Экспериментальное исследование по сейсмическим Поведение высокопроизводительных армированных волокном композитных Цемент Муфта Балки

Экспериментальное исследование по сейсмическим Поведение высокопроизводительных армированных волокном композитных Цемент Муфта Балки. Документ Canbolat B. Афшин Густаво J. Парра-Монтесинос, и Джеймс К. Уайт

Мотивация для обсуждения этого вопроса связана с около 40 лет интерес к сейсмической дизайн железобетонных сочетании стен. Интересно было узнать о благотворном влиянии волокна подкрепления. Тем не менее, вызывает разочарование, что вопросы поведения, необходимые для инженерных понимание и определение номинального преимущества, необходимые для применения в дизайне экспериментальные данные, которые не рассматривались в документе. Следует надеяться, что замечания, может стимулировать авторов пересмотреть некоторые свои выводы и напомнить дизайнеров важных поведенческих особенностей, применимых к связи пучков.

1. Выявление в середине 60-х годов несоответствие установленных процедур, касающихся прогнозирования номинальной прочности условно усилить приземистый связи пучков (рис. 1 (а)), а затем приступила к проведению некоторых исследований. Среди образцов, испытанных в Новой Зеландии, четыре были геометрически подобные показанным на рис. 1 (а) и 2 (б). В 1969 году, в этом исследовании сделан вывод, что такие элементы имеют ограниченные сейсмические перемещения и способность к рассеянию энергии.

Источники пластичности в таких пучков были прослежены обширные деформации и смещения измерений (парк и Paulay 1975). Особенности, частично на рис. , Показали, что, вопреки соответствии с иллюзорными конфигурации деформации воспринимается авторами на рис. 2, все горизонтальные черточки над четкие пролета с приземистых пучков подвергались только напряженность.

Следовательно, значительно сокращены связи по передаче горизонтальных полос означает, что традиционно определяется касательные напряжения незначительны. Диагональ сжимающих напряжений вдоль траекторий (изображены на рис.), А не напряжения сдвига по инициативе потенциальных диагональные трещины провал. При вертикальной укрепление стремя предоставляется трансфер, не поддаваясь максимальное усилие сдвига V между треугольной органов А в пункт Б, не провал по любому диагональные трещины происходит. В отсутствие перегибов стали деформации, значительные силы могут быть извлечены из таких пучков только тогда, когда введенные сейсмические перемещения больше, чем ранее накопленных пластических деформаций. Полученные результаты являются резкое снижение жесткости и нижней диссипации энергии.

Выявленные внутренние силы, связанные с номинальной силы по борьбе с симметричной панели, отражаются на левой стороне рис. А. Несмотря на полное горизонтальное внутренние силы, C ^ к югу с = T ^ S ^ югу югу ^ T 'S ^, будучи больше, чем получено для обычных разделов света, из-за снижения внутреннего рычага г, номинальная прочность снижается. Относительное смещение правой границы пучка, основанный на технике Villiot, и их компонентов, Через несколько неупругих откат перемещения, всю силу сдвига V должна быть передана трения между ранее широко трещины зоны сжатия. Все образцы, в которых диагональные неспособность предотвратить напряженность, не скользящая сдвиге (парк и Paulay 1975) с впоследствии мобилизовал дюбель механизма с недостаточной прочности на сдвиг.

2. Отрицательные результаты исследования обобщены ранее побудили к поиску радикальных изменений в связи детализации пучков. Это привело к экспериментальной работе Бинни сообщили в 1974 году, и ее дальнейшая эксплуатация Santhakumar, с помощью тестов связанных стен. Значительно превосходит производительность таких пучков связи привело к отказу в Новой Зеландии (1973) условно армированные балки. Соответствующих местных код в 1982 официально ограничена их использования. Намного раньше, чем в 1999 году, некоторые проницательные американские структурных консультантов адаптировать диагонали усилить взаимодействие пучков в своих зданиях. Как показывает рис. B показывает, поведенческие модели, используемой в Новой Зеландии в том, что в симметричных диагонального стали связывать, способных выдерживать большие неупругих деформаций как при растяжении и сжатии. В первую растягивающих деформаций экскурсии за урожай, конкретных окружающих диагональных баров сжатия (показана заштрихованной площади на рис. B) вносит свой вклад в силу передачи. На данном этапе, диагональ баров сжатия выполнить в упругой области.

Связанных компонентов, а также смещения пучка, в начале уступая по напряженности диагонали, B. Это позволяет вращения номинальная доходность аккорд, S ^ sin Бар удлинение за счет равномерной деформации доходность по диагонали, при этом некоторые пособия деформации проникновения в регионы крепления на стенах (Paulay 2002a), обозначается как После первого обращения неупругих сейсмических смещений, диагональ баров сжатия заменить вклад в прочность окружающего бетона. Таким образом, сокращение сжатия диагональ Диссипации энергии оборудована только диагональные баров, что приводит к Рамберг-Осгуд типа гистерезисных ответ. Как и ожидалось, неупругих деформаций будет пропорциональна после выхода деформации растяжения наказания. Перемещения пластичность,

Любое горизонтальной арматуры, например, что помещается в интегральных прилегающих перекрытия, активируется удлинение Таким образом, луч силы будет увеличиваться. Однако, как в условно усиленный связи пучков, эта сила уменьшается, когда повышение последующих неупругих требует перемещения стали меньше максимальной, ранее введенных.

Связи вокруг расслоение диагональных баров никогда не были призваны обеспечить заключение (парк и Paulay 1975). Единственная цель такого усиления, иногда в виде прямоугольной спирали, является предотвращение преждевременной изгиба стержней подвергаются значительным неупругих деформаций сжатия. Следует признать, что волокна армирование может заменить эту функцию.

Сравнения в таблице 3 напряжений сдвига устойчивой является неуместным. Как показывает рис. И, в частности на рис. B означают, таких напряжений, как правило, незначительным или вовсе отсутствуют.

3. Перемещение (дрейф) потенциала наблюдали авторы имеют первостепенное интерес. Они должны быть по сравнению с вероятными требует перемещения. С помощью простых соотношений (Paulay 2002b), идентифицируемых на рис. C, требует перемещения легко оценить. Деформации контроль исполнения связанных стены системы, как правило, те из важных элементов, стен.

Критической величины максимальной история дрейфа Типичным умеренное значение 1,5% используется здесь, чтобы проиллюстрировать связанных спроса Бесплатно, но проницательный выбор на прочность связи пучков, возможно, равномерным по высоте здания, определяет нужное место максимального дрейфа историю (Paulay 2002a). Используя обозначения приведены на рис. C, соотношение? критического луча и стены дрейфует является

где с ^ 1 ^ к югу и к югу C ^ 2 ^ представляют собой расчетные нейтральной оси глубины упругой, но трещины секции стены, соответственно. Использование относительных размеров, приближая тем, которые используются на рис. 4 (л ^ к югу ш = 3.4s, с ^ к югу 1 = 0.34s, а к югу с ^ 2 = 0.68s), один считает, что Аккорд вращения связи пучка Традиционно усиленный связи балки, с или без волокон, не может вместить такого поворота аккорд.

Авторов ЗАКРЫТИЕ

Авторы хотели бы поблагодарить discusser за его замечания по этому документу, а также его обсуждение поведения условно по диагонали усиленный связи пучков. Авторы некоторое замешательство, однако, о каких-то замечаний discusser и считаю, что он неправильно истолковал выводы, представленные в документе. Следующие разъяснения должны быть в состоянии прояснить его опасения.

Основная мотивация для изучения представленных авторами, упростить строительство связи пучков в сейсмостойких связанных систем стене и не разрабатывать альтернативный проект, поскольку существующие положения дизайна были показаны привести к адекватное поведение электронного взаимодействия при перемещении ухудшилось. В самом деле, начиная с 1960 года, результаты экспериментов наглядно показали, что использование диагональных усиление приводит к выше поведение связи пучков под нагрузкой пустяковое типа, а также при перемещении откат, по сравнению с обычным усиленный связи пучков (то есть, балки с распределенными горизонтальной и вертикальной подкреплением). В их экспериментальное исследование поведения связи балок и стен при сочетании пустяковое типа загрузки, Луизони, и.о. Somenson и Унгаро (1970) показали, что комбинация диагональных подкрепление с вертикальным стремена представляет собой наиболее эффективный дизайн для связи RC пучков. Paulay (1971) и Paulay и Бинни (1974) показали, что использование диагональных подкрепление также приводит к гораздо выше поведение в связи пучков по сравнению с обычным усиленный связи пучков при воздействии на смещение ухудшилось.

Дизайн по диагонали усиленный связи балки, в соответствии с МСА Строительный кодекс (ACI Комитет 2005), предполагает использование арматурных каркасов, состоящих из по крайней мере четыре диагональных баров и близких поперечной арматуры, аналогичного тому, который используется в критических регионах железобетонных колонн . Это создает трудности строительства, особенно в той области, где два диагональных арматурных каркасов пересекаются. Кроме того, расширение связи пучка часто требуется разместить два диагональных арматурных каркасов. Таким образом, главной целью авторов было разработать дизайн связи пучка, которые могут быть легко построены, в то время экспонирования поведения, которые, по крайней мере сопоставима с хорошо подробную диагонали усиленный связи пучков.

Авторы находят критику discusser на применение условно-армированные связи пучков (с или без волокон) неактуально, поскольку авторы не рекомендуют использовать условно усиленный высокоэффективный fiberreinforced композитного цемента (HPFRCC) взаимодействия пучков, а discusser кажется, не верит . В самом деле, в абстракции, следующее заявление гласит: "Было также отмечено, что диагональные арматуры, необходимых для достижения больших возможностей перемещения". Кроме того, в резюме и выводы раздел этого документа, было ясно, что использование материалов допускается HPFRCC ликвидации поперечной арматуры вокруг диагональной баров, но не диагональные укрепления себя, о чем свидетельствуют следующие заявления: "Использование расширенный волокна цементных материалов допускается ликвидация поперечной арматуры как правило, требуется около диагонального шестов для заключения, что упрощает процесс пучка строительства. Результаты испытаний показали, что пучки HPFRCC связи с упрощенной диагональных укрепление выставлены выше прочность на сдвиг и жесткость удержания ". Таким образом, должно быть ясно, что авторы предлагают дизайна связи пучка, который не требует использования поперечной арматуры вокруг диагональной подкрепление для предотвращения потери устойчивости этих баров.

Discusser отмечается, что "вокруг связей расслоение диагональных баров никогда не были призваны обеспечить заключения". Независимо от намерений discusser в ходе его исследования по связи балки, авторы твердо убеждены, что поперечное армирование вокруг диагональной баров железобетонных связи пучков должны не только обеспечивать боковую поддержку, чтобы диагональные баров, а также обеспечить заключение к конкретному. В самом деле, Paulay и Бинни (1974) пришли к следующим выводам. "Для увеличения эффективности вклада связи пучков во время катастрофического землетрясения, сосредоточение в рамках конкретных клетку по диагонали группа баров императив". Похоже, что в соглашении с утверждением авторов.

Что касается критики discusser в дискуссии авторов в среднем напряжений сдвига, понесенные железобетона и HPFRCC связи балки, авторы считают, что использование средней напряжений сдвига позволили сравнения результатов испытаний с кодовым указанного сдвига пределах напряжений, а также как справедливое сравнение сдвигового сопротивления четыре пучка связи образцов, испытанных в рамках своего расследования. Термин "касательное напряжение," будь то уместно или нет, уже давно используется во всем мире дизайна кодов, в том числе ACI Строительный кодекс и Новой Зеландии кодекса. Стоит отметить, что максимальное касательное разрешено 2005 ACI Строительный кодекс в связи пучков на основе среднего напряжения сдвига. Кроме того, тот факт, что ширина и количество диагональных укрепление образцов 3 и 4 (HPFRCC связи лучей) примерно 3 / 4 из этих образцов 1 (по диагонали железобетонной балки связь), и до сих пор связи HPFRCC пучков наблюдался пик силы примерно на 70% больше, чем по диагонали железобетонной балки связи отметил, что HPFRCC материалов внесли значительный вклад в сопротивление сдвига пучка до полного вывода волокна.

комментарии discusser по наращиванию дрейфа по сравнению спроса особенно интересны. В таблице 3 данного документа, экземпляр дрейфа потенциала, на основе широко используется критерий максимальной допустимой скорости распада силы 20%, были предоставлены. Образца 4, однако, наблюдался стабильный гистерезисного поведения с точностью до 4,5% и 5,5% дрейф в положительном и отрицательном направлениях нагрузки, соответственно, хотя силы распада немного превысил 20%, а прочность, равную 80% от пика, когда силы произошел сбой на 8,0% дрейфа, который должен был перелом диагональной арматурой. Таким образом, при разработке сценария, который описывает discusser, авторы считают, что поведение образца 4 удовлетворительное. Как отмечалось в документе, образцов 1 (по диагонали железобетонной балки связи) устойчивый пик спроса смещение 4,0% дрейф, после чего никаких явных признаков отказа не наблюдалось. Однако, как показано на рис. 9 (б) документ, этот экземпляр уже был серьезно поврежден в 3,5% дрейфа.

Стоит отметить, что Муфта Балки 317 (spandepth отношение 1,3) и 395 (диапазон углубленного коэффициент 1,0) проверен Paulay и Бинни (1974), в котором содержится диагональных арматуры и обручи вокруг диагональной баров, выставлены дрейфа потенциала примерно 6,0 % и 5,3% соответственно, хотя нагрузка режима была существенно менее жесткими, чем той, которая применяется для образца 4. Например, сцепка луча 317 проявляли значительный упадок сил после четырех циклов неупругих перемещения, только два из них представляют неупругих откат перемещения. Стоит отметить, что диапазон углубленного отношение муфта луча 317 на 30% больше, чем в 4 образца. Муфта Луч 395, а с другой стороны, не удалось после двух полных циклов в неупругих диапазона с пиковой нагрузки дрейфа в отрицательном направлении загрузки приблизительно 0,3%, что означает, что эта связь пучка в первую очередь испытываться в соответствии с циклическим однонаправленной истории перемещения. Кроме того, по диагонали усиленный связи пучка с пролетом углубленного отношение 1,0 проверен Tassios, Моретти, и Bezas (1996) выставлены значительные сдвиговые силы после распада подвергаются трем циклам на уровне перемещения пластичности 3,0 (три раза смещение текучести ).

Хотя соответствующее значение дрейфа не было, уступая диагональных укрепление в короткие связи пучков обычно происходит при перемещении ниже 1,0% дрейфа. Образцы испытаны 4 авторами продолжаться в течение 15 циклов неупругих откат водоизмещением до 5,5% дрейфа и окончательный толчок к 8,0% дрейфа. Этот дрейф мощность аналогична Муфта Балки 317 и 395 протестировано Paulay и Бинни, хотя образца 4 подвергался гораздо более тяжелая история перемещения ..

Таким образом, авторы считают, что результаты их исследования подтверждают вывод о том, что использование высокоэффективных армированных волокнами цементных композитов (HPFRCCs) позволяет ликвидации поперечной арматуры вокруг диагональной баров в железобетонных связи пучков. Кроме того, HPFRCC материалов было показано, внести существенный вклад в сопротивление связи сдвига пучка до полного вывода волокна, что привело к терпимости выше ущерб по сравнению с обычной связью конкретных пучков (с или без диагонального подкреплением).

Ссылки

Парк Р., Paulay, T., 1975, железобетонных конструкций, John Wiley

Paulay, T., 2002a, "Перемещение пропускной способности железобетонных связанных Стены", журнал землетрясений, ветра и морской техники, V. 24, с. 1165-1175.

Paulay, T., 2002b, "Перемещение ориентированных сейсмических Дизайн смешанных систем Строительство," Землетрясение Spectra, V. 18, № 4, с. 680-718.

Ссылки

ACI Комитет 318, 2005, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 430 с.

Paulay, T., 1971, "имитации сейсмических нагрузок ригелей," Журнал структурного подразделения, ASCE, В. 97, № ST9, с. 2407-2419.

Обсуждение Томас Paulay

ACI почетный член, почетный профессор университета в Кентербери, Крайстчерч, Новая Зеландия