Использование волоконно-Железобетонная плита Полимеры в колонку Обновление подключения
Результаты экспериментальной программы по перфорации сдвига укрепление железобетонной плиты столбцов соединения с использованием углеродного волокна армированных полимеров (CFRPs) представлены в этой статье. Внешне установлен углепластика стремена, выступающей в качестве поперечной арматуры, были использованы в качестве укрепления техники. Эффективности различных моделей, в котором подробно и различные объемы углепластика для укрепления были изучены. Было установлено, что предложенный метод в результате перфорации мощность сдвига увеличивается до 60% по сравнению с образца без каких-либо укрепления. Кроме того, перемещение и пластичности postpunching сопротивление укрепить образцов увеличилось, в результате чего более вязкий характер разрушения, чем у контрольного образца. Дизайн метод, основанный на МСА 318-02 выражения также представил для этого новаторского использования углепластика для укрепления плиты столбцов соединения.
Ключевые слова: колонка; плиты; плиты; силы.
(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Железобетонные плоские пластины широко используются структурные системы. Отсутствие пучков составляет опалубка простой, увеличивается высота историю, и уменьшается общая высота здания. Кроме того, их преимущества, риска хрупкого разрушения штамповки на плите столбцов соединения делает эти системы чувствительны к прогрессирующее обрушение начать с отказа одного соединения. Некоторые из плоской пластины системы построен в 1960-х и 1970-х годов не соответствуют современным требованиям код поперечной арматуры и стальных целостности. Несоблюдения последними требованиями или увеличение сдвига тяжести и / или несбалансированное требования момент от расчетных значений может привести к необходимости укрепления связей плиты колонки в существующие системы плоской пластины. Как глобальный метод укрепления для плоских пластин в сейсмоопасных зонах, жесткости системы с помощью структурных shearwalls снизит требования бокового смещения на connections.1 достаточной пластичностью и несущей способности, однако, по-прежнему требуются в связи с отдельными избежать неудач штамповки ..
Существует ограниченное количество исследований, доступных по укреплению плит столбцов соединения. Мартинес-Крусадо, Qaisrani и Moehle2 представил результаты боков загружен плоских пластин укрепить с использованием стальных и железобетонных панелей снизится до штамповки увеличение прочности на сдвиг. Ремонт плит соединения колонки была выполнена Farhey, Адин, и Yankelevsky3 с помощью внешних болтами стальные пластины и заменить поврежденные арматуры и бетона. Ebead и Marzouk4, 5 использовались болты, как поперечной арматуры, вместе со стальными пластинами в верхней и нижней поверхности плит. Пластины плоские образцы были подвергнуты монотонной сосредоточенных нагрузок и монотонной и циклических несбалансированным моментов. Применение стальных пластин и болтов привели к увеличению нагрузки и деформации потенциала плиты столбцов соединения. Дизайн, детализации и указания по строительству, однако, не были созданы для использования в модифицированной практике. В последнее время Binici и Bayrak6 сообщила о результатах испытаний в укрепление методом углеродного волокна армированной полимеров (CFRPs) в качестве поперечной арматуры.
В своем исследовании, только одна модель укрепления был использован с той же углепластика подробно на все четыре обновление образцов. Предыдущие исследования сосредоточены на укреплении потенциала сдвиг плит колонки для подключения нового строительства. Stirrups, наклонился деятельности баров и сдвига шпильки были использованы в качестве поперечной арматуры в предыдущие studies.7-9 В этих исследованиях плоских железобетонных образцов, сосредоточенной нагрузки и несбалансированного момента были протестированы на изучение эффективности указанных видов поперечной арматуры для существующей конструкции ..
Волоконно-армированных полимеров (FRPS) широко используются в усилении балок и колонн для сдвига и flexure.10-12 Указания были созданы Комитет ACI 440,13 JSCE, 14 и ISIS15 для укрепления использованием FRP продукции. Тем не менее, укрепление и методы проектирования с использованием волоконно-армированные полимеры увеличить штамповки срез плит столбцов соединения не были изучены еще. Результаты испытаний сообщили Binici Bayrak6 и не являются окончательными. Исследования сообщили в настоящем документе, направленные на расширение исходной базы данных путем изучения новых внешних углепластика детализации и картины.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эти исследования представлены экспериментальные результаты по укреплению плит колонки связи с использованием внешнего установлен углепластика стремена. Указанные модели и детали углепластика в укреплении нести чрезмерного напряжения сдвига и увеличение пробивая сопротивление сдвигу изучались. Предлагаемый метод является укрепление эффективных и практических, и он может быть принят легко для укрепления плиты колонки соединений без поперечной арматуры в существующих пластине структурных систем, особенно для тех, построенный в 1960 и 1970.
Экспериментальная программа
Материалы и образцы
Специально сшитые однонаправленные ткани углерода с арамидных волокон крест был использован в качестве укрепления материально. Этот тип углеродной ткани предпочтительнее, чем другие альтернативы, такие как стекло из армированных волокном полимеров из-за более высокой жесткостью и прочностью. Двухкомпонентный эпоксидный материал матрицы был использован для связи углепластика для бетона. Стальной арматуры был Оценка 60 деформированных баров со средним пределом текучести 448 МПа получены от одноосного растяжения. Свойства материала, из углепластика, эпоксидная смола, и стальной арматуры, используемых в модернизации испытательных образцов показано в таблице 1.
Пять укрепить и двух образцов контроля были проверены на данном этапе экспериментальной программы. Размер образца (2135 Основной изгиб подкрепление договорились дать средняя эффективная глубина г в 114 мм и укрепление отношение 1,76% (рис. 1). Слэб размеры и продольные детали подкреплении были одинаковыми для всех образцов. Контрольных образцах, контроль-1 и Control-2, были разработаны такие, что они не пробивая через разрушение при сдвиге. Образцы Контроль-2 было два непрерывных сжимающих баров, проходящий под загрузку области в двух направлениях, выступающей в качестве целостности стали и в соответствии с требованиями МСА 318,16 С другой стороны, укрепить образцов и Control-1 не было сжатия баров и моделирования отсутствие целостности стали взрослыми плоских структур и соблюдение требований ACI 31817.
Две модели швы были использованы для исследования различных вариантов укрепления. План образцы имели шарнирных укрепления расположены в двойных перекрестных движений вокруг грузового пространства (рис. 2 и 3). План B образцы имели сдвига размещения арматуры в снежинка механизм расширения от центра и угол колонны стороны (рис. 2 и 3). План напоминает сдвига стад и стремя механизмы, используемые в практике строительства новых, а укрепление сдвига План B обычно используется в плоских пластин с круговым столбцов. Восемь дискретных шарнирных укрепления были использованы для заданного периметра усиление сдвига. Номер сдвига периметров укрепление было принято в качестве теста переменной, а четыре, шесть, а восемь периметру были использованы вместе с двумя углепластика сдвига моделей арматуры (рис. 2). Образцы были названы в соответствии с их углепластика стремя, название модели и номер периметров углепластика. Второй номер после номера периметров была использована для проведения различия между образцами с тем же числом периметров и укрепления же схеме.
В соответствии с этим, опытные образцы были названы A4-1, A4-2, А4-3, A4-4, A6, A8, B4, B6, и В8. Экспериментальные результаты Образцы A4-1, A4-2, A6, A8 и ранее reported.6 текущей работе основное внимание уделяется разработке новой конфигурации укрепления (План B образцов), крепления и углепластика стремя размещения деталей в План образцов путем испытания образцов A4-3 и A4-4 ..
Укрепление метод и тестирование
Обновление плоских пластин начал с организации вертикальных скважин вокруг колонны или пластина. Поливинилхлорид (ПВХ) труб диаметром 18 мм были использованы для блокировать вертикальных скважин, где поперечной арматуры в виде углепластика будет применяться (рис. 3). Это имитирует сверление отверстий в существующих плиту, которая потребует выявления продольной арматуры до сверления. На практике, бурение через слой может повредить существующие продольной арматуры. Важно, чтобы оценить тот факт, что усиление изгиба выходит за рамки данного исследования. Доступные изгиб потенциала должны быть проверены, а также дополнительные укрепления изгиб должна быть предоставлена в случае потенциальный ущерб для продольного армирования в связи региона.
Углепластика установки стремя и подробности предложенного метода сшивания приведены на рис. 4. До модернизации, отверстие концы скошенными по ликвидации острых углов, что делает уязвимым FRP до начала разрушения. Углепластика полосок, вырезанных на 25 мм были пропитаны эпоксидной смолой и соткан через вертикальные отверстия образуют замкнутые петли в вертикальной плоскости. Углепластика крепления обеспечивается за счет дублирования углепластика полоски на сжатие стороне плиты между отверстиями. Рисунок 2 показывает вид в плане укрепления структур и брошюровка детали для опытных образцов (то есть, размещение стремена углепластика). Первый стремя углепластика находится д / 4 от колонны лицом в обоих направлениях, и промежутки между стремена углепластика был д / 2 для остальных полос (рис. 4). Фактическое количество углепластика в отверстия по периметру для каждого приведены в таблице 2. После установки углепластика поперечной арматуры, отверстия были заполнены с эпоксидной смолой, и образцы были оставлены для лечения (рис. 4).
Перед проведением испытаний образцы были поддержаны на их четыре стороны и загружены на концентрически центра через 305 Испытания проводились в перемещении контролируемым образом с помощью МТС 407 контроллера. Жесткая рама реакции был использован для тестирования образцов. Сферической место был помещен между приводом и стальной пластиной, чтобы избежать неравномерного применения нагрузки. Нагрузка измерения проводились через камеру нагрузки связано с приводом. Линейные потенциометры были использованы для измерения перемещения плиты на каждом перемещении прироста. Электрическое сопротивление деформации калибров при вертикальной ноги стремена углепластика по глубине плиты были использованы для испытания образцов для мониторинга деформации во время тестирования.
Элстнер и Hognestad18 и Ebead и Marzouk4 испытания изолированные плоские пластины опертой граничных условий для расследования штамповки прочность на сдвиг плит столбцов соединения. Экспериментальных установок, используемых в этих исследований, аналогичной использованной в данном исследовании. Хотя в плоскости ограничения предоставляемых остальной системы пола не моделируется точно в эти изолированные плоские пластины испытаний, 19 информации о сравнительных прочность и пластичность увеличение согласился стать надежным при проведении сопоставлений относительно контрольного образца.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Нагрузки отклонения поведения
Результаты нагрузки отклонения измерений приведены на рис. 5 для всех образцов. Чистого изгиба под точки приложения нагрузки рассчитывается путем вычитания измеренных деформаций поддержку из измеренной средней центральной отклонений. Местах линейных потенциометров, используемые для этих расчетов приведены на рис. 1.
В таблице 3 приведены результаты тестирования получены из loaddeflection измерений для всех образцов. Результаты контрольных образцов и образцов A4-1, A4-2, A6, A8 и ранее reported.6 Эти результаты включены в настоящем документе для удобства читателя и может быть использована сравнительная оценка эффективности План B (образцы B4 , B6, и B8), углепластика подробно, и новые испытания План крепления деталей (образцы A4-3 и A4-4) с уже протестированных образцов. Увеличение конечной грузоподъемность составляет от 20 до 50% распознаванию образцов, а также 54 и 59% для образцов План B по отношению к контролю-1. Изгибных потенциала испытания образцов рассчитаны с использованием анализа доходности линия, состоящая из двух линий простирается от каждого столбца углу формирования levers18 углу, как показано на рис. 6. Соотношение конечной грузоподъемностью испытания образцов на изгиб потенциала на основе этого анализа доходности линии приведены в таблице 3. Для образцов, укрепить использованием шаблонов механизмов углепластика стремя, то можно отметить, что отношение предельной нагрузки на изгиб способность увеличивается с увеличением числа периметров углепластика.
Для образцов План B, однако, это соотношение было между 1,03 и 1,07 и не зависит от количества периметров углепластика используется. Хотя изгиб возможностей по выходу метод линия была достигнута образцов A6, A8, B4, B6, B8 и обширные приносит не произошло, и штамповка неудачи произошли через несколько уступая в отремонтированной зоне. Это согласуется с результатами исследований сообщили Элстнер и Hognestad18 и Крисуэлл, 19, который предложил, что, хотя текучести линии плиты достигается, пробивка происходит сбой из-за отсутствия чрезмерной силы (запас прочности) и пластичность, необходимую для изгибных механизм произойти. Элстнер и Hognestad18 сообщили изгиб значения в диапазоне от 10 до 20% выше доходности потенциала линии, в то время как Criswell19 сообщили мощностей до 25% выше доходности нагрузки линии. Это различие может быть связано с упрочнения и мембранного действия, которые происходят во время изгиба механизма, но не учитывается в анализе доходности линии ..
Перемещение ductilities, определяемый как отношение прогиба в предельной нагрузки, деленное на отклонения в первый урожай, примерно 1,0 для контрольных образцов. Для образцов с шаблоном, перемещение пластичность в диапазоне от примерно 1,5 до 2,0. С другой стороны, более высокая перемещения ductilities (от 2,5 до 2,6) наблюдались для образцов укрепить План B. Кроме того, можно увидеть, что в области укрепления углепластика-зону, максимальная грузоподъемность и перемещения пластичности значения имеет тенденцию к увеличению (табл. 3).
Несоблюдение режима и расположения поверхностей провал
Все образцы неудачу в режиме перфорации неудачи с различным уровнем пластичности суммы, которые представлены в таблице 3. Верхней модели провал Образцы A4-1, A4-2, A4-3 и A4-4 приведены на рис. 7. Для A4-1, провал поверхности начали вне зоны сдвига армированных последующим проникновением неудачи внутри сдвига армированных зоны (рис. 7). Когда диагональные полосы были представлены в самых крайних усиление сдвига, пробивая неудачи происходили вне зоны сдвига армированных с более высокой конечной потенциала для образца A4-2, хотя и в два раза меньше вертикального области углепластика была использована в качестве вертикального сдвига арматуры в этом образце по сравнению с образца A4-1. Перфорация сдвиг произошел сбой таким же образом, для образцов, A6 и A8 с помощью диагональных полосок. Образца A4-3, который в два раза меньше вертикального области углепластика по сравнению с A4-2, опытные штамповки разрушение при сдвиге внутри зоны сдвига армированных инициативе по разрыву углепластика из-за высоких требований нагрузку на стременах углепластика. Образца A4-4, который равное количество углепластика по сравнению с A4-2, но была завернута в радиальном направлении, опытные штамповки разрушение при сдвиге начала вне зоны сдвига армированных на нижней предельной нагрузки.
Рисунок 8 показывает верхней поверхности после аварии вместе с сечений образцов контрольно-1, В4, В6 и В8. Отсутствие образцов дополнена План механизмов B стремя регулируются прочность бетона за пределами зоны сдвига армированных. С увеличенной площади углепластика укрепления, провал поверхности двинулись дальше за пределами этих образцов. Нет сдвига наблюдались трещины в усиленного углепластика области для образцов A4-2, A6, A8, B4, B6, и В8. Вместо этого, пробивая неудачи имели место за пределами сдвига армированных региона в этих образцах. Важно отметить, что угол конуса перфорации составляет примерно 30 градусов в среднем по борьбе с-1, и составляет примерно от 22 до 34 градусов для укрепления образцов в среднем около 28 градусов (рис. 7 и 8). Таким образом, можно констатировать, что подобные наклонности трещины произошло в случаях без поперечной арматуры на лицо зона погрузки и углепластика сдвига армированных образцов.
Postpunching потенциал опытных образцов сравнения в таблице 3. По мере увеличения числа периметров углепластика увеличилось, увеличения вклада дюбель с продольной арматуры привели к увеличению postpunching потенциала. Несколько баров привлекаемого для дюбелей сопротивление выше образцов План B План по сравнению с образцами с таким же числом периметров углепластика. Таким образом, План B образцы имели высшее postpunching несущих возможностей, чем у А. План существования непрерывных сжимающих баров с образцами Control-2 привело к увеличению postpunching потенциала по сравнению с образцами контроля-1. Интересно отметить, что образцы, A8, B4, B6, B8 и имели более высокую остаточную грузоподъемность, чем у образца Control-2, что соответствует 31816 ACI требований Международного кодекса защиты целостности стали.
Углепластика штаммов
Деформации в вертикальной ноги стремена углепластика была измерена с помощью датчиков, наклеенных на полосках FRP внутри отверстий, начиная с ближайшей полоски пластина к внешнему полосы (рис. 4). Вертикальные углепластика измерения деформации в зависимости от расстояния от пластины приведены на рис. 9 к усилению образцов. Высоким штаммы обнаруживались в второй по периметру для всех образцов, кроме образцов В8. По внешнему периметру усиление сдвига, рост штаммов углепластика наблюдались по сравнению с соседними периметру. Каждое измеренное напряжение на этих участках соответствует расположения отверстий, через которые углепластика полосы были использованы в качестве поперечной арматуры.
Вклад FRP и бетона по всей нагрузки рассчитываются с использованием FRP измерения деформации. Из углепластика напряженно-деформированное поведение является линейным, углепластика сил может быть вычислена путем умножения измеренных деформаций по площади и модуль упругости. Предполагая, 45-градусная наклонной трещины внутри зоны сдвига армированных (в соответствии с действующим ACI 31816 подход), конкретный вклад вычисляется путем вычитания суммы сил углепластика с предельной нагрузки. На рисунке 10 показана часть перевозимого груза по углепластика арматуры и бетона для образцов A4-1 и А4-2. Таблица 4 представляет собой конкретный вклад во всех образцах, а отношение конкретный вклад в loadcarrying потенциала контрольного образца. Таблица 4 также показывает, что, в среднем, конкретный вклад в модернизированных образцов немного выше, чем у контрольного образца. Можно заметить, что конкретные соотношения вклада (V ^ с ^ к югу / V ^ югу U-Control-1 ф) образцов A4-1 является наименьшим среди обновление образцов. Это может быть связано с большим количеством вертикальных укрепление углепластика для этого образца, что приводит к увеличению доли FRP на аналогичных вертикальных штаммов углепластика по сравнению с другими образцами A4 ..
Обсуждение экспериментальных результатов
Прочность и пластичность
Прочность увеличивается в образцах с относительно контроля-1 по сравнению пластичности образцов приведены на рисунке 11. Увеличение вязкости наблюдается при повышенной прочности. Штриховая линия тренда показывает соотношение между прочностью и пластичностью. Как изгиб возможностей образцов достигнута, отношения становятся асимптотической некоторых кратных изгиба емкости, разделенной на урожайность линии (~ 1,25 в соответствии с Criswell19), что означает дальнейшее увеличение пластичности без значительного увеличения численности и изменения режима отказа от пробивая сдвига для изгиба. На основании выполнения образцов, низкой, средней и высокой прочности и пластичности регионов определяются (рис. 11). Видно, что контроль образцов без каких-либо усиление падения в зоне низкой производительностью, а A4 образцы находятся в умеренной прочности и пластичности зоны, а также образцы, A6 и A8 в высокой прочностью и умеренным области пластичности. План B образцов, с их превосходные характеристики по сравнению с образцами шаблонов, находятся в высокой прочности и высокой пластичности регионе.
Причиной этого является большая площадь вне зоны сдвига армированных способствует сопротивления сдвигу. На рисунке 11 показано, что с учетом желаемого уровня производительности (прочность и пластичность), конкретные процедуры укрепления могут быть выбраны. Важно отметить, что этот участок сроком на железобетонные плоские плиты с данной укрепление отношение 1,76%, что соответствует изгиб мощностью около 50% больше, чем мощность регулируется штамповки сдвигу ..
Углепластика сумму, детализации и конфигурации
Четыре двух слоев углепластика были использованы в качестве поперечной арматуры образцами A4-1 и А4-2, соответственно, исследовать влияние стремя углепластика площадь поперечного сечения на прочность increases.6 В этом исследовании, две дополнительные испытания (образцы A4- 3 и А4-4) были проведены для дальнейшего расследования проведения испытания образцов с меньшим углепластика и альтернативные детали. Образцы A4-3 и A4-4 была одна и двух слоев углепластика использоваться в качестве поперечной арматуры, соответственно. Образцы A4-1, A4-2, и А4-3 был тангенциальных обертывания между вертикальными ноги стремена углепластика, в то время образцов A4-4 "шить углепластика в радиальном направлении.
Как видно на рис. 7, все образцы, кроме A4 A4-2 испытали падение пробивая внутри сдвига армированных зоны. Для образца A4-1, пробивка произошла ошибка со стороны так называемых "zip-в" сбоев, когда эффективность внешней усиление сдвига теряется (углепластика провал) из-за близости к перфорации конус зону крепления полосы углепластика . Zip в режиме неисправности может быть описан как проникновение трещины сдвига пробивая в сдвига армированных области (рис. 7). Увеличение штаммов углепластика во внешнем периметре (рис. 9) является свидетельством возросшего спроса силу на стременах углепластика. Когда диагональные полосы обеспечения альтернативных путей крепления поставляются для образца A4-2, почтовый в режиме неисправности устранена. Наличие дополнительных вертикальных полос углепластика с диагоналями, которые выступают в качестве надлежащим образом закреплены резервного шарнирных укрепление на внешний периметр, устранить проникновение наклонной трещины в зоне сдвига армированных. Аналогичных отказов, что и образцов A4-1 состоялся образцов A4-4, в котором почтовый в режиме неисправности наблюдалось между ног поперечной арматуры, а на углу грузового пространства.
Отсутствие касательно охватывающих углепластика полосы связан с при сжатии (верхней) поверхности и диагонали в результате отсутствия крепления избыточность внешнего периметра поперечной арматуры углепластика. Это привело к zip-провалом между ног полос углепластика для этого образца. Иными словами, для всех образцов углепластика, где петли были образованы в плане зрения в дополнение к вертикальной ноги, наклонных трещин сдвига не привести к отказу в зоне эффективно связать углепластика шить системы ..
Образца A4-3 не удалось внутри зоны сдвига армированных из-за разрыва полос углепластика по углам. Измерялась максимальная вертикальная нагрузка углепластика (~ 0,009) составляет примерно 80% от предельных деформаций полос углепластика от одноосного растяжения. Такой высокий уровень напряжения в вертикальном направлении, свидетельствует о самой высокой штаммов достигается при углах стремена углепластика, которые подвержены разрыву. Кроме того, основываясь на предположении о аналогичные деформации бетона и углепластика, можно сказать, что конкретный вклад в зоне сдвига армированных уже исчезла под штаммов почти в 2,5 раза больше, дробления деформации бетона (~ 0,004). Это показывает, что сдвига армированных зоны не может успешно поддерживать большие деформации углепластика (то есть, широкий трещин сдвига) без потери конкретный вклад и углепластика разрыва. Вертикальных деформаций углепластика уровне получены образцы A4-2 (~ 0,004) могут быть приняты как максимально допустимая нагрузка, не причинив существенного ущерба в зоне сдвига армированных.
На рисунке 12 видно, что оптимальная производительность может быть достигнута двумя слоями внешнего стремена углепластика, когда диагональные полосы используются вместе с тангенциально охватывающих углепластика в виде замкнутых контуров (то есть образцов A4-2). На основании результатов испытаний A4-1 и А4-2 образцов, Binici и Bayrak6 к выводу, что двух слоев углепластика, вероятно, будут достаточными для использования в качестве поперечной арматуры. На основании современных экспериментальных результатов с образцами A4-3 и A4-4, два слоя полос углепластика оказываются необходимое количество образцов для A4 образец для достижения оптимальной производительности. С другой стороны, использование один слой углепластика в замкнутой модели A4 типа ремонта схема не увеличить прочность штамповки сдвига, а неудача не сдвигается за пределы углепластика армированного области ..
Несущей способности образца B4 был примерно на 15% больше, чем у образца A4-2. Кроме того, несущей возможности Образцы B6 и В8 примерно 4 и 5% больше, чем loadcarrying возможностей образцов A6 и A8, соответственно. Эти результаты показывают, что План B образцов принести более увеличивается в пробивая сдвига потенциала по сравнению с План образцов. Это может быть связано с различием в конфигурации / форма сдвига армированных зоны между этими двумя структурами. Зона за пределами зоны сдвига армированных где штамповки из строя больше распознаванию образцов по сравнению с B План образцов (рис. 7 и 8), что приводит к увеличению сопротивления конкретного сдвига в этом месте. Использование углепластика в качестве поперечной арматуры, простирающейся от угла зона погрузки в диагональных направлениях План B позволяет получить большую площадь сдвига армированных зоны и более критической периметру.
ДИЗАЙН РЕКОМЕНДАЦИИ
По данным ACI 31816 положения, пробивая сдвига
... (1)
... (2)
где / '^ с ^ к югу является прочность на сжатие бетона в МПа; г это средняя эффективная глубина в мм; и б ^ о ^ к югу является критической периметру расположен д / 2 от лица колонки или из внешних сдвиговых усиление в зависимости от наличия поперечной арматуры (рис. 13). Конечная грузоподъемностью вне зоны сдвига армированных V ^ SUP о ^ ^ и ^ к югу, рассчитывается по
V ^ SUP о ^ ^ к югу и ^ ^ =
Когда стремена или сдвига шпильки используются в качестве поперечной арматуры, сдвиг потенциала в зоне сдвига армированных V ^ SUP я ^ ^ и ^ к югу вычисляется
V ^ SUP я ^ ^ к югу и ^ = V ^ с ^ к югу V ^ S ^ югу
... (5)
... (6)
где V ^ с ^ к югу является конкретным вкладом в зоне сдвига армированных б критический по периметру на расстоянии д / 2 из колонки в выражении лица. (4) и (5); V ^ S ^ югу это сдвиг вклад из стремян, и к югу SW ^ ^ е ^ у ^ к югу, и с, общая площадь поперечного армирования, текучести стали стремена , а расстояние между стремена, соответственно. V ^ ^ тах югу максимально допустимая емкость, ассоциированная с конкретным дробления на связи и взято в 3V ^ с ^ к югу от формулы. (5).
Вертикальные углепластика штаммов для данного периметра могут быть использованы для вычисления конкретный вклад в периметру внутри зоны сдвига армированных
... (7)
где V ^ к югу и ^ является конечной грузоподъемности; углепластика за периметр и б длина периметра углепластика в стадии рассмотрения. Сдвиговой прочности бетона в зоне сдвига армированных заговор против расстоянии от лица пластина показана на рис. 14. Можно заметить, что средняя конкретный вклад в сдвига армированных зона уменьшается по мере удаления от пластины увеличивается на периметров углепластика. Кроме того, ACI 31816 значение для конкретного вклада в зоне сдвига армированных консервативна для всех экспериментов.
Перфорация сдвига потенциала за пределами зоны сдвига армированных является одним из наиболее важных факторов, влияющих на конечный потенциал опытных образцов. При правильном якорь и подробный углепластика стремена используются в качестве поперечной арматуры, пробивая сдвига критической периметра могут быть сдвинуты за сдвига армированных зоны. Среднее касательное напряжения в критических периметру внешних сдвига армированных зоны разделены [радикальных] е '^ с ^ к югу нанесены Ь к югу о ^ / д соотношение опытных образцов совместно с допустимые значения, которые будут использоваться ACI 31816 на рис. 15. ACI 31816 выражения Рассмотрим распад в прочности на сдвиг при увеличении Ь к югу о ^ / д показатели и обеспечить нижняя граница для тестовых данных. На основании этого наблюдения можно использовать ACI 31816 выражений для оценки конечной loadcarrying возможности укрепить образцов. Таким образом, укрепление углепластика могут быть сконструированы таким образом, чтобы зона сдвига армированных остается относительно неповрежденными. Для этого необходимо ограничить вертикальных деформаций углепластика с 0,004 на основе измерения деформации и производительность A4 образцов типа (рис.
9 и 12). Этот штамм предел похож на эффективный уровень штамм, который рекомендуется для сдвига укрепление beams.13 бетона прочности на сдвиг в зоне сдвига армированных можно спокойно считать 1 / 4 [радикальных] е '^ с ^ к югу на основе расчетов конкретный вклад в зоне сдвига армированных представлены на рис. 14 и в таблице 4. Одним словом, дизайн углепластика могут быть выполнены на основе следующих выражений.
... (8)
где V ^ ^ к югу FRP та сила, которая должна нести FRP; E ^ ^ к югу FRP является модуль упругости FRP и ^ ^ к югу FRP является crosssectional области FRP за периметром.
Еще одним важным изменений, необходимых для максимальной прочности на сдвиг перфорации, которая дается в ACI 31816 ограничить возможность на основе конкретных дробления. Поскольку ни дробления бетона наблюдается в зоне сдвига армированных для любого из образцов, целесообразно, чтобы расслабиться предельных V ^ ^ к югу тах и использовать следующее выражение
... (9)
где Ь критической периметру расположен д / 2 от колонки лицо. При этом изменения, верхний предел по перфорации сдвига регулирует мощность только для образцов B8 с высоким разрушающей нагрузки. Таким образом, уравнение. (9) обеспечивает безопасное оценки максимума возможностей сдвига штамповки для всех образцов.
Предлагаемого пробивая сдвига обновления методика приводится помощью блок-схемы на рис. 16. Количество углепластика поперечной арматуры и количество периметров углепластика для целевой штамповки сдвига повышения прочности можно рассчитать эту схему. Кроме того, схема обеспечивает необходимую информацию о детализации полос углепластика для оптимальной производительности. Для шаблонов, использование диагональных полос по ликвидации проникновения сдвиговых трещин формирования пробивая конуса необходимо. Площадь поперечного сечения диагональных стремян должна быть не менее половины области первичного стремена углепластика, используемых в первую периметру. Для План B, применение тангенциальных стремена углепластика служит той же цели. Углепластика стремя размещения должна быть аналогичной, как показано на рис. 13 (б) и (г).
Прогнозы на предложенный дизайн, основанный на ACI 31816 положения и его сравнение с результатами эксперимента приведены в таблице 5. Средний потенциал измеряется разделены предсказал конечной нагрузок 1,30 со стандартным отклонением 1,16. Сравнения представлены в таблице 5 включить все доступные данные теста на углепластика укрепление плит столбцов соединения подвергаются чистой передачи сдвига. Можно заметить, что безопасные проекты могут быть получены с помощью предлагаемой процедуры как для несущей способности оценки и углепластика конструкции.
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Эффективный и надежный способ для укрепления slabcolumn укрепления связи разработан с использованием углепластика в качестве поперечной арматуры. Новая конфигурация укрепления (План B образцов) была экспериментально оценена. Кроме того, сравнительный анализ поведения образцов для испытаний с шаблоном и B углепластика конфигурации были обсуждены. Детализации и количества полос углепластика с радиальным и тангенциальным шить и различное количество углепластика использоваться как вертикальный сдвиг укрепление изучали. Важность двух непрерывных сжимающих баров в качестве стали целостности и postpunching поведение модернизированного образца был рассмотрен. Дизайн положений ACI 31816 для штамповки сдвигу были оценены с использованием экспериментальных результатов. Эти результаты были затем использованы для выработки практических принципов дизайна для укрепления системы. Следующие выводы можно сделать из результатов этого исследования:
1. План B образцов осуществляется выше План образцов с точки зрения процентов увеличения прочностных и деформационных потенциала. Все образцы План B находятся в высокой пластичностью и зоны силы исполнения, тогда как число периметров углепластика стремя было установлено, определения эффективности План образцы;
2. Использования полос углепластика как закрытые стремена увеличил прочностных и деформационных возможностей образцов. Когда углепластика полосы были закреплены наложением на сжатие стороне плиты, сдвига армированных регионе оставалась относительно неповрежденный, не сдвиговых трещин. Это перенесли неудачу пробивая сдвига для вне зоны эффективно связать углепластика шить системы;
3. Оптимальное количество углепластика вертикального сдвига области укрепления оказалось два слоя в отверстие, которое соответствует пределу углепластика штамм 0,004 в вертикальном усиление сдвига. Когда углепластика суммы меньшие, чем это было использовано (образца A4-3), пробивая сдвиг произошел сбой в зоне сдвига армированных из углепластика разрыв (высокие требования к деформации);
4. Грузоподъемность плит столбцов соединения после штамповки неудачи повышается с использованием предложенной схемы усиления. Когда поверхность пробивая провал сдвигается за пределы сдвига армированных углепластика зона, несколько баров способствует дюбель действий увеличился, что привело к улучшению поведения postpunching. Postpunching поведения A8 образцов, B4, B6, B8 и были лучшими по сравнению с образцами Control-2, которые отвечают требованиям целостности стали;
5. Конкретный вклад в сопротивление сдвигу в зоне сдвига армированных можно спокойно считать 1 / 4 ... на основе экспериментальных данных, а также
6. Предлагаемые руководящие принципы дизайна в соответствии с положениями дизайн ACI 318,16 Они включают в себя изменения для бетона и FRP взносов на основе измерения деформации и релаксации максимальная емкость сдвига штамповки на основе наблюдаемого поведения образца. Было показано, что точное и безопасное оценки потенциала следующие обновления плиты столбцов соединения могут быть получены с помощью модифицированной ACI 318-02 методика расчета.
Авторы
Этот исследовательский проект был проведен в Phil М. Ferguson зданий и сооружений лаборатории Университета штата Техас в Остине. Авторы благодарят за финансовую поддержку Национального Научного Фонда (CMS 0301395). Выводы и мнения, высказанные в настоящем документе, являются мнениями авторов в одиночку.
Нотация
^ К югу FRP = площадь поперечного сечения вертикальных полос FRP
Ъ = критических периметру расположен д / 2 от колонки лицо
Ь к югу о = критических периметру расположен д / 2 от внешней поперечной арматуры
Ь SUP Требования к югу ^ ^ о ^ = необходимая длина критического периметру расположен д / 2 от внешней поперечной арматуры
с = длина стороны квадратного колонки или пластина
D = средняя эффективная глубина плиты
E ^ югу FRP = модуль упругости FRP
е '^ к югу с = прочности бетона сжатие
L = пролета плит
м = количество дырок в углепластика периметру
п = число периметров углепластика
S = расстояние вертикальных полос FRP
S ^ 1 к югу = расстояние от колонки лицом к первому усиление сдвига FRP
V ^ к югу ACI = предельной нагрузки предсказал использованием ACI 318-02
V ^ к югу с = конкретный вклад в несущую способность
V ^ к югу тах = максимальная мощность сдвига штамповки
V ^ к югу гибкого = изгиб способность плит на основе анализа доходности линии
V ^ к югу FRP = FRP вклад в несущую способность
V ^ к югу и ^ = конечной грузоподъемностью от эксперимента
Ссылки
1. Пан, А. Д., а также Мол, ДП, "Железобетонные плоские пластины при поперечном Загрузка: экспериментальное исследование в том числе двухосных действие, Доклад № UBC / EERC, В. 88, № 16, Калифорнийский университет, Беркли, теленок. 1988, 262 с.
2. Мартинес-Крусадо, J.; Qaisrani, A.; и Мол, ДП, "Пост-напряженной пластинке Слэб-Column соединения, подвергнутого сейсмическая нагрузка", 5NCEE, Чикаго, штат Иллинойс 1994, 139-148 с.
3. 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.
4. Ebead, У. и Марзук, H., "Укрепление двустороннего плиты при помощи стальных пластин ACI Структурные Journal, В. 99, № 1, январь-февраль 2002, с. 23-31.
5. 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.
6. Binici, B., и Байрак О., "штамповка Shear Усиление железобетонных плоских пластин Использование CFRPs" Журнал строительной техники, ASCE, В. 129, № 9, 2003, с. 1173-1182.
7. Бромсом, CE, "Ликвидация Флэт режиме перфорации Отказ плиты", ACI Структурные Journal, В. 97, № 1, январь-февраль 2000, с. 94-101.
8. Oliveria, DR; Мело, SR, а Риган, PE, "Сильные Штамповка плоских пластин с вертикальной или наклонной Stirrups", ACI Структурные Journal, В. 97, № 3, май-июнь 2000, с. 485-491.
9. Seible, F.; Гали, А. и Дилгер, WH ", собранном Shear арматурный для плоских пластин", ACI ЖУРНАЛ, Труды V. 77, № 1, январь-февраль 1980, с. 28-35.
10. Arduini М., Нанни, A., "Параметрический Изучение пучков с внешней Таможенный FRP усиление", ACI Структурные Journal, В. 94, № 5, сентябрь-октябрь 1997, с. 493-501.
11. Triantafillou, TC, "сдвиг Усиление железобетонных балок Использование эпоксидной Таможенный композиты FRP", ACI Структурные Journal, В. 95, № 2, март-апрель 1998, с. 107-115.
12. Tumialan, G.; Фукуяма, H.; и Нанни, A., "Обзор японских Руководящие принципы для сейсмических Модернизация RC столбцы использовании материалов FRP," Структурные Одиссея инженерия, Материалы конференции, ASCE, В. 57, № 3 , 2001, стр. 8.
13. ACI Комитет 440 "Руководство по проектированию и строительству Внешне Таможенный системы FRP для укрепления бетонных конструкций (ACI 440.2R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 45 с.
14. JSCE, "Рекомендации по проектированию и строительству бетонных конструкций с применением непрерывного волокна армирующих материалов", бетона серии Инженерная 23, А. Мачида, под ред. Комитет по изучению непрерывного волокна армирующих материалов, Японское общество инженеров-строителей, 1997, 325 с.
15. ISIS CANADA "Укрепление железобетонных конструкций с внешней связью армированного полимеров", ISIS-M05-01, Виннипеге, Канада, 2001, 89 с.
16. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 443 с.
17. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования к железобетона (ACI 318-63)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1963, 144 с.
18. Элстнер, RC, и Hognestad Е. "сдвигу железобетонных плит", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 53, № 7, июль 1956, с. 29-59.
19. Крисуэлл, ME, "Статические и динамические Ответ железобетонная плита-Column соединения", Shear из железобетона, т. 2, 1974, с. 721-746.
Борис Binici является доцент кафедры гражданского строительства на Ближнем Востоке технический университет, Анкара, Турция. Он получил степень бакалавра в области гражданского строительства из Ближневосточного технического университета и степень магистра и докторскую степень по структурной инженерии в Университете штата Техас в Остине, Остин, Техас 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 председателем Совместной ACI-ASCE Комитет 441, железобетонные колонны, а также является членом комитета ACI 341, EarthquakeResistant железобетонных мостов. Его исследовательские интересы включают выполнение проектирования на основе железобетонных членов и структур (в частности, колонны), неупругие потери устойчивости арматуры в бетонных колонн, ремонт и модернизация бетонных конструкций с волоконно-армированные полимеры, а также стойки и галстук моделирования.