о ^ к югу является ACI 318-02 критических периметру расположены г / 2 от колонны лицо и г является плиты эффективной глубины.
Боковые параметров нагрузки перемещения пластичности
После упругой деформации боковых поведение нагрузки испытанных соединений плиты колонки значительно улучшились при обновлении использованием углепластика стремена. Об этом свидетельствуют боковой пластичности нагрузки и деформации, параметры приведены в таблице 4. Фактор бокового смещения пластичности и модернизированных образцов два раза выше, чем контроль образцов C-02, когда "толкнул" в южном направлении. Когда образец "затягивается" в северном направлении, пластичность фактор образца B4-S снизился до 1,75 раз выше, чем C-02 из-за разрыва углепластика. Эти измерения вязкости, однако, отметил, что как обновление образцы имели стабильный нисходящей ветвей, и что они понесли значительные неупругие деформации без потери прочности.
Аналогичная картина была обнаружена в совокупный параметров соотношения пластичности. Образцы A4-S и S-B4 оба соотношения пластичности N ^ югу Образца A4-S был эквивалентный N ^ ^ Пластичности соотношения N ^ ^ к югу
Работы ущерб показателей W ^ ^ 80 к югу до W ^ ^ т к югу более чем в три раза для испытания образцов A4-S и S-B4 контроль над образцами C-02. Это свидетельствует о диссипации энергии характеристик тестовых образцов A4-S и B4-S были гораздо выше, чем у контрольных образцов. Кроме того стремена углепластика сдвига увеличить прочность на сдвиг перфорации Образцы A4-S и B4-S. Это позволило обновление образцов для поддержания значительные боковые неупругих деформаций. Большие петли гистерезиса loaddeformation поэтому генерируется потому что больше энергии поглощается из боковых нагрузок, действующих на обновление образцов. Образцы A4-S и S-B4 рассеялись почти такое же количество энергии в общей боковой нагрузки. Диссипации энергии характеристик образцов A4-S, однако, несколько лучше, потому что соединение обновления A4-S поддерживает 80% от боковой несущей способности в течение срока испытания.
Несбалансированное параметры момент вращения пластичности
Несбалансированное пластичности момент вращения параметров, приведенных в таблице 4 показывают, что модернизация плоских плит колонки соединения с использованием углепластика стремена значительно увеличил емкость неупругих вращения пластинки колонки связи. Вращения пластичности факторы представлены в таблице 4 показывают, что как обновление образцы имели более двух раз неупругих вращательных потенциала контрольных образцах. Совокупный соотношения пластичности N ^ югу Образцы B4-S имеет N ^ ^ к югу Образца A4 S-демонстрировали наибольший кумулятивный показатель количественно пластичности, где N ^ ^ к югу Это показывает, что образцы A4-S имеет преимущественную диссипации энергии и деформационных характеристик.
Полная энергия, рассеиваемая в связи региона модернизированного образца испытание было значительно больше, чем в контрольных образцах. Рассчитаны энергии ущерб показатель был на 8,5 раза больше для образцов B4-S по сравнению с образцами C-02. Для образца A4-S, этот показатель увеличился до 10 раз. Энергии ущерб параметр может быть одним из важных параметров пластичности, которые могут быть использованы для количественной оценки сейсмической производительность образцов A4-S и B4-S. Это потому, что энергия, рассеиваемая в связи региона модернизированных образцов теста от 8 до 10 раз больше, чем энергия, рассеиваемая контрольных образцах. С другой стороны, превосходные характеристики модернизированного суставов может быть определена по энергии ущерб показатели, которые на порядок больше, чем в контрольных образцах.
Жесткость деградации
Жесткость деградации испытаний образцов представлены на рис. 13. Первоначальный боковой жесткости испытаний образцов B4-S оказался 3% больше, чем в контрольной образцов C-02. Таким образом, дополнительные стремена углепластика имели незначительное влияние на первоначальный поперечную жесткость исследуемых образцов в данном исследовании.
Что постепенно увеличивается неупругих циклов деформации, модернизированные образцы тест выставлены больших боковых значения жесткости по сравнению с контрольными образцами. Поперечную жесткость контроля образцов C-02 и C-63 быстро деградирует в каждой прикладной дрейфа циклу до штамповки сдвига неудач произошло. Несмотря на то, низкая начальная жесткость, боковые распада жесткость образца A4-S снизился по сравнению с каждым контрольного образца в дрейф применяется коэффициент в размере 1,5%. Образца A4-S отображается стабильной гистерезисных ответ с постепенной деградации жесткость при больших циклов неупругих деформаций. Жесткость распада образца B4-S параллельно образцов A4-S, но образцов B4-S был несколько больше жесткости на протяжении всего испытания.
Боковой жесткости деградации каждого образца коррелирует с суммы ущерба, причиненного в связи региона. Боковая жесткость Образцы A4-S и B4-S не ухудшаются, так быстро, как контроль, так как образцы углепластика стремена предотвратить образование крупных трещин и связанных с ними ущерба в совместной регионе. Крекинг произошло в связи региона модернизированных образцов, однако, трещины распространяются через отверстия в плитах по лицу плите колонки, перпендикулярной направлению нагружения. Трещины распространяются по всему связи региона, которые в конечном итоге привело к перфорации разрушение при сдвиге. Модернизированных образцов, A4-S показали минимальный ущерб в связи региона.
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Основной целью исследования было изучение реакции внутренних железобетонных соединения плоских повышен с стремена углепластика для моделирования сейсмических нагрузок. Испытания образцов в исследование были включены плоских плит разработана в соответствии с МСА 318-6324 и 318-0223 ACI требований и две плоские соединения дополненную стремена углепластика расположены радиально вокруг slabcolumn интерфейс. Основываясь на результатах исследования, можно сделать следующие выводы сделал:
1. Применение углепластика стремена в радиальных структур вокруг slabcolumn соединения плоских структур структурно приемлемый метод модернизации связи для сейсмических условий погрузки. Обновление результатов метода значительного увеличения деформации потенциала путем устранения сбоев штамповки сдвига без существенного влияния на жесткость соединения. Предлагаемого метода выгоды от материальных преимуществ FRPS такие, как высокое отношение прочности к весу и легкости применения на местах. Будь стали или FRPS используются в качестве после установленного для укрепления стремена, бурение плиты необходимо, которая может быть трудоемким процессом. Таким образом, оптимизируя количество дырок и FRP стремя слоев требуется в связи важно, когда количество плит колонки связей в плоской структурой пластины должно быть обновлено;
2. Обновление дизайна испытанных образцов проводилось при помощи ACI 318-02 положения по перфорации прочность на сдвиг. Номер периметров углепластика была выбрана такая, что прочность на сдвиг перфорации области за пределами зоны сдвига армированных было достаточно, чтобы позволить связи, для достижения их изгиб потенциала. Сумма FRP использоваться как стремя ноги был определен на основе конкретного срока вклада приведены в ACI 318-02 и эффективного предел деформации за тот вклад, FRP. Процесс проектирования при подготовке опытных образцов было установлено, обеспечить пластичного отказов;
3. Обновление плиты столбцов соединения с использованием углепластика стремена значительно увеличилось дрейфа потенциала соединения. Результаты тестирования показали, что модернизированные образцы имели рост боковых потенциала дрейф примерно в три раза выше, чем у контрольного образца без каких-либо укрепления. Следует отметить, что эти соотношения дрейфа достигнутые обновление образцов являются нереальными, если они по сравнению с кодом пределах разумного уровня и дрейфа в реальном плоских структур. Если этот метод модернизации плиты столбцов соединения может привести к крупным interstory возможности дрейфа в то время как подвергается большим нагрузкам тяжести, однако, выполнение этих обновлен соединения должны быть адекватными в менее жестких условиях;
4. Способность соединения вращения модернизированного испытательные образцы была также улучшена с добавлением стремена углепластика. Увеличение вращательной мощностью более 200% было отмечено в тесте образцов B4-S. Образца A4-S был проведен анализ роста вращательных и мощностью от 130%, которые были ограничены насыщением показания вращения инструментов. Считается, что если вращение инструментов смогли записать данные на протяжении всего теста, увеличение в связи вращения потенциала образцов A4-S будет аналогичной B4-S;
5. Укрепление районе, прилегающем к колонке лица переложил критических периметру плиты-соединения модернизированных образцов, которые помешали штамповки разрушение при сдвиге и позволило этих образцов для того чтобы деформировать неупруго в стабильной основе. Это было подтверждено с измеряемой деформации углепластика и наблюдается углепластика вклад в выполнении чрезмерных поперечных сил и
6. Обновлен испытательные образцы рассеивается значительно больше количества энергии, чем контрольные образцы. Энергии ущерб индикатор показал наибольший прирост будет от 8 до 10 раз больше для обновления испытательных образцов, чем соответствующий образец контроля. Работы ущерб показатель модернизированного образца теста примерно в четыре раза выше, чем образца без каких-либо обновления. Как совокупный перемещения и вращения отношения пластичности увеличилась от 3 до 4 раз выше, чем у контрольного образца и перемещения и вращения факторов пластичности были от 2 до 3 раз больше, чем образец испытания без каких-либо укрепления.
Авторы
Этот исследовательский проект был проведен в Phil М. Ferguson зданий и сооружений лаборатории в Университете штата Техас в Остине, Остин, Техас Авторы благодарят за финансовую поддержку Национального Научного Фонда (CMS 0301395). Выводы и мнения, высказанные в настоящем документе, являются мнениями авторов в одиночку.
Нотация
Ь к югу о = критических периметру расположен д / 2 от колонки лицо
Ь SUP о ^ ^ о ^ к югу = критическая периметру расположен д / 2 от внешней поперечной арматуры
с = расстояние от центра к колонке критической секции
DR ^ подпункта 80 = interstory отношение дрейфа на 20% потерь от конечной силу
DR ^ к югу и ^ = interstory отношение дрейфа в конечной боковой силы
D = плиты эффективная глубина
E = энергии ущерб индикатор
E ^ югу FRP = модуль упругости FRP
J ^ SUP о = свойство критической секции расположен д / 2 от внешней поперечной арматуры
K = поперечную жесткость (сила / перемещения)
M ^ ^ ^ SUP к югу и ^ = положительную емкость момент плит в пределах считается эффективная ширина
M ^ SUP - ^ ^ к югу и ^ = отрицательный потенциал момент плит в пределах считается эффективная ширина
M ^ югу ип = несбалансированного момента
N ^ к югу
N ^ к югу
S = поперечную жесткость (момент / вращения)
S = Расстояние между ног FRP стремя
V = боковая нагрузка
V ^ к югу г = тяжести сдвига
V ^ к югу и ^ = конечной боковой силы
V ^ к югу с = конкретные прочности на сдвиг перфорации даны на МСА 318-02
V ^ SUP я = среднее напряжение сдвига, при критической секции расположен д / 2 от колонки лицо
V ^ о ^ SUP = среднее напряжение сдвига, при критической секции расположен д / 2 от поперечной арматуры, самый дальний от центра
W = работы ущерб индикатор
Ссылки
1. Хокинс, М., "Прочность на сдвиг плит с поперечной арматуры", Shear из железобетона, SP-42, т. 2, Американский институт бетона, Фармингтон, штат Мичиган, 1974, с. 785-816.
2. Seible, F.; Гали, А. и Дилгер, WH ", собранном Shear арматурный для плоских пластин", ACI ЖУРНАЛ, Труды V. 77, № 1, январь 1980, с. 28-35.
3. Хансон, NW, и Хансон, JM, "Shear и момент передачи между бетонных плит и колонн," Journal, СПС исследований и разработок Лаборатории, V. 10, № 1, 1968, с. 1-16.
4. Ислам С., и парк, Р., "Тесты по Слэб-Column Связи с Shear и несбалансированного изгиб," Журнал структурного подразделения, ASCE, В. 102, № 3, 1976, с. 549-568.
5. Гали, A.; Elmasri, М. З. и Дилгер, W., "штамповки плоских пластин при статических и динамических горизонтальных сил" ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 73, № 10, октябрь 1976, с. 566-572 .
6. Моррисон, Д.; Hirasaqa, L.; и Sozen, MA, "Поперечная-Load Испытания R / C Слэб-Column соединений," Журнал структурного подразделения, ASCE, V.109, № 11, 1983, с. 2698 - 2714.
7. Zee, HL, а Мол, ДП, "Поведение интерьера и экстерьера плоские связности плиты, подвергнутого неупругого Восстановление нагрузки," Доклад UCB/SEEM-84/07, Департамент строительства, Калифорнийский университет, Беркли, Калифорния, 1984.
8. Пан А., Мол, ДП, "Железобетонные плоские пластины под боковой загрузки: экспериментальное исследование в том числе двухосных эффекты," Доклад UCB/EERC88/16, Инженерного колледжа Калифорнийского университета в Беркли, Калифорния, 1988.
9. Дилгер, W., и Цао, H., "Поведение Слэб-Column соединения при обратном циклического нагружения," Материалы, второй Международной конференции высотных зданий, Китая, 1992.
10. Робертсон, IN, и Дуррани. А.Дж., "сейсмической реакции соединения в неопределенных плоской плиты Сборки," Структурные исследования на Райс, доклад 41, Департамент строительства, Университет Райс, Хьюстон, Техас, 1990.
11. Дуррани, AJ, а Du Ю., "сейсмостойкости Слэб-Column соединения в существующих неподатливый жилых домов плиты", технический отчет NCEER-92-0010, Государственный университет Нью-Йорк, Буффало, штат Нью-Йорк, 1992.
12. Хван, SJ, а Мол, ДП, "Экспериментальное исследование пластинке сооружений в вертикальных и горизонтальных нагрузок," Доклад UCB/SEEM-90/11, Департамент строительства, Калифорнийский университет, Беркли, Калифорния, 1993.
13. Luo, Ю.; Дуррани, A.; и Конт, J., "Сейсмическая оценке надежности существующих R / C плоский плиты здания," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 121, № 10, 1995, с. 1522-1530.
14. Hueste, MBD и Wight, JK, "Нелинейная Штамповка Shear Отказ модель внутренних дел Слэб-Column соединений," Журнал строительной техники, ASCE, В. 125, № 9, 1999, с. 997-1008.
15. Мол, JP; Крегер, ME, и Леон Р., "Background, чтобы рекомендации по проектированию железобетонных плит-Column соединения", ACI Структурные Journal, В. 85, № 6, ноябрь-декабрь 1988, с. 636-644.
16. Мартинес-Cruzoda, JA; Qaisrani, а Мол, ДП, "Пост-напряженной пластинке Слэб-Column соединения, подвергнутого сейсмическая нагрузка", Труды, Пятый США по национальной конференции по сейсмостойкого строительства, т. 2, Чикаго, штат Иллинойс, 1994, с. 139-148.
17. Farhey, DN; Адин, MA; и Yankelevsy, DZ, "Отремонтированные RC плоская плита-Column подключения Subassemblages под боковой погрузки," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 121, № 11, 1995, с. 1710-1720.
18. Ebead, У. и Марзук, H., "Укрепление двустороннего плиты под действием момента и циклические Идет загрузка", ACI Структурные Journal, В. 99, № 4, июль-август 2002, с. 435-444.
19. Эль-Salakawy, EF; Полак, MA; и Soudki, К., "Новые Shear Укрепление Техника для бетонных плит-Column соединения", ACI Структурные Journal, В. 100, № 3, май-июнь 2003, с. 297-304 .
20. Hassanzadeh Г., Sundqvist, H., "Укрепление мост плиты на колоннах," Nordic конкретных исследований, В. 1, № 21, 1998.
21. Binici, B., и Байрак О., "штамповка Shear Усиление железобетонных плоских пластин Использование CFRPs" Журнал строительной техники, ASCE, В. 129, № 9, 2003, с. 1173-1182.
22. Старк, A., "Сейсмическая Модернизация плоских плит-Column соединения с использованием углеродного волокна Железобетонная Полимерные стремена," MS Диссертация, Университет штата Техас в Остине, август 2003, 233 с.
23. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 443 с.
24. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования к железобетона (ACI 318-63)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1963, 144 с.
25. Робертсон, В; Каваи, T.; Ли, J.; и Эномото B., "Циклические испытания плит-Column Соединения с поперечной арматуры", ACI Структурные Journal, В. 99, № 5, сентябрь-октябрь 2002, с. 605-613.
26. Binici, B., "штамповка Shear Усиление железобетонных плит с использованием волоконно Железобетонная полимеров", Кандидатская диссертация, Техасский университет в Остине, Остин, Техас, 2003, 279 с.
27. ACI инноваций Целевая группа 1 и соавторы, "Критерии приема на момент Рамки на основе структурных Тестирование (ACI T1.1-01) и комментарии (T1.1R-01)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2001, 17 с.
28. Ehsani, MR, и Wight, JK ", конфайнмента стали требования к связи в ковкого Рамы," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 116, № 3, март 1990, с. 751-767.
Андрей Старк, структурных и инженера-конструктора на Weidlinger Associates, Inc, Нью-Йорк, NY. Он получил степень бакалавра в области гражданского строительства из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, Миссури, и его MSE из Техасского университета в Остине, Остин, Техас Его научные интересы включают в себя разработку системы плоских пластин и оценки существующих структур.
Борис Binici является преподавателем в департаменте строительства, Ближневосточный технический университет, Анкара, Турция. Он получил степень бакалавра в области гражданского строительства из Ближневосточного технического университета, и его MSE и докторскую степень строительной техники из Техасского университета в Остине. Его исследовательские интересы включают механики из железобетона и волоконно-армированные полимерные приложений для укрепления бетонных конструкций.
Входящие в состав МСА Огузханского Байрак является доцент кафедры гражданского строительства в Университете штата Техас в Остине. Он является членом комитета ACI 341, сейсмостойкость железобетонных мостов, а также является председателем Совместной ACI-ASCE Комитет 441, железобетонных колонн. Его исследовательские интересы включают выполнение проектирования на основе железобетонных членов и структур, в частности, колонны; неупругих выпучивания арматуры в бетонных колонн, ремонт и модернизация бетонных конструкций с волоконно-армированные полимеры, а также стойки и галстук моделирования.