Дизайн и сейсморазведки двухэтажных полномасштабного автоклавного газобетона образцов Монтаж

Автоклавного газобетона (AAC) сборка образец был построен и испытан в качестве кульминации всеобъемлющее исследование исследования AAC структурных систем в университетской лаборатории. Цели двухэтажный образца сборки были убедиться, что система приземистый AAC shearwalls, направленных на неудачу в прогиба преобладают режиме будет действительно не при изгибе; для проверки предлагаемой конструкции положения shearwalls AAC и пол диафрагм; для проверки предлагаемого аналитического модели для таких элементов и систем, а также для проверки предлагаемой сейсмической разработке процедур для AAC структурных систем. Монтаж испытаний встретил этих целей. Shearwalls соответствуют прогнозных моделей, со стабильной гистерезисные петли до соотношения дрейфа превышает 0,3%, а перемещение ductilities от 2,5 до 6. Эти отношения дрейф и смещение ductilities рассчитываются с эффектом скольжения удалены. Для целей проектирования, эти результаты оправдывают предположение о доступных пластичности перемещения по меньшей мере 2,5. Ущерб не произошло в полу AAC диафрагмы или их соединений на стенах, подтверждающий, что поведение образца регулируется поведение shearwalls себя.

Ключевые слова: автоклавный; ячеистого бетона; Экранные.

ВВЕДЕНИЕ

Автоклавного газобетона (AAC), или ячеистого бетона, является инновационным новых строительных материалов в США и в настоящее время изготовлены в больших панелей и модульных блоков. Образца AAC монтаж был построен и испытан в качестве кульминации всеобъемлющее исследование исследования AAC структурных систем в университетской лаборатории. Цели двухэтажный образца сборки были убедиться, что система приземистый AAC shearwalls, направленных на неудачу в режиме flexuredominated бы действительно не при изгибе; для проверки предлагаемой конструкции положения shearwalls AAC и пол диафрагм; для проверки предлагаемых аналитических моделей для таких элементов и систем, а также для проверки предлагаемой сейсмической разработке процедур для AAC структурных систем. В настоящем документе рассматриваются следующие темы: справочная информация, образцы дизайна, процедуры тестирования и приборов, глобальные результаты, наблюдаемые поведенческие отдельных режимах, а также выводы.

Исследования SIGNFICANCE

Комплексная программа исследований в последнее время были проведены предложить дизайн положений нового материала в США: AAC. Образца AAC монтаж был построен и испытан в качестве кульминации всестороннее исследование научных исследований. Результаты этого исследования экспериментально подтверждено, что производительность AAC структурной системой можно управлять поведением shearwalls AAC.

ИСТОРИЯ

Ограниченная тестирование проводилось на AAC структурных систем. По сведениям авторов, натурных испытаний зданий AAC или shearwalls в обратном циклических нагрузок ограничена внутренней доклад о AAC заполнением стен (Димитрова и Guglev 1997). Информация о поведении полномасштабной AAC структурные системы соответствующих методов строительства в США, был расширен за счет тестирования образца AAC сборки на кульминационном этапе исследования shearwalls. Поведение Экранные AAC надежно предсказать, используя тестовые данные по shearwalls получить в двух местах в США и Германии. Синтез этого теста данных в результате предлагаемых положений дизайн shearwalls AAC, которые позволяют разработчикам выбирать геометрии и усиление для получения желаемого отказа для данной стены при условии известной дизайн осевой нагрузки (Таннер 2003; Варелы 2003). Исходя из этих положений дизайн, два этажа образца сборка была разработана потерпеть неудачу в прогиба преобладают режиме, несмотря на низкие пропорции (Таннер 2003; Варелы 2003) ..

ДИЗАЙН испытываемого образца

Двухэтажное образца AAC сборки состоит из двух фланцевых стены связаны перекрытий, как показано в изометрической проекции на рис. 1. Стены были построены с вертикальной панели AAC и перекрытий были построены с untopped напольные панели AAC. Вертикальные панели были отобраны для сборки, потому что это потенциально наиболее уязвимых конфигурации на основе наблюдаемого поведения одноэтажный, прямыми shearwalls AAC. На нижнем уровне, панели перекрытий были ориентированы поперечно. В этой конфигурации, дизайн боковой передачи нагрузки на основе дюбель действий стали помещен в залито ключи от пола панели (рис. 2). Конец панели на полу лежит диафрагмы на фланцах и связи пучка был брошен параллельно shearwalls. Арматурная сталь залито ключевых стоял на якоре в связи пучка через 90-градусной крючок ориентироваться в вертикальной плоскости, как показано на рис. 3. На рис. 3, непрерывное укрепление вертикальной полосы, был включен только в местах, где продольной арматуры или дюбелей в shearwalls совпало с залито панели пересечения.

На верхнем уровне, панели перекрытий были ориентированы продольно. В этой конфигурации, дизайн боковой передачи нагрузки на основе сцепления или фермы механизма. Связующая балка была отлита по периметру пола диафрагмы (Таннер 2003) ..

План размеры сборки были 20 футов (6,1 м) в длину и 9,33 м (2,8 м) в ширину. Эти размеры регулируются ограничения космической лаборатории. Стена длиной 20 футов (6,1 м) был выбран для удовлетворения дизайн цели изгибных поведения в приземистые стены. Это было достигнуто с помощью укрепления изгиб находиться только на концах длинных factoryproduced панели. С вертикальной панели изготовлены из ядер размещены в голову только суставов, укрепление вертикальной был помещен в вертикальных швов между наружными панелями два на каждом конце каждой сети (рис. 4) и состояла в общей сложности четыре бара № 4 (12 мм). Три дополнительных № 5 дюбелей (16 мм), были помещены в базу и на первом этаже повышенной плиту увеличить дизайн шкафов-сдвига потенциала каждой стены (рис. 4). Фланцевые стены были выбраны потому что они очень типичны фактическое строительство, как и возвращается на стене или в углах расширенной элементов.

TEST SETUP И ПОРЯДОК

Индивидуальные прямоугольных железобетонных базы пучков были брошены в качестве основы для каждой стены. Каждая организация была натянута после сильного пола в лаборатории.

Боковые нагрузки был применен к полу диафрагм через продольно после натянутый железобетонных загрузки пучков при AAC плит. Два загрузки пучки расположены в центре каждого этажа AAC плиты, одна сверху и снизу каждом этаже AAC плиты, прижимались друг с другом вертикальными прутьями. Боковые нагрузки был применен в центре каждой диафрагмы этаже AAC через сопротивление трения между бетонной балки погрузки и AAC пол плиты. Подробное описание загрузки системы представлены в Таннер (2003) и Варела (2003). Требуется усилие было основано на предсказал максимальной боковой нагрузки. Размер загрузки балок и расположение вертикальных стержней после натяжения определялись с помощью линейной упругой модели конечных элементов (Таннер 2003).

Два возможных распределений боковые нагрузки по высоте образца были рассмотрены: треугольные и равномерным. Бывший представляет МКБ 2000 эквивалентной процедуры боковой силы для малоэтажных зданий, а вторая была определена в более справедливо в неупругих спектр ответных мер на основе нелинейного анализа временных истории аналитическая модель вопросу сборки Экранные в Калифорнии 12 землетрясений (Таннер 2003).

Осевой нагрузки на прототип здание должно представлять собой разумный уровень мертвым грузом и живой груз. Осевой нагрузки на монтаж образца происходит от веса сборки себя и погрузочной техники. Это собственный вес плит перекрытия плюс вес загрузки оборудования 100 кг / м ^ SUP 2 ^ (4,8 кПа), на первое повышение уровня и 160 фунт / фут SUP ^ 2 ^ (7,7 кПа), на втором повышенных уровне. Это представляет собой сильно загружены плиты перекрытия. Общей осевой нагрузки на стены 30,2 KIPS (133 кН).

Планируется провести в плоскости загрузки истории, как показано на рис. 5, состоит из серии циклов обратной монотонно возрастает максимальная целевых нагрузок. Боковые нагрузки с ручным управлением с использованием гидравлического привода на каждом этаже. Заранее целевых значений П. были основаны на предсказал нагрузки производить значительные изменения в поведении образцов, таких, как образование трещин от изгиба и уступая изгиба арматуры. После уступая изгиба арматуры, нагрузка была применена, пока цель перемещения были достигнуты с использованием не менее одного полного цикла в каждой целевой перемещения. Эти целевые смещения были определены на основе "сила-смещение поведения, измеряемые в ходе испытаний и уровня повреждения наблюдаются в образце. Эта история была аналогичной той, которая использовалась в предыдущих испытаний shearwalls AAC (Варела 2003; Таннер 2003), и в соответствии с аналитически предсказать реакцию зданий AAC Экранные сильным сотрясение грунта (Варела 2003).

Приборов был выбран для измерения глобального и локального поведения сборки. Глобальное поведение монтаж образца характеризуется общее поведение forcedisplacement в направлении нагрузки. Горизонтального перемещения каждой стены была измерена на каждом этаже уровне с использованием линейных потенциометров. Приложенной нагрузки измерялась с помощью PIN-датчиков (Варела 2003; Таннер 2003), и было проверено использование датчиков давления. Локальном поведении сборки описан в терминах деформации структуры отдельных компонентов. Следующие измерения были зарегистрированы для истории восточной и западной Экранные:

* Вертикальное перемещение стены с каждой стороны;

* Вертикальные смещения стены заканчивается на каждом этаже уровне;

* Диагональ деформация стены;

* Горизонтальные деформации вдоль поперечной длины плиты перекрытия, а также

* Купон между элементами (Таннер 2003).

Картина в плоскости стены, включая баранов представлена на рис. 6. Фотография полок и загрузки лучей показано на рис. 7. Двухэтажное образца монтаж был протестирован на 12 августа 2002.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Целом поведение образца приведены на рис. 8. Всего сдвига база представляет собой сумму равную ножницы, применяемые к каждому уровнем пола. Позитивные перемещения на юг, являются отрицательными на север. "Сила-смещение поведения изначально линейной упругой. Стабильные изгиб гистерезисные петли представлены с уменьшением пиковых нагрузок менее 10% от предыдущего цикла, вплоть до окончательного цикла, несмотря на неожиданное присутствие веб-сдвиговых трещин, которые образуются, потому что материал был AAC меньшей прочностью, чем предполагалось в дизайн (Варела 2003; Таннер 2003). Повторяющихся циклов изгиба контролируемых проверить через наблюдается уступая подкрепления на базе структуры показывают, что расчетная цель разрушение при изгибе был достигнут, несмотря на некоторые скольжения и webshear трещин. Как скольжения увеличился, на севере фланец восточной стены не скользили с остальной частью образца, что привело к широкому вертикального эшелонирования (1 дюйм [25 мм]) между фланцем и в Интернете в северную сторону восточной стены, оказали фланец нестабильной и остановить испытания.

Гистерезисного поведения, в том числе дрейфа уровнях, а также перемещения ductilities, могла бы играть лучше было скольжение и веб-сдвиговых трещин были устранены. Заключительный крекинга моделей для каждого внешнего лицо образца, как показано на рис. 9 и 10, иллюстрируют наличие равномерно распределенных веб-сдвиговых трещин ..

Нагрузка-смещение "для востока и запада стены показаны отдельно на рис. 11. Эффект скольжения, измеряются с помощью линейных потенциометров, расположенные в основании каждого Экранные, был смещен в два этажа образца монтаж оценить пластичность и изгиб исполнении Экранные AAC (рис. 12). Дрифт отношения определяются как горизонтальные перемещения, деленная на высоте история и выражается в процентах. Перемещение пластичности определяется как окончательное смещение разделить на выход перемещения. После удаления базы скольжения, два этажа образца монтаж достигнуто дрейфа соотношения между 0,24 и 0,42%, а окончательный ductilities перемещение между 2,5 и 6 (табл. 1). Коррекция для скольжения в последнем цикле восточной стене включает в себя предположение скольжения. Если этот цикл были ликвидированы, перемещения пластичности сократится примерно на 10% до значения 5,3. Если база скольжения не были вычтены из ответа, два этажа образца сборки достигли бы дрейф отношений между 0,7 и 0,85%, а окончательный ductilities перемещения (окончательного перемещения, деленная на перемещение в уступая изгибных подкрепление) в диапазоне от 7,8 до 12 (2003 Таннер; Варелы 2003) ..

Трещины не были обнаружены в диафрагме этаже AAC, о том, что груз был успешно передается через сцепление на обоих уровнях. В первом повышенный уровень, нагрузка была передана от диафрагмы до стены через адгезии о чем свидетельствует отсутствие щелей между залито пучка связи и AAC интерфейс. Это отсутствие бедствия указывает, что дюбель действий, хотя и доступны как вторичный механизм сопротивления, не был мобилизован. Во второй повышенный уровень, никаких трещин не наблюдалось на стыках панелей между полом и стыки между панелями и полом связи пучка, указав еще раз, что приложенные нагрузки были успешно передается через сцепления (Таннер 2003).

Последовательность наблюдаемых поведения (в том числе трещин) выглядит следующим образом:

* Прочность растрескиванию;

* Небольшие вертикальные растрескиванию;

* Web-сдвиговых трещин;

* Уступая изгибных укрепление и

* Раздвижные сдвига на базе, сопровождается сепарацией фланцев из ткани в восточной стены.

Эти вопросы обсуждаются в индивидуальном порядке в следующих разделах. На протяжении оставшейся части этого документа, сообщил нагрузки относится к общей базе сдвига, приложенное к образцу.

Образование трещин от изгиба

Прочность трещин, образовавшихся в первой западной стены, при нагрузке 50,2 KIPS (223 кН) при загрузке на юг и при нагрузке 48,5 KIPS (216 кН) при загрузке на север. Прочность трещин, образовавшихся в восточной стене при нагрузке 81,6 KIPS (363 кН) при загрузке на юг и нагрузка 72,9 KIPS (324 кН) при загрузке на север. Трещин от изгиба мощностью 63,8 KIPS (284 кН) с использованием прочности облигаций 70 фунтов на квадратный дюйм (0,46 МПа), что соответствует среднему назад рассчитанных прочности связи. Трещин от изгиба мощностью 47,5 KIPS (211 кН) с использованием прочности облигаций 50 фунтов на квадратный дюйм (0,34 МПа), что соответствует нижней 20% fractile среднего назад рассчитанный предел прочности на разрыв связи (Тэннер, Варела и Клингнер 2003). Трещин от изгиба потенциала с использованием нижнего 20% fractile на растяжение, прочность, которая ниже минимальной наблюдается сдвиг базы на формирование изгиб трещины. Предсказал основание сдвига с использованием среднего растяжение прочности результатов в соотношении наблюдаются topredicted изгиб крекинга мощностью от 0,76 и 1,28 ..

Формирование вертикальная трещина в голову совместных между панелями

Рядом с места изгиба подкрепление в северной части восточной стены, вертикальная трещина разделила стена в два отдельных стен. Если в плоскости поперечную жесткость образца преобладали прогиб, этот треск значительно уменьшить жесткость и прочность образца. Для образца, поскольку отношение сдвиговой жесткости (AG / L) в изгибной жесткости (3EI / L ^ SUP 3 ^) составляет 1,35, стрижки и прогибы вклад примерно в равной степени гибкости образца, а также общей жесткости не изменится в результате вертикальной трещины. Кроме того, поскольку трещины произошло 2 футов (0,6 м) от фланца, потеря изгибной жесткости было меньше, чем это было бы имели трещины произошло почти в центре в Интернете.

Web-сдвиговых трещин

Web-сдвиговых трещин наблюдалась в обоих shearwalls в общей базе сдвига 119 KIPS (530 кН) при загрузке на север и 117 KIPS (520 кН) при загрузке на юг. Использование испытания прочности на сжатие для оценки расщепления прочность на растяжение и предлагаемого уравнения дизайн для веб-сдвиговых трещин потенциала, общей мощностью базе сдвига монтаж образца KIPS 114 (507 МПа). Это прогнозируемое значение основано на нижней 10% fractile результатов испытаний (Таннер 2003). Отношение наблюдается к предсказал веб-сдвиговых трещин потенциал составляет примерно 1,0 для стен. Если веб-сдвиговых трещин потенциала были основаны на среднем результаты испытания образцов Экранные чем ниже 10% fractile используемый для проектирования, отношение observedtopredicted веб-сдвиговых трещин мощность будет 0,9.

Уступая изгиба арматуры и номинальная мощность изгиб

На основании показаний тензометрических, изгиб арматуры в восточной стены дали в общей базе сдвига 118 KIPS (525 кН) при загрузке на север и на юг. Изгиба арматуры в западной стены дали на базе сдвига около 130 KIPS (580 кН) в каждом направлении. Эти показания согласуются с первоначального снижения жесткости наблюдается в гистерезисного поведения (рис. 8) или первый выход наблюдается в структуре.

Сначала предсказано общей сдвига базы изгиб уступая в основании каждой стены, без учета эффекта дюбеля, под действием приложенной осевой нагрузкой 60 KIPS (267 кН), было 90 KIPS (344 кН). Базы сдвига определяется путем деления на изгиб потенциала путем эффективного роста или M / V отношение, как показано на рис. 13. Рост наблюдается изгиб потенциала связано с дюбелями, которые действуют первоначально в качестве дополнительного изгиба укрепление, несмотря на их малой длины. Базы сдвига на уступая можно предсказать на основе изгиб потенциала на два критических секций:

1. В основе, принимая во внимание вклад дюбеля для изгибных потенциала, а также

2. В критическом разделе чуть выше края дюбеля.

В том числе вклад дюбелей значительно увеличить изгиб потенциала на базе. Если предположить, что критическая секция на базе, базе сдвига потенциала на доходность которого будет определен путем расчета изгибных потенциала на выход, в том числе дюбель вклад, и превращение ее в эквивалентную базы урожайность сдвига путем деления на M / V соотношение представлены на рис. 13. Предполагая, что в критический раздел находится в точке, где конец дюбеля, изгиб потенциала будет рассчитываться без дюбелей и будут преобразованы в базу урожайность сдвига путем деления на сокращение рычагов между собой нагрузку и критический раздел. Результаты этих расчетов выражаются в таблице 2. Наблюдается сдвиг базы уступая изгибных усиление падает между предельными случаями определены ранее.

После изгиба укрепление дали, как стены выставлены изгиб поведение в основном состоящий из твердого тела качания. Вертикальные перемещения наблюдались на стене баз на стороне напряженности из-за текучести и связь ухудшения растяжение арматуры. Дробление сжатия пальцев удалось избежать из-за боковой поддержкой, предоставляемой им фланцев. Максимальная нагрузка наблюдается в каждой стене было 136 KIPS (605 кН) при загрузке на юг и 144 KIPS (641 кН) при загрузке на север. Наблюдается номинальная мощность падает изгиб в пределах представлены в таблице 2.

Раздвижные срез

Раздвижные, которая наблюдалась в shearwalls в два этажа монтаж образца с помощью 2 дюйма (51 мм) линейных потенциометров крепится к фундаменту. Эти результаты представлены на рис. 14 быть одинаковыми для востока и запада shearwalls. Ближе к концу испытания при нагрузке 900-Пойнт (Цикл 12A, соответствующий положительный сдвиг базы или погрузки на юг), прибор для измерения сдвига в восточной стене исчерпали свой ход, и поправочный коэффициент был применен последующего скольжения данных (Таннер 2003).

Дизайн раздвижных срез от трения (с помощью проверить коэффициент трения 1,0), а также дюбели является KIPS 142 (630 кН), и от трения только 60 KIPS (267 кН). Первоначально, первый был в силе до нагрузки 677-Пойнт, после чего все больший ущерб на материалы AAC окружающих дюбелей деградировавших их вклад в шкаф-срез, снижая тем самым общую боковой потенциала twostory образца сборки (рис. 15).

Как смещения увеличилась, фланец панелей не скользили с веб-в направлении нагрузки, в результате чего местные повреждения фланцев и, наконец, к нестабильности фланец как на севере и юге края образца. В конце север, фланец ущерб сопровождалось широким вертикальная трещина в восточном Сети при нагрузке 966-Пойнт. Как стена была загружена на север в течение следующего цикла, вертикальная трещина распространяется и открыт для перемещения 1 дюйма (26 мм) при нагрузке Пойнт 1031 (рис. 16), который остановился тестирования.

ВЫВОДЫ

Двухэтажное образца AAC монтаж выполнила свои необходимых целей. Shearwalls соответствуют прогнозных моделей трещин от изгиба и веб-сдвиговых трещин. Хотя она была под влиянием присутствия основания дюбеля, наблюдается изгиб потенциала упал между предельными случаями полного участия дюбель и нулевой дюбель участия. Наблюдаемые скольжения срез подтвердил, что этот потенциал может быть достоверно предсказать на основе фрикционных механизмов сопротивления.

Ущерб не произошло в полу AAC плит или их соединений на стены, проверяя, что дизайн, основанный на сцепление с дорогой будет производить структуры, чье поведение регулируется поведение shearwalls.

Хотя два этажа образца монтаж выставки веб-сдвиговых трещин, стабильной гистерезисные петли были достигнуты. С эффектов скольжения удалены, дрейф уровней превысил 0,3%, а перемещение ductilities колебалась от 2,5 до 6. Для целей проектирования, эти результаты оправдывают предположение о доступных пластичности перемещения по меньшей мере 2,5. На основании предыдущих тестов изгиба доминируют shearwalls AAC, пластичность этого были бы больше, если аномальная webshear крекинга в голову не приходило (Варела 2003). Этот тест подтверждает, что цель дизайна изгиба доминируют поведение может быть достигнуто даже в относительно приземистые стены.

Авторы

Информацию об обзоре, основана на научно-исследовательского проекта по сейсмической поведение по производству автоклавного газобетона, проведенное в Университете Техаса в Остине под эгидой Ассоциации ячеистого бетона. Авторы также хотели бы выразить свою признательность сотрудникам и студентам Ferguson зданий и сооружений лаборатории, которые помогали в строительстве и тестировании этого образца, в частности, Дж. Митчелл, Р. Сассен.

Ссылки

Димитров, М., Guglev Р., 1997, "Задача: проведение экспериментальных исследований для определения поведения и несущей способности автоклавного газобетона Стены с Ограничиваясь железобетонных элементов, при обратимом горизонтальных нагрузок," Строительство исследования НИСИ, София , Болгария, сентябрь, 239 с.

Клингнер, RE; Таннер, JE, и Варела JL, 2003, "Техническое обоснование предлагаемых положений дизайн для AAC структуры: Сборка испытаний и развития R и C ^ D ^ к югу факторы", ACI523A Специальное издание, ACI совещание Fall, Бостон, Массачусетс

Таннер, JE; Варела, JL и Клингнер, RE, 2003, "Сейсмическая поведение двух-Строй полномасштабного автоклавного газобетона (AAC) Сборка образца", Труды девятой Конференции американских Кирпичный Севера, Кирпичный общества, Клемсон , SC, с. 415-426.

Таннер, JE, 2003, "Разработка положений для AAC структурной системы", Кандидатская диссертация, Техасский университет в Остине, Остин, Техас, май, стр. 611.

Варела, JL; Таннер, JE, а Клингнер, RE, 2003, "Развитие R и C ^ D ^ к югу Факторы сейсмической Дизайн AAC структуры", Труды девятой Конференции американских Кирпичный Севера, Кирпичный общества, Clemson, SC , с. 439-450.

Варела, JL, 2003, "Развитие R и C ^ D ^ к югу Факторы сейсмических Дизайн AAC структуры", кандидатскую диссертацию, в Университете Техаса в Остине, Остин, Техас, май, стр. 259.

Дженнифер Е. Таннер доцент кафедры гражданского строительства в Университете Вайоминга, Ларами, Wyo.

Хорхе Л. Варела является доцент кафедры гражданского строительства в автономном университете Yucatn, Mrida, Yucatn, Мексика.

Ричард Э. Клингнер, ВВСКИ, является Л. Гилвин профессор кафедры строительства в Университете Техаса, Остин, Техас Он является председателем Совместной ACI-ASCETMS Комитет 530, Кирпичный стандартами Объединенного комитета, а также является членом Учебная деятельность комитета, Международной Публикации / веб-сайте Комитета, а также комитетов МСА 349, Бетон ядерных структур; 355, Анкоридж бетонными, 374, производительность основе сейсмических Дизайн бетонных зданий, а также 523, ячеистого бетона.