Аналитическая модель для прогнозирования Штамповка Прочность на сдвиг из волокнита железобетонных плоских плит
Использование армированных волокном полимера (FRP) подкрепление на практике, особенно там, где коррозии стальной арматуры имеет значение, во многом сдерживается отсутствием рациональной теоретический метод анализа для прогнозирования прочности конструкционных элементов, особенно плоские плит и мост палубы, сделанный с FRP-монолитного железобетона. Это исследование призвано оценить потенциал пробивая сдвига внутри FRP армированные плиты столбцов соединения без поперечной арматуры. Метод основан на простой аналитической модели, разработанной авторами для армированных бетонных плит с обычной стали. Последствия FRP модуль упругости, предел прочности при растяжении и ценных бумаг, особенности, которые существенно отличаются от тех, стали, были включены в существующие модели. Предсказания предложенной модели для FRP-армированные плиты затем сравниваются с результатами испытаний получены из 28 плит недавно сообщалось в литературе. Сопоставления показывают хорошее согласие между предсказанными и экспериментальными значениями.
Ключевые слова: волоконно-армированные полимерные; сдвига потенциала; плиты столбцов соединения.
(ProQuest-CSA LLC: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Квартира плит армированных стальной арматуры, распространенная форма строительства решительно выступает по многим причинам, могут пострадать, а внезапной и катастрофической типа аварии из-за эффекта сдвига штамповки. Предел прочности таких плит, поэтому, часто определяется нагрузкой пробивая сдвига, который, как правило, меньше нагрузка на изгиб провал. Существующие опубликованных исследований по оценке прочности на сдвиг перфорации усиленные сталью плиты можно разделить на две категории. Первая категория включает в себя разработку эмпирических уравнений, которые основываются на экспериментальных данных по опертой плиты, а во второй категории, существует несколько теоретических анализов, которые были предложены различными исследователями на основе различных моделей. Теоретических моделей, предложенных в литературе включают Александра и Симмондс, 1,2 на основе фермы и полосы моделей; Бажант и Цао, 3, касающиеся плит обращению со стороны перелома анализа; Гонсалес-Vidoza и др.., 4, где плиты анализируются численными методами; Холлгрен, 5 лет, которые изменили механическую модель Киннунен и Nylander6; Салим и Себастьян, 7 занимающихся плитами обращению со стороны теории пластичности и, наконец, произведения авторов, чьи 8,9 модель основана на сдвиге момента взаимодействия ..
Армированных волокном полимера (FRP) стержней в настоящее время предлагается в качестве арматуры для железобетонных структурных (RC) балки, плиты, и мост палубы, особенно там, где воздействие коррозии стали на их долговечности и безопасности вызывает серьезную озабоченность. Экспериментальные данные из плиты колонки соединений показывает, что механические свойства укрепление FRP может сильно сказываться на некоторых аспектах их структурных behavior.10-18 По сравнению со стальными, FRP арматура хрупких линейных упругих ответ ниже модуля упругости и, главным образом, , различные характеристики связи. Кроме того, важно отметить, что FRP бары анизотропных характер и могут быть изготовлены с использованием различных методов, что приводит к различным значениям этих механических свойств.
Недавно, пробивая сдвига результатов испытаний плиты столбцов соединения усилены с барами FRP или две мерные сетки, сообщили Ахмад и др. al.10 (трехмерные сетки), и др. Banthia., 11 Matthys и Taerwe, 12,13 Эль- Гандур и др.. ,14-16 Zaghloul и Razaqpur, 17 и др. Оспина al.18 FRP материалов, используемых в этих испытаний стекла FRP (GFRP), углерод FRP (углепластика), а также смесь из стекла и углерода FRP (HFRP ). Большинство из них исследователи также разработали подходы интеллектуального сопротивления сдвигу армированных плит с арматурой FRP. Эти предлагаемые уравнений эмпирическим и основывается главным образом на различные прогнозы код для армированного плиты, в которых соотношение арматуры заменяется эквивалентной отношение FRP за счет нижней упругой жесткости стержней FRP. Другие эмпирические уравнения, ввести коэффициенты уравнений код, чтобы адекватно описать тенденцию имеющихся данных испытаний FRP. Кроме того, два теоретических подходов, предложенных Matthys и Taerwe12, 13 и др. Оспина al.18 на основе механической модели, предложенной Hallgren5 и полоса модели благодаря Александру и Симмондс, 2, соответственно, оба из которых описывает поведение штамповки армированного интерьера связи плиты колонки.
Опять же, предлагаемые изменения этих моделей внимание главным образом для различных механических свойств укрепление FRP. Всеобъемлющего обзора на надежность вышеупомянутых интеллектуального уравнений, эмпирического и теоретического, о результатах испытаний для FRP-армированные плиты можно найти в Оспина др. al.18.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эта статья представляет собой простой и надежной основы для штамповки силы сдвига анализ плиты армированные со встроенными FRP бары или сетки. Уникальность модели в том, что она основана на модели, разработанной для плит RC стальной арматуры. Таким образом, документ, по сути, представляет собой единый глобальный подход к анализу плит RC неудачу в пробивая сдвига независимо от того, арматура сталь или FRP. Модель, представленная здесь включает в себя все свойства соответствующих инженерных материалов FRP, и не содержат каких-либо эмпирических коэффициентов подходят результатов испытаний, за исключением количественной оценки связей между поведением FRP арматуры и бетона, которые нуждаются в дополнительном исследовании в структурном контексте. Хорошо согласуются между предсказанными и опубликовал результаты тестов охватывает большое количество переменных, которые влияют штамповки сдвига должна дать уверенность и надежность для инженеров и дизайнеров в использовании FRP армирования плиты столбцов соединения.
Аналитической модели для STEEL армированные плиты
При анализе для стальных армированных плит, 8 конечной пробивая сдвига потенциала считается регулируется момент сдвига взаимодействия двух критических секций трещин сдвига и на изгиб, как показано на рис. 1. Провал считается осуществленной в зоне сжатия выше критической наклонной трещины и изгиб при предельном VC напряжения сдвига равна прочности расщепления бетона. Нагрузки пробивая неспособность к югу V ^ и ^ Затем приводится by8
V ^ к югу и ^ = т. V ^ с ^ к югу. Ь к югу р. X. cot
где предельное напряжение сдвига в зоне сжатия, связанные с куба силы F ^ ^ к югу у.е., дается
V ^ к югу с ^ ^ = 0.27f к югу у.е. ^ ^ SUP 2 / 3 ^ (2)
где т коэффициент, равный 1,00 и 0,80 для normalweight и легкого бетона, соответственно, и
cot
Предполагается, в анализе, что ни совокупные силы блокировки развиваться на конечной стадиях загрузки, и что действия стали дюбель, которые трудно оценить, объясняется с помощью большего контроля периметра Ь р к югу от колонны лица определяется BS 8110-9719
Ь к югу р = 4с 12d (4)
где с диаметром или стороной ширину столбца незавершенная и г является эффективная глубина плиты. Критической периметру прямоугольной, независимо от формы и столбца находится в 1.5D от колонны лицо.
Сдвига изгиба взаимодействия регулирующих разрушающая нагрузка при перфорации сдвига выражается комбинированных нейтральной оси X глубина пластинки
... (5)
что указывает на общее сопротивление конкретные зоны сжатия среднее гармоническое X югу ^ S ^, нейтральной оси глубины среза (которая не зависит от свойств материала, сталь и бетон), а X ^ к югу F ^, нейтральной оси глубины изгиба сечения. По сути, X представляет собой совокупный результат сопротивлений, предлагаемых сдвига и изгиба разделы в каждой ортогональной направлении. X ^ S ^ к югу и к югу X ^ ^ е задаются
X ^ югу ы = 0.25d (6)
... (7)
где . Коэффициент К ^ ^ 1 к югу означает эквивалентное прямоугольное сжимающие напряжения блока параметров BS 8110-97.19 эффективности такой постановке X, X ^ S ^ к югу, и к югу X ^ ^ е полностью проанализировать и изложить в Theodorakopoulos и Swamy. 8 В следующем разделе, расчет X ^ ^ е югу рассматривается более подробно, потому что это единственная величина в уравнении. (1), через величину X, которая отражает вклад арматуры с возможностями пробивая сдвиг пластины.
Глубина армированного изгиб разделе
Расчет нейтральной оси глубины армированного изгиб разделе следует классической итерационные процедуры с использованием уравнений равновесия и условия совместимости, а также осуществляется на основе конкретных сжимающие напряжения блока определено в BS 8110-97,19 в то время как на растяжение и сжатие Поведение стальной арматуры упрощается, как показано на рис. 2, по-прежнему приходится эффект упрочнения.
Исходя из вышеприведенных предположений, уравнений, которые управляют силы изгиба разделе, в отсутствие сжатия арматуры, рассматриваются как
... (8а)
... (8b)
где
F ^ югу ы = ^ E
и
F ^ югу ы = ^ E
Ранее, E и E1 модуль упругости и модуль уступая после, соответственно, арматуру (рис. 2) и Таким образом, подставляя. (9а) и (9b) в уравнение. (8а)
... (10а)
... (10b)
Она была показана в номер 8, что для плиты с заданными е ^ ^ к югу у.е. и / ^ у ^ к югу значения, существует стали отношение подпункт е ^ равны, то есть X ^ югу ы = X ^ югу е = 0.25d. Такая плита называется характеристикой плиты. Кроме того, на основе уравнения. (8b), и потому, что
а величина (10b), дается
... (12)
Нормализация значения (10) по отношению к
... (13а)
... (13b)
Рисунок 3 наглядно показывает уравнение. (13а) и (б), то есть изменения нормированного значения стали деформации для двух значений доходности стали деформации Значения Видно, что связь между для целого ряда Этот вывод справедлив и при более широкий спектр значений Следует также отметить, что кривые на рис. 3 имеют физический смысл, даже при значениях При условии, что уравнение.
(13а) и (б) не зависят от е ^ ^ к югу у.е., они могут быть использованы в сочетании с формулой. (5), (7), (9) и (10), чтобы найти влияние повышения стоимости стали отношения от нагрузки пробивая неудачи при одинаковых плиты во всех отношениях, за исключением подпункта отношение (10), но это выходит за рамки этого документа ..
ПРОЕКТ аналитической модели для плит с FRP УКРЕПЛЕНИЯ
Сравнения в пробивая поведения стали и FRP плит
Инженерная модель для прочности на сдвиг перфорации армированного связи плиты толщи, представленные ранее, 8 используется здесь в качестве основы для прогнозирования результатов испытаний армированных плит с барами FRP или сетки. Цель такого подхода состоит в сохранении простой вид уравнения. (1) и, следовательно, определить и включить в модель необходимые изменения в связи с использованием подкрепления FRP вместо стали. С этой целью сравнения в пробивая поведении армированного и FRP-армированные плиты, на основе экспериментальных данных, кратко представлены и обсуждены.
Перфорация нагрузки
Matthys и Taerwe, 12,13 в систематическое исследование этого вопроса, сообщил, что в FRP плиты усилена за аналогичный прочность на изгиб, как стальные армированные плиты ссылки, полученные нагрузки пробивая провал был значительно меньше. FRP плит, однако, разработан с аналогичным изгибной жесткости, как усиленные сталью плиты, была штамповка нагрузка сопоставима с ссылкой стальную плиту. Кроме того, Оспина al.18 др. показали, что при том же соотношении укрепления был использован, пробивая силы FRP армированные плиты значительно меньше по сравнению с армированного ссылка плиты. В целом, снижение нагрузки провал штамповка FRP плиты, когда по сравнению с исходной стальную плиту, от 55 до 75% можно отнести к 1), что способствовало дюбель действий по укреплению FRP является относительно небольшим по сравнению с дюбель действий из-за стальной арматуры в пересчете на площадь, в связи со снижением прочности и жесткости подкрепления FRP в поперечном направлении, и 2), что изгиб трещины области (от напряжения стороны в сторону сжатия зоне панели) глубже в случае FRP плита с аналогичной силы, усиленные сталью ссылка плиты ..
Следует также отметить, что один из главных выводов, сделанных Matthys и Taerwe12 13 является сильное взаимодействие между изгибных и сдвиговых эффектов для всех испытанных плит FRPreinforced. Этот вопрос был также проверить их аналитического подхода.
Поверхность разрушения
Экспериментальные данные из испытания FRP-армированные плиты показывает, что поведение штамповки на провал аналогично армированного перекрытия. Перфорация происходит, в большинстве случаев, хрупко и развитых конуса провал простирается от края до колонки растяжение поверхности плиты, где он выступает как окружная трещины на расстояниях от центра плиты сопоставимы с армированного плит. В частности, Matthys и Taerwe12, 13 сообщили, что средний угол конуса провал 30,7 градусов steelreinforced плит ведения и колебалась от 26,8 до 29,2 градусов FRP армированных плит, это значение становится меньше с уменьшением значения модуля эластичность FRP-подкрепление.
Смычке FRP арматуры и бетона
Качество связи между FRP арматуры и бетона была признана в качестве факторов, способствующих пробивая провал FRP железобетонных slabs.18 С другой стороны, в связи исполнении бар FRP или сетки изменяется значительно в зависимости от проектирования, производства процесса, а также механических свойств баров себя. Связь свойств FRP бары были широко изучалась многими исследователями с помощью различных видов испытаний, чтобы определить поведение связи скольжения и развития эмпирических уравнений для заливки длины.
Для различных подкрепления FRP использоваться в отчетном пробивая сдвига испытания плит, было замечено, что отсутствие связи скольжения происходит вскоре после изгиба трещин или близкое банкротство плиты. Эта неудача связи скольжения, в основном, отвечает за низкой штаммов укрепления, иногда меньше, чем конкретные нагрузки на сжатие стороны slab.16 С другой стороны, Matthys и Taerwe12, 13 сообщили, что это скольжение решетку привело, в Вообще, в менее хрупким пробивая провал. Оспина и др.., 18 определении градиента бар силу, как скорость изменения силы вдоль арматурного проката, сообщил, что, как следствие облигаций скольжения, градиент силы подкрепления FRP было меньше, чем в развитых армированного ссылка плиты с подобным содержанием арматуры. И наконец, внимательно изучить результаты испытаний армированных плит FRP содержание менее сбалансированного соотношения, рассчитанные на основе идеальной связи, показывает, что сила штамповки не контролируется разрыв FRP, как следует.
Теоретические предсказания уравнения для плит FRP
Исходя из вышеприведенных сопоставлений в поведении структурных FRP армированных и железобетонных плит столбцов соединения, предлагается, чтобы интеллектуального уравнения для загрузки пробивая провала плит FRP сохраняет вид уравнения. (1), а уравнение. (3) через (6) остаются точно то же самое для таких плит. В частности, уравнение для интеллектуального FRP-армированные плиты должны вести свои Ь р к критической периметру связанных с перфорацией разрушение при сдвиге, X ^ S ^ к югу, как вклад в сопротивление перфорации среза, независимо от свойств материала, и Кроме того, в формуле. (2) также может быть использован для предельного напряжения сдвига, так как конкретные раздел под нагрузкой не признает, что она усилена, но только опыт напряжений и деформаций. Особенностей FRPreinforcement, однако, должны быть приняты во внимание при глубине FRP изгиб разделе вычисляется. Таким образом, проблема прогнозирования Vuf пробивая силы FRP армированные плиты становится исключительно проблема расчета изгибных нейтральной оси глубины FRP железобетонные секции (X ^ ^ к югу е) ^ е ^ к югу, и, следовательно, расчета комбинированного нейтральной глубине оси (X) ^ е ^ к югу.
V ^ к югу UF = V ^ с ^ к югу. Ь к югу р. (X) ^ е ^ к югу. cot
где
... (14, б)
Глубина зоны сжатия FRP усиленный изгиб разделе
По данным ACI Комитет 440,20 на секционных расчеты для членов FRP на изгиб момент, равновесие сил в сечении рассчитывается исходя из следующих предположений: 1) деформации бетона и укрепление FRP прямо пропорциональны расстояние от нейтральной оси, 2) прочность на растяжение конкретные игнорируется; 3) отсутствие раздела возникает, когда конкретные деформации при экстремальной грани сжатия достигает заданного значения распределение конкретных сжимающих напряжений определяется идеализированной кривой напряжения, 5) связь между напряжением и деформацией подкрепления FRP линейно упругой при растяжении и 6) идеальное связь существует между FRP арматуры и окружающего бетона. Эти предположения также были использованы Matthys и Taerwe12 в проведении анализа их изгиб плиты результаты тестов.
На основании вышеизложенного, отказов от FRP усиленный изгиб члена можно разделить на два типа, а именно отказ от конкретной зоне компрессии и FRP разрыва или отказа связи скольжения, и может быть определено путем сравнения FRP армирования ^ со сбалансированным армирования Таким образом, если армирования ниже сбалансированного соотношения (
В дальнейшем расчет глубины зоны сжатия FRP железобетонных изгиб разделе представлена бухгалтерского учета для идеального связи и bondslip случаях и на более усиленный и под усиленный FRP разделов.
Perfect случае связь
Over-армированные FRP разделе бар равны и, следовательно, условие совместности дает
... (15а)
Предположения (4) и (5) относятся к идеализированной распределения напряжений для бетона при сжатии (в соответствии с BS 811019 в настоящем исследовании), а также линейные диаграммы FRP арматуры (рис. 4). Таким образом, из равновесия сил, один получает
... (15B)
где
F ^ югу е = E ^ ^ е югу
Ранее (X ^ ^ е к югу) * ^ ^ е югу является нейтральной оси глубины в предположении идеальной связи, E ^ югу е ^ е ^ е ^ к югу, и , напряжений и деформаций подкрепления FRP, соответственно, к югу у.е. ^, соответствующие конкретным деформации В рассматриваемом случае, поскольку
Решая. 15 (а) и (б) по отношению к
... (17)
... (18)
и
... (19)
в которой / ^ ^ к югу-фу и Уравнение (19) показывает, что связь между E ^ е ^ к югу. Таким образом, решение уравнения. (19) по
... (20)
Зависимость нормированной деформации 5 (а) и (б) при различных значениях Он отметил, что, как и в соответствующем случае арматуру, взаимосвязи между Простыми словами, это означает, что в то время как значения сохранить практически неизменным. Следует отметить, что с цифрами обращается с более широким кругом
Под усиленный разделе
Бонд-футляр
Связь поведение является одним из важнейших аспектов структурных ответ для любого типа укрепления FRP. Основой для анализа вышеупомянутых является предположение о связи между идеальным FRP и бетона, что подразумевает равный напряженность в отношениях между FRP и бетона на уровне арматуры. В результате этого, состояние деформации совместимость первоначально была использована для вычисления нейтральной оси глубины изгиба разделе, как и в случае стали усилены разделы. Доступных пробивая сдвига испытания плит FRP сообщили в литературе, 13,16,18 однако, показывает, что отсутствие связи скольжения место, независимо от суммы подкрепления FRP, вскоре после изгиба трещин или близкое банкротство плоские плиты, в зависимости от связь характеристик усиления FRP используется. Последствия такого поведения облигаций скольжения, в основном низкой деформации арматуры и высшего изгиб трещины области в разделе, уже были кратко рассмотрены в предыдущем разделе.
Использование облигаций скольжения отношения в аналитической модели FRP усиленный структурный элемент, должны быть обоснованы экспериментальными данными, которые не являются достаточными в настоящее время, как показано на рисунке из подробного расследования для каждого типа FRP использоваться в качестве армирования бетона. Для учета облигаций скольжения поведении FRP арматуры и бетона в теоретическом анализе представленных в настоящем документе, предполагается, что фактическая нагрузка FRP совершенной связи и деформации совместимость, то есть
где А ^ е ^ к югу является понижающим коэффициентом, зависящим от характеристик связи подкрепления FRP. Значение к ^ к югу е = 1 представляет собой идеальное состояние связи, если таковая имеется, между FRP арматуры и бетона, то есть, подобно тому, стальной арматуры с бетоном. Следует отметить, что ACI 440.1R-0320 вводит корректирующие коэффициенты, на основе экспериментальных данных для учета степени связь между FRP и бетона, когда анализ и выражения для различных величин, используемых для стальных железобетонных конструкций должны быть приняты для FRP-монолитного железобетона.
Ключевым шагом в разработке предлагаемой модели состоит в оценке представителя значение к ^ е ^ к югу, что отражает связь характеристик усиления FRP. В области испытаний на плоских плит с FRP, имеются только в том, что об "Аль Оспина и др., 18 лет, которые применяются фактор сокращения в размере 48% от суммы сдвига, которые могут быть переданы тонкими изгиб действий в одном направлении. Это значение фактор снижения согласуется с баром силу градиентов измеряется в FRP армированных плит по сравнению с тем в армированного перекрытия. Таким образом, для анализа штамповки разрушающая нагрузка в настоящем документе, снижение
К югу ^ е = 0,55 (22)
Следует признать, что оценка стоимости к югу ^ е ^ в формуле. (22) основан на имеющихся ограниченных результатов тестирования и замечания, касающиеся конкретного типа арматурных FRP, а может быть уточнение для других типов FRP. Следует отметить, однако, что любая неточность в расчетах (X ^ ^ к югу е) ^ е ^ к югу, в связи с неправильным значением к югу ^ ^ е, не отражают пропорционально на предсказал пробивая нагрузки. Это объясняется тем, что отклонение (X ^ ^ е к югу) ^ е ^ к югу, из-за неизвестной правильное значение К ^ е ^ к югу, от ее истинного значения частично за-омрачены постоянной вклад среза (X ^ югу ы = 0.25d), через формулу. (14а).
Таким образом, уравнение. (21), на основании формулы. (20) и (22), становится
... (23)
Из уравнения. (23) и фб ^ коэффициент равен примерно 0,33 ( величиной Это означает, что при условии связи проскальзывать между FRP и бетона в разделе изгиб плоской плиты, если
Наконец, после линейных упругих отношения напряженно-деформированного подкрепления FRP при растяжении и равновесия сил, которая ведется в этом разделе, реальная глубина FRP железобетонных изгиба сечения (X ^ ^ к югу е) ^ е ^ к югу , из FRP плоская плита, дается
... (24)
, где (23).
План анализа для плит FRP
Аналитические процедуры для определения силы штамповки сдвиг плит FRP то состоит из следующих шагов:
1. Рассчитать предельное напряжение сдвига конкретных V ^ с ^ к югу от формулы. (2) через / ^ к югу у.е. = е '^ с ^ к югу / 0,80, если указанный цилиндра или / ^ к югу у.е. = F ^ югу см ^ / 0,80 при средней прочности бетона цилиндра дан нам;
2. Определить критическую периметру Ь к югу от р уравнения. (4);
3. Расчет глубины среза X ^ S ^ к югу от формулы. (6);
4. а) Рассчитайте сбалансированному соотношению (18), в идеальном состоянии связей, б) оценка фактических FRP деформации (23) при условии, облигаций скольжения, и с) рассчитать глубину изгиба сечения (X ^ ^ к югу е) ^ е ^ к югу от формулы. (24);
5. Определить комбинированных глубина зоны сжатия (X) ^ е ^ к югу от формулы. (14а) и
6. Вычислить потенциал пробивая сдвига FRP плиты V ^ югу UF ^ по формуле. (14).
Проверка результатов тестирования и обсуждения
Предлагаемые аналитические процедуры был применен для прогнозирования прочности сдвига штамповка 28 плит FRPreinforced конкретные сообщили в литературе. Геометрии испытанных плит, свойств материала, анализ, а результаты представлены в таблице 1. Видно, что плиты проанализированы охватывают многие переменные, которые влияют штамповки сдвига поведения, такие как размер загруженных области; эффективная глубина плите прочность бетона; усиление содержания, и, что очень важно, различные виды FRP подкрепление с различными производственными процессами, эластичные модулем и предел прочности при растяжении. В предлагаемой модели, общее среднее теории / испытание штамповки сдвиг соотношения силы 0,940 со стандартным отклонением 0,112, что дает значительную поддержку устойчивости и способности теории предсказать нагрузку пробивая провал FRP-армированные плиты, надежно и последовательно. Следует отметить, что в целом надежность предлагаемой теоретической модели выгодно отличается от тех, предложенный Matthys и Taerwe13 и др. Оспина al.18 В частности, испытания до предсказал средний показатель и стандартное отклонение были 1,17 и 0,156, соответственно, бывший, а 1,29 и 0,185, соответственно, для latter.18.
Относительно низкой предсказал к тест отношений некоторых из плит проверен Ахмад и др. al.10 можно отнести к малым размерам плиты (D = 61 мм), а не на трехмерных сетках FRP они были укреплены ( по толщине слоя FRP этих сетках, возможно, увеличить прочность штамповки испытания плит). Кроме того, размерные эффекты могут быть ответственными за довольно низкое значение средней предсказал к срочной ликвидности для плит проверен Banthia др. al.11 и небольшое завышение результатов испытаний плит испытания Эль-Гандур и др. .14,16 и др. Оспина al.18 эффективная глубина является критическим параметром в общее поведение сдвига штамповка бетонную плиту, а также в целях учета размерных эффектов, хотя такая процедура обычно применяется для разработки интеллектуального уравнений, поправочный коэффициент глубины данной by9
Применяется для интеллектуального уравнения. (14). В результате статистика для плит проанализированы в таблице 1 показано в Таблице 2. Можно заметить, что соглашение между теоретическими и экспериментальными результатами в рамках каждой группы плит гораздо лучше, с полной средней предсказал к тест отношение 0,944 и меньше стандартное отклонение 0,103. Эти результаты могут служить оправданием введения размерного эффекта коэффициент (14).
Стоит отметить, что испытания сообщил Matthys Taerwe13 и привлечь внимание к проблеме штамповки сдвига провала FRP-армированные плиты на систематической основе с использованием трех различных типов FRP арматуры, а именно углерода NEFMAC (двумерный сетки) = C серии углерода-шлифованные стержень = CS серии, и стекло-углерода NEFMAC = H серии. Обращаясь к таблице 1, то можно отметить, что предложенная аналитическая модель (формула (14)) существенно недооценивает нагрузки пробивая провалом для серии C. Эта недооценка может быть объяснено с точки зрения, возможно, лучше связь характеристик конкретного типа арматурных используется в серии C (углерода NEFMAC), чем те, на которых значение к югу ^ е = 0,55 был основан (GFRP). Таким образом, применение предлагаемой модели FRP для плит серии C помощью повышенное значение К ^ е ^ к югу на 30%, то есть, к югу ^ е = 1,30 , что гораздо лучше соглашения между предсказал до сильных испытаний для этих шести плит получается с новой среднем соотношении 0,950.
Это указывает на средний рост штамповки силу лишь 17,3% (0.950/0.810 = 1,173) по сравнению с 30% от увеличенного значения К ^ е ^ к югу, по причинам, изложенным в предыдущем разделе. Этот аспект подчеркивается необходимость продолжения научных исследований на качество связи между каждого типа FRP арматуры и бетона. С другой стороны, можно видеть из таблицы 1, что теоретические предсказания с к югу ^ е = 0,55 очень близко к испытание силы для плит серии CS и H, и в частности для плит H1 сделал с высокой прочности бетона ( 147 МПа) и плиты H ^ 2 югу ^ / H ^ 2 ^ к югу 'усилен большим количеством FRP усиления (армирования 3,78%) ..
Интересно отметить, прогнозы предлагаемого анализа для плит FRP испытаний армированных со значениями Учет фактора глубины коррекции 1 и 2) дать предсказал к тест отношений (по виду) в 0,971 и 0,997, соответственно. Указанные результаты указывают на эффективность анализа в данном исследовании в области бухгалтерского учета для связи условия прилипания и надежность прогнозов для таких плит. Следует также сослаться на Плиты H1 и SG1/SC1 проверен Matthys и Taerwe13 и Эль-Гандур и др.., 14 соответственно. Эти испытания плит удалось либо смешанной (прогиб-штамповка), либо режим связи скольжения, то есть при нагрузках ниже своих возможностей сдвига штамповки. Предсказал нагрузки (с учетом подпункта
Можно сказать, что эти коэффициенты отражают точные прогнозы предлагаемой модели, так как сдвиг потенциала плит, можно считать, из-за режима отказа, лишь незначительно выше нагрузки тест провал. Последнее может быть объяснено, на основе предложенного анализа, с точки зрения Эти значения близки к 0,33, то есть, новый коэффициент, определяющий лимит изгибных отказов от FRP бетонную плиту ..
Наконец, как меру достоверности предположить значение к югу ^ е = 0,55, фактическое штаммов FRP (19) и (21), и показано в колонке 14 таблицы 1, по сравнению с теми, измеряется в некоторых испытаний плит. Например, ссылаясь на Плиты SG2, SG3, SC2, 16 и СКФ-1, NEF-118 с об FRP значения тест деформации при конечной 9,3 -3, а 12,9 хорошо согласуются с экспериментальными.
Как уже было отмечено, что плиты проанализированы охватывают многие переменные, которые влияют на поведение сдвига. С учетом этого, а также тот факт, что большинство испытаний, сами один-к-одному макеты прототипа и неизбежным разброс результатов испытаний в обоих бетона и FRP поведения, предложенная аналитическая модель, разработанная здесь представляет собой отличное представление физического поведения FRPreinforced плиты колонки соединений.
Различные указанных и проверить свойства FRP
Это часто встречается на практике, что модуль упругости и / или предел прочности укрепления FRP указанного заводом-изготовителем отличаются по стоимости от тех, измеряемые в ходе испытания на растяжение. Таким образом, естественно, возникает вопрос о том, какие значения следует использовать, когда предлагаемый теоретический анализ используется для прогнозирования результатов FRP плиты испытаний. Как уже было показано, что связь между . 5 (а) и (б). Кроме того, этот вывод справедлив и для изменения 6. Последняя характеристика обусловлена тем, что не приносит ответ подкрепления FRP. При условии, что конечной деформации и проверить свойства подкрепления FRP не имеет значения для прогнозирования нагрузки провал штамповки.
Этот факт доказан в таблице 3, где предсказал к тест отношений всех 28 испытаний плит были рассчитаны для трех различных значений Видно, что для каждой плиты считается, (19). Тем не менее, предсказать-totest отношение каждой плиты остается неизменным, за исключением плит с
ВЫВОДЫ
Основные выводы, вытекающие из данного исследования, можно резюмировать следующим образом:
1. Проблема оценки конечной прочности на сдвиг перфорации внутренних FRP железобетонных плит без поперечной арматуры, может быть решена аналитически, в виде, подобном этому, разработанные для железобетонных связей slabcolumn;
2. Последствия FRP механических свойств на поведение сдвига пробивая были выявлены и включены в предлагаемый теоретический анализ. Особое внимание уделяется расчета фактической деформации FRP из-за связей скольжения поведение подкрепления. Он отметил, что точное знание о связи характеристик усиления FRP является необходимым условием дальнейшего совершенствования теоретического анализа, представленные в настоящем документе;
3. Рассчитанных пробивая провал нагрузок FRP-армированные плиты оказались в прекрасном согласии с данными экспериментов различных исследователей. Плиты покрытия проанализированы многие переменные, которые влияют сдвига поведения, в основном слябов с различными типами укрепление FRP. Было также установлено, что какие-либо различия между указанными и испытания характеристик усиления FRP не имеет значения "со ссылкой на предсказал пробивая нагрузки, а также
4. Предложенная аналитическая модель не используются установки факторов в соответствии с тенденцией, имеющихся FRP армированные плиты результаты тестов. Учитывая хорошее согласие между прогнозируемым и испытательных нагрузок, можно сделать вывод, что предложенная модель представляет собой удобную и надежную основу для анализа пробивая прочность армированных плит с барами FRP или сетки.
Нотация
Ь к югу р = критическая периметру для штамповки сдвига потенциала в области оценки (сталь и FRP плит)
C = диаметр или ширину столбцов
D = эффективная глубина изгиба плит
E = модуль упругости стали
E ^ подпункта 1 = модуль стали для упрочнения
E ^ югу F = модуль упругости FRP
е '^ с ^ к югу = заданная цилиндра прочности бетона
F ^ югу см = среднее сжатие цилиндра прочности бетона
F ^ югу у.е. = куба бетона
F ^ югу е = FRP стресса
F ^ югу фу = предел прочности на растяжение в FRP
F ^ югу ы = стали стресс
F ^ югу у = стали текучести
К югу ^ 1 = максимальное напряжение в бетоне блок параметров
К югу ^ 1, c = бетонный блок стресс параметра
К югу ^ е = понижающий коэффициент для армирования FRP деформации
м = коэффициент
V ^ к югу гибкого = поперечной силы при изгибе конечной мощности (FRP плит)
V ^ к югу ф = прочности пробивая испытаний (FRP плит)
V ^ к югу и ^ = конечная теоретическая прочность штамповки (слябов)
V ^ к югу UF = конечная теоретическая прочность штамповки (FRP плит)
V ^ к югу с = предельным напряжением сдвига конкретных
X = комбинированных нейтральной оси глубины (слябов)
(X) ^ к югу F = комбинированных нейтральной оси глубины (FRP плит)
X ^ югу F = глубина сжатия зоне изгиба сечения (слябов)
(X ^ подпункта е ^) * ^ к югу е = глубина сжатия зоне изгиба разделе (FRP-плиты идеально связи)
(X ^ ^ к югу е) ^ к югу е = глубина сжатия зоне изгиба разделе (FRP-связи плит скольжения)
X ^ югу ы = глубина сжатия зоны среза (слябов и плит FRP)
Ссылки
1. Александр, SDB, и Симмондс, SH, "Предел прочности плит-Column соединения", ACI Структурные Journal, В. 84, № 3, май-июнь 1987, с. 255-261.
2. Александр, SDB, и Симмондс, SH, "Бонд модели концентрических Shear штамповка", ACI Структурные Journal, В. 89, № 3, май-июнь 1992, с. 325-334.
3. Бажант, ZP, и Цао, З., "Размер эффекта в Штамповка Shear Отказ от плиты", ACI Структурные Journal, В. 84, № 1, январь-февраль 1987, с. 44-53.
4. Гонсалес-Vidosa, F.; Kotsovos, MD, а также Павлович, MN, "Симметричные штамповка из железобетонных плит: аналитическое исследование на основе нелинейного моделирования конечных элементов", ACI Структурные Journal, В. 85, № 3, май-июнь 1998, с. 241-250.
5. Холлгрен, М., "штамповка Shear способность армированных Высокая прочность бетонных плит," кандидатскую диссертацию, Trita-BKN Бюллетень 23, Королевский технологический институт, Стокгольм, Швеция, 1996.
6. Киннунен, S., и Нюландер, H., "штамповка из бетонных плит без поперечной арматуры," Сделки, № 158, Королевский технологический институт, Стокгольм, Швеция, 1960.
7. Салим, W., и Себастьян, WM, пластичности модели для прогнозирования Штамповка Shear Сильные из железобетонных плит ", ACI Структурные Journal, В. 99, № 6, ноябрь-декабрь 2002, с. 827-835.
8. Theodorakopoulos, DD, и Swamy, RN, "Ultimate Штамповка Прочность на сдвиг Анализ Слэб-Column соединения", цементных и бетонных композитов, V. 24, № 6, 2002, с. 509-521.
9. Theodorakopoulos, DD, и Swamy, RN, "Метод проектирования для штамповки Прочность на сдвиг стали волоконно железобетонных плит," Инновации в фибробетона для Соотношение, SP-216, Н. Banthia, М. Крисуэлл, П. Татнолл, К. Folliard, ред. американские бетона институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2003, с. 181-201.
10. Ахмад, SH; Зия, P.; Ю, TJ, и Xie Ю., "штамповка Shear Испытания плит железобетона с 3-мерной Ткань из углеродного волокна," Бетон International, V. 16, № 6, июнь 1994, стр. . 36-41.
11. Banthia, N.; Аль-Asaly, M.; и Ма, S., "Поведение бетонных плит железобетона с волоконно-армированных пластиков Grid," Журнал материалы в области строительства, ASCE, т. 7, № 4, 1995 , с. 643-652.
12. Matthys, S., и Taerwe Л., "Бетонные плиты Усиленный FRP сетках. I: Односторонняя Гибка" Журнал композиты для строительства, ASCE, Т. 4, № 3, 2000, с. 145-153 .
13. Matthys, S., и Taerwe Л., "Бетонные плиты Усиленный FRP сетках. II: штамповка сопротивления" Журнал композиты для строительства, ASCE, Т. 4, № 3, 2000, с. 154-161.
14. Эль-Гандур, AW; Pilakoutas, К. и Уолдрон П., "Поведение FRP железобетонных плоских плит," Труды 3-й Международный симпозиум неметаллических (FRP) Арматура железобетонных конструкций, Sappporo, В. 2 , 1997, с. 567-574.
15. Эль-Гандур, AW; Pilakoutas, К. и Уолдрон П., "Новый подход к перфорации Shear прогнозирования пропускной способности армированных волокном полимерные железобетонных плоских плит", Труды Четвертой Международный симпозиум по армированных волокном полимерные Арматура железобетона железобетонных конструкций, SP-188, CW Долан, SH Rizkalla, А. Нанни, ред. американские бетона институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1999, с. 135-144.
16. Эль-Гандур, AW; Pilakoutas, К. и Уолдрон П., "штамповка Shear Поведение и дизайн FRP RC плоских плит," Труды Международного семинара по перфорации Shear Емкость RC плита, посвященная профессор Свен Киннунен, Trita -BKN Бюллетень 57, J. Silfwerbrand и Г. Hassanzadeh, ред., Стокгольм, Швеция, 2000, с. 359-366.
17. Zaghloul, AE, и Razaqpur А.Г., композиты в конструкции, Труды Международной конференции по перфорации Shear Поведение углепластика железобетонных плоских пластин, Д. Бруно, Г. Spadea и Р. Swamy, ред., 2003, 726 с.
18. Оспина, CE, Александр, SDB и Cheng, JJR ", штамповка двусторонней бетонные плиты с армированной волокном полимерные арматуры или сетках", ACI Структурные Journal, В. 100, № 5, сентябрь-октябрь 2003, с. 589-598.
19. Британский институт стандартов, "Структурные использования бетона, BS8110: Часть 1-кодекс для проектирования и строительства", Лондон, 1997, 172 с.
20. ACI Комитет 440 "Руководство по проектированию и строительству железобетонных с FRP бары (ACI 440.1R-03)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2003, 42 с.
Входящие в состав МСА Димитриос D. Theodorakopoulos является профессором и директором Лаборатории транспорта работает в отделе архитектурно-строительный университет г. Патры, Патры, Греция. Он получил ACI Design Award в 2005 году. Его исследовательские интересы включают конкретные структуры, тротуар материалов и дизайна.
ACI Почетный член Narayan Swamy является заслуженный профессор в Инженерно-механический факультет, Университет Шеффилда, Шеффилд, Англия. Он является членом комитета ACI 549, тонкая Усиленный цементной продукции и Ferrocement. Он получил ACI Design Award в 2005 году. Его исследовательские интересы включают строительных материалов и железобетонных конструкций.
Разработка / сращивания Длина арматурных прутков
Долгосрочная натяжения ужесточения воздействию в бетоне
Ущерб основе напряженно-деформированного модель из армированных волокном Полимер-замкнутых бетона
Сравнение модели конфайнмента армированных волокном полимер-бетонных обернутая
Усталостной долговечности поврежденный мост Укрепление палубе Панели с углеродного волокна листы
Использование волоконно-Железобетонная плита Полимеры в колонку Обновление подключения
Экспериментальное исследование Колонка-Слэб шарниры
Дизайн и сейсморазведки двухэтажных полномасштабного автоклавного газобетона образцов Монтаж