Сейсмические Поведение Shear-критических железобетонный каркас: Экспериментальное исследование
Многие железобетонных конструкций, которые были построены около 40 лет назад или раньше, и некоторые встроенные много в последнее время было сделано это без адекватного учета сдвига критическое поведение при сейсмических условий. Такие дома имеют большое беспокойство, потому что, в случае землетрясения, они могут потерпеть неудачу в хрупких и катастрофическим образом. В отличие от момента важных структур, поведение структур, которые сдвига критической при сейсмических нагрузках не был хорошо изучен. Экспериментальное исследование проводилось с целью изучения поведения сдвига критической железобетонный каркас при сейсмических нагрузок. Однопролетный, два этажа, железобетонный каркас с сдвига критической пучков была построена и испытана в боковой обратной циклической образом до серьезного ущерба сдвига состоялась в пучках. Пучков затем восстановлены с помощью углеродного волокна армированных полимерных (углепластика), а рама была повторно. Ущерба режим в лучах после ремонта изменился от сдвига к изгибу-контролем. Кроме того, значительные улучшения наблюдались в общей пик боковые нагрузки, пластичность, максимальное смещение, и диссипации энергии.
Ключевые слова: пластичность; кадров, реабилитация, железобетонные; сдвига.
ВВЕДЕНИЕ
За последние несколько десятилетий, инженеры сделали большие успехи в понимании поведения сейсмических структур. Эти знания, в сочетании с улучшением современной практике, дает нам возможность не только здания, конструкция, которая может спокойно выдерживает тяжелые нагрузки землетрясения без распада, но и проектирование зданий, которые могут оставаться в полном объеме во время и после землетрясения. С другой стороны, у нас нет такой уверенности в отношении потенциал производительности здания, построенные 30 и 40 лет назад. Некоторые здания той эпохи не смогли, или не получится, катастрофические хрупкое порядке в ходе сейсмических событий, в основном из концепции пластичности и диссипации энергии, не так понял в то время. В отличие от 2005 года Национальный Строительный кодекс Канады изложены строгие руководящие принципы сейсмического дизайн, охватывающих широкий круг критериев эффективности, спецификации, касающиеся требований пластичности, а также подробные шаги для вывода землетрясения спроса. Если здания, которые были построены несколько десятилетий назад, были оценены в соответствии с дизайном сегодняшних коды, многие из них будут признаны неадекватными.
Кроме того, в некоторых недавно построенных сооружений могут также недостатки в результате проектирования или строительства ошибки. Многие такие структуры существуют во всем мире и до сих пор используются. Существует Поэтому крайне необходимо для оценки и модернизации этих структур противостоять ожидаемых сейсмических событий. Хотя большинство сбоев во время землетрясения были наблюдалось в колонках оформлена структур, структур с пучками недостатки в сдвига существуют и требуют изучения ..
Возьмем, к примеру, подогревателем цементного завода конструкции башни изображен на рис. 1. Он был построен в 1999, номинально в соответствии со спецификациями ACI код. В ходе последующих обзоров дизайна, ряд недостатков были выявлены в том числе: 1) поперечной арматуры сумм, предусмотренных в некоторых пучков, недостаточны для развития пучков полный изгиб потенциала, 2) пучков продольной арматуры не в полной мере проникнуть в колонке суставов в соответствии с требованиями сейсмической подробно положений, а была прекращена краткое (см. рис. 2) и 3) в нижней колонны история, боковые укрепления ограничиваясь была недостаточной в связи с его размер и расстояние. Аналогичные данные были использованы для ряда таких структур, недавно построенных по всей Америке. Эти и другие недостатки оказанных ожидаемые показатели структуры под дизайн сейсмических условиях весьма сомнительна-вероятно, недостаточным и потенциально катастрофической. Структуры в настоящее время реабилитированы, в том числе укрепление балок для сдвига использованием углепластика упаковка ..
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Железобетонные оформлена структур, которые не в сдвиге, в частности в отношении балки, не были должным образом изучены, хотя некоторые работы в области было reported.1-3 в отличие от момента важных зданий, где разрушение при изгибе пластичный, сдвиг -критических сбоев, как правило, связано с гораздо менее простить хрупких механизмов, как правило, с небольшой заблаговременностью. Цель данного исследовательского проекта, описанных здесь было не только повысить знания о том, как сдвига критической железобетонных конструкций ведут себя, но и для обеспечения столь необходимых экспериментальных данных для дальнейших теоретических и аналитических разработок в этой области. Лучше понять поведение сдвига недостаточным структур позволит инженерам должным образом оценить и, соответственно, модифицированной этих структур на отказ происходит. Работы в настоящем докладе приводится резюме исследования, для которого подробную информацию можно получить elsewhere.4
Экспериментальная программа
Образец для испытаний
Однопролетный, два этажа, железобетонный каркас с сдвига критической пучков был построен и испытан. Рама была разработана, чтобы использовать как можно больше, подробности в структуре башни подогревателем описано ранее, в аспектах, касающихся ожидаемого сдвига ответ. Таким образом, попытка испытания каркаса, чтобы они соответствовали детали башни в отношении пролета пучка к глубине отношение, сдвиг суммы подкрепления, суммы продольной арматуры, и материальные преимущества. Не была сделана попытка воспроизвести детали крепления продольных усиление пучка и ограничения укрепления столбца, а, скорее, было высказано мнение, что опытный образец принесет больше полезной информации, если эти аспекты были удалены. Единственный недостаток в тестовом рама была недостаточно усиление сдвига в пучках.
Испытательной раме стоял около 4,6 м (15,1 м) в высоту и 2,3 м (7,55 м) в ширину (см. рис. 3 для подробностей). Пучков номинально 300 мм (11,8 дюйма) в ширину и 400 мм (15,7 дюйма) глубоко. Колонны также размеры 300 х 400 мм (11,8 х 15,7 дюйма). Чтобы обеспечить устойчивость на дне, железобетонных базе 800 мм (31,5 дюйма) в ширину, 400 мм (15,7 дюйма) в толщину, и 4100 мм (13,5 м) в длину был построен неразрывно с телом раму и после натянутый сильного пола до теста. Пучка ясно пролетом 1500 мм (4,9 кв.м) и колонки высота история 1700 мм (5,6 кв.м). Конкретные использовали 43 МПа (6240 фунтов на квадратный дюйм) с 10 мм (0,4 дюйма) максимального размера агрегатов. Обратитесь к рис. 4 для конкретного ответа растяжения.
Рама была протестирована в боковой обратной циклической образом до серьезного ущерба сдвига состоялась в пучках. Пучков затем восстановлены с помощью углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика), а рама была повторно.
Укрепление
Три вида арматуры были использованы в строительстве испытания рамы: № 10 (100 мм ^ 2 ^ SUP [0,16 дюйма SUP ^ 2 ^] области), № 20 (300 мм ^ 2 ^ SUP [0,47 в . SUP 2 ^ ^] область), а США № 3 (71 мм ^ 2 ^ SUP [0,11 дюйма SUP ^ 2 ^] области). Типичные пучка и столбца разделов, содержащихся четыре № 20 баров, а верхней и нижней арматуры, с США № 3 закрытые стремена с шагом 300 мм (11,8 дюйма) в пучках и № 10 двойных закрытых обручи с шагом 130 мм (5,1 в .) в столбцах. Базы раздел содержит восемь № 20 верхний и нижний бары, с № 10 тройных закрыты обручи с шагом 175 мм (6,9 дюйма). Обратитесь к рис. 5 для укрепления напряженно-деформированного ответов. Таблицы 1 и 2 показывают свойства стали и укрепление детали кадра компонентов, соответственно. Очистить крышки 30 мм (1,2 дюйма), 20 мм (0,8 дюйма), а 40 мм (1,6 дюйма) были использованы для балки, колонны, и основание, соответственно.
Углеродные волокна армированной полимерной
Коммерчески доступных комплексной системы были использованы для ремонта поврежденного образца. Ткань состоит из высокопрочных углеродных волокон ориентированы в продольном направлении и редко расположенных уток в поперечном направлении. Термореактивных смол эпоксидных был использован для склеивания углепластика. Свойства материала, из композитных приведены в таблице 3. Толщина композитного углепластика составляет примерно 1 мм (0,04 дюйма).
Испытательная установка
Тестирование собрания состояла из вертикальных и горизонтальных загрузки системы, а также вне плоскости крепления системы (см. рис. 6). Вертикальные нагрузки колонны применяются через четыре гидравлических домкратов (два гнезда на колонку), которые были установлены в лабораторию сильного пола. Осевой нагрузкой 420 кН (94,4 KIPS) на колонке (210 кН [47,2 KIPS] в гнездо) была применена на верхний этаж и удерживается в постоянном во время испытания в форс-контролируемым образом. осевой нагрузки колонна 0.065f '^ ^ к югу с ^ ^ г к югу, который был похож на нагрузку на колонны прототип структуры. Горизонтальная нагрузка наносить с помощью перемещения контролируемых привода расположены на верхней оси пучка историю. Этот привод стоял на якоре против сильного стене и грузоподъемностью 1000 кН (224,8 KIPS) и инсульта потенциала примерно ± 165 мм (6,5 дюйма) после учета застой в загрузке системы. Для надежности, боковая нагрузка была применена таким образом, что рама была всегда толкнул, независимо от направления нагрузки.
Загрузка аппарата было создано, чтобы заставить сила сжатия в верхней балкой историю, когда ни вперед или назад нагрузка была применена. Уровень осевого сжатия был так мал, чтобы не затрагивать поведение сдвига пучков в существенных manner.4.
Измерительные приборы
Два типа тензодатчиков были использованы в этом эксперименте: 5 мм (0,2 дюйма) датчиками для арматурной стали и 60 мм (2,4 дюйма) датчиками для углепластика. Чтения из двух типов датчиков деформации, были использованы для коррелируют арматурного проката или углепластика напряжений в эксперименте. В общей сложности 36 стали тензодатчиков были установлены на продольной арматуры на потенциальные места для света и движущиеся колонки изгиб, а также на стременах пучка (рис. 7). Оба луча использовали же стали тензометрических макет, как и оба столбца базы. Тридцать два датчиков углепластика деформации были прикреплены к поверхности 10 равномерно расположенных полос углепластика (пять полос в пучке) (см. рис. 8). На западной стене пучков, 10 тензодатчиков были применены на middepth, по вертикальной оси каждой полосы. Кроме того, в верхней и нижней тензорезисторов на 320 и 80 мм (12,6 и 3,1 дюйма) глубина, были прикреплены несколько полос углепластика, как показано на рисунке. Макет тензометрических в верхней балкой история является зеркальным отображением на рис. 8. На востоке лицом балки, 10 датчиков были применены на middepth каждой полосы ..
Малый круговой металлические стойки примерно 10 мм (0,4 дюйма) в диаметре, были прикреплены к бетонной поверхности и использоваться для измерения конкретных штаммов поверхности во время тестирования. Вертикальные, горизонтальные и диагональные деформации поверхности были зафиксированы между целями расположены в 300 х 300 мм (11,8 х 11,8 дюйма) сетки вдоль колонны и балки. Все цели были расположены 50 мм (2 дюйма) от внешнего края конкретные, которые представлены примерное местонахождение продольной арматуры в образце.
Семнадцать линейной переменной дифференциальных преобразователей (LVDTs) были размещены в различных местах, как показано на рис. 6. бокового смещения кадра был записан на верхний этаж, первый рассказ, и базы уровнях. Кроме того, высшего и первого пучка история удлинения и потенциальных скольжения базы были записаны. Колонка осевой укорочение и удлинение контролируется на верхний этаж, первый рассказ, и нижней части обоих столбцов.
Последовательность нагружения
Две фазы загрузки были проведены: первый этап на один цикл, состоящий из прямого и обратного нагрузки, а Фаза Б последовательность полных циклов кратных смещение текучести. На первом этапе, кадр был загружен в прямом направлении (вперед половине цикла), до значительного ущерба сдвига произошло, вернулся обратно к нулю перемещения, загруженной в обратном направлении (обратный полупериод) в той же амплитуды смещения, достигнутым в прямом halfcycle, то разгружают. Данный этап тестирования приняли 5 дней, необходимых для нагрузки 26 этапов для записи. На ранних стадиях нагрузки, горизонтальная нагрузка оставалась постоянной в то время как данные, такие как трещины шириной и Цюрихе показания были собраны, однако на более поздних этапах нагрузка, нагрузка была снижена примерно до 80% для обеспечения безопасности. Стали штаммов и LVDT показания были записаны непрерывно в течение через компьютер. В конце каждого дня, горизонтальные нагрузки был освобожден, в то время как вертикальная нагрузка оставалась постоянной. В начале следующего дня, горизонтальная нагрузка была возвращена к исходному уровню по сравнению с предыдущим этапом нагрузки ..
В переднюю половину цикла фазы, этапы нагрузки были приняты на приращений 25 кН (5,6 KIPS) или на важные изменения в структурных поведение (например, первые трещины и внезапное распространение в трещины). В обратном полупериоде фазы, большие нагрузки прирост около 30 кН (6,7 KIPS) была утверждена. Ширины только известные ширины трещины были измерены и Цюрихе, показания записываются только на отдельных этапах нагрузки.
Ремонт пучков был проведен в период фазы А и В. ремонта процедура, отщепления необоснованных бетона в две балки, затирки больших пустот использованием усадки компенсацию микрокремнезем повышенной мокрый раствор с прочностью на сжатие похожа на образец, и давление инъекционных эпоксидные в трещины. Отремонтированы конкретные поверхности земли и сглаживается в рамках подготовки к упаковке углепластика. Углепластика конфигурации состоит из пяти полностью завернутые полос, которые были 150 мм (5,9 дюйма) и широкий равноотстоящих вдоль каждого луча (рис. 8). Перекрытие в верхней поверхности около 75 мм (3 дюйма) используется во всех полос углепластика. Критерий, используемый для разработки стремена углепластика, что изгиб шарнирное крепление балок следует разработать до любого сдвига провала. Следует отметить, что условия в области структуры были таковы, что полное обертывание листов углепластика вокруг пучков возможно. Кроме того, хотя имеющиеся в продаже собственных материалов углепластика были использованы в этом исследовании, каких-либо структурных системы FRP могут быть использованы для обеспечения необходимого укрепления лучей ..
В фазе B, 12 циклов нагрузки были применены на различных шагом выхода перемещения. Семь дней были посвящены в эту фазу испытаний. Циклов нагрузки проводились в следующей последовательности: два циклов нагружения каждого из ± 0.75 циклов ± 4.0
Смещение текучести Это смещение соответствует приближенному уступая первое изгиба арматуры в первый луч историю испытаний образца, измеряемая тензодатчиков. Смещение текучести представляет собой общий дрейф рамках 0,625%. После четвертого цикла на ± 4.0 Это соответствовало кадр перемещения 6.6 В начальных и промежуточных этапах нагрузки, ползучести эффект привел к небольшому капель нагрузки. На более поздних этапах нагрузки, капли в силу в первую очередь из-за распространения крупных трещин сдвига. Ползучесть эффекты были схожи в обеих фазах испытаний и не оказали существенного влияния на общее поведение кадра.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Испытаний замечания этапа
Общая нагрузка деформации ответы испытания каркаса в ходе первого этапа и B тестирования приведены на рис. 9 и 10, соответственно. Боковые нагрузки на рисунках были исправлены для P-дельта эффектов. Основные этапы нагрузки и циклов указаны. Ключевые крекинга моделей приведены на рис. С 11 по 13. Общей деформации кадра после каждого этапа тестирования представлены на рис. 14 и 15.
В переднюю половину цикла этапа, максимальная боковой нагрузкой составляла примерно 327 кН (73,5 KIPS) (LS15) с соответствующим средним верхний этаж бокового смещения 44,7 мм (1,8 дюйма). Ущерба режим был совмещен flexuralshear. Нижние и верхние трещины изгиба пучка были впервые обнаружены в 75 кН (16,9 KIPS) (LS3), а затем нижний луч трещины сдвига на 148 кН (33,3 KIPS) (LS6). На 197 кН (44,3 KIPS), изгиб трещины на обоих концах верхних и нижних пучков стабилизировалась, а нижний луч трещины сдвига расширяется. Кроме того, несколько новых трещин сдвига, разработанных на верхней балкой историю за этот груз этапе. Примерно в 295 кН (66,3 KIPS) (LS13), первого этажа пучка продольных стали дали при изгибе на обоих концах. Stirrups на первом этаже пучка дали вскоре после на 320 кН (71,9 KIPS) (LS13). В наиболее сильно поврежденном состоянии, крупнейший сдвиг трещины на первом этаже пучка достигла 9 мм (0,35 дюйма) в ширину, в то время крупнейшим сдвиговая трещина на верхней балкой историю до 2 мм (0,1 дюйма) в ширину. Прочность трещины были более 0,25 мм (0,01 дюйма) в ширину.
После выгрузки из переднюю половину цикла при нулевой горизонтальной силы, рамы выставлены около 11 мм (0,43 дюйма) от верхнего этажа остаточной боковой прогиб. Опытный образец был стянут в обратном направлении примерно пика, достигнутого в ходе перемещения вперед половине цикла (примерно 40 мм [1,6 дюйма]). В отличие от прямого halfcycle, когда ущерб был совмещен режиме изгибных сдвига, рамка под обратной загрузки устойчивого основном сдвига ущерба. По окончании обратного половине цикла, пик горизонтальной нагрузки -304 кН (-68,3 KIPS) (LS26) был достигнут в среднем верхний этаж бокового смещения -39,5 мм (-1,6 дюйма). Нижние и верхние трещины изгиба пучка были разработаны в -32 кН (-7,2 KIPS) (LS17), а нижний луч трещин сдвига появились в -84 кН (-18,9 KIPS) (LS18). В общем, трещины развития разрывных и резкий. Из-за многочисленных трещин, получаемого за счет переднюю половину цикла, трещины развивались в обратном половине цикла в значительной степени прервана и неравномерным.
Внезапной трещин также общее поведение. На -260 кН (-46,3 KIPS) (LS25), стремена в нижний луч сдался. На пике нагрузки -304 кН (-68,3 KIPS) (LS26), крупнейший сдвиговых трещин на нижней и верхней пучков 7 и 5 мм (0,28 и 0,2 дюйма) в ширину, соответственно. Пучка изгибных стали в ближайшем доходности на 430 МПа (62,4 KSI) (около 95% урожая). Колонке изгибных напряжений стали меньше половины предела текучести. Луча и колонки изгиб трещины были незначительными по сравнению с трещинами пучка сдвига. В конце этой фазы загрузки, боковая нагрузка была сокращена, а рама была продвинулся до перемещения, где остаточные поперечная деформация при разгрузке была близка к нулю. Рисунок 9 содержит информацию об остаточной условиях после разгрузки в конце фазы A..
Испытаний замечания этапа B
После углепластика ремонт двух пучков, кадр был загружен в обратном циклической основе. Испытательной раме разработал полный пластического шарнира механизма разрушения. Напряжения и деформации чтения и визуального наблюдения показали, что петли были сформированы четыре боку и на два столбца базы. Максимальный боковой нагрузки достигнутое -444 кН (-99,8 KIPS), что соответствовало средней и верхней историю перемещения -164 мм (-6,5 дюйма) (-6.6 Это смещение представлены предел ход привода а не на раме. Существовал никаких признаков надвигающегося краха кадра.
Shear трещин в обоих пучков были впервые обнаружены на ± 0.7 Прочность интерфейс трещин во всех четырех концах двух пучков были разработаны вскоре на ± 1.0 В ± 3.0 Прочность петли на концах лучей были полностью разработаны на это перемещение. Кроме того, сдвиг трещины были очевидны также и на верхний этаж пучка колонки суставов. В ± 4.0 Из-за чрезмерного повреждения два бетонных балок, тест кадр был поворачиваться вне плоскости. В последнем цикле нагрузки на-6.6 Бетонное перекрытие на верхнем этаже пучка колонки суставов частично spalled с.
Сталь деформации
Из мониторинга напряжений в стали, были сделаны следующие замечания. Для усиления сдвига света, в ходе первого этапа, на стременах нижнего этажа пучка дали в конце прямого и обратного полупериодов на LS13 и LS25, соответственно. В ходе первого этапа, хотя полный изгиб пластический шарнир механизм был разработан, стремена на первом и верхний этаж пучки сдался. Стремена на обоих концах нижнего пучка и в северной части верхний луч уступил ± 2.0
Для пучка изгибных подкрепления, в переднюю половину цикла этапа, нижний и верхний луч изгиба стали уступил LS12 (295 кН [66,3 KIPS]) и LS13 (320 кН [71,9 KIPS]), соответственно. В фазе B, продольный изгиб стали в нижний луч дали напряженности примерно ± 1.0 Продольных стали в пучках не дали на сжатие. Колонке стали дали как растяжение и сжатие при базе, когда смещения ± 3.0 В конце LC13, продольный изгиб стали в столбце базы не удалось достичь упрочнения.
Напряжение в углепластика
При деформации в углепластика были рассмотрены, было отмечено, что большинство штаммов углепластика на нижний луч превысил лимит дизайн штамма 4000 остается ниже 4000 Для полностью завернутые света, как в этом образце, термин означает, что нарушение сцепления углепластика бетона интерфейс сцепления ломала, но упаковка была цела и при условии почти полного сопротивления сдвигу. Частичное нарушение сцепления углепластика была начата в нижний луч на LC5 (± 2.0 В ± 4.0 Частичное нарушение сцепления состоялась в верхних луча на ± 4.0 Углепластика штаммов немного увеличилась, когда на вершине перемещения увеличилась с 4.0 у ^. Максимальное напряжение углепластика запись была примерно 6200
В верхней света, за исключением полосы находится на южной оконечности острова, где штамм 4300 Никаких признаков разрушения углепластика было отмечено в любом месте, в лучах ..
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Целом поведение кадра
Таблица 4 сопоставлены результаты испытания каркаса в ходе первого этапа и фазы B эксперимента. Выполнение отремонтированы кадр был гораздо лучше подходит для землетрясения дизайн, чем у оригинального кадра. Существенные улучшения были выставлены во всех аспектах ответных мер. Максимальный боковой нагрузки увеличились примерно от 1,4 до 444 кН (99,8 KIPS); перемещения пластичности, а рассчитывается по методике, предложенной Шейх и Хури, 7 возросла с приблизительно 4,0, по крайней мере 6,8, увеличится на фактор по крайней мере 1,7; максимальное смещение увеличились по крайней мере 3,7, тогда как рассеяние энергии увеличились по крайней мере 5,7. Напомним, что по второму этапу, хотя провал кадр не состоится, грузоподъемность выровнялась и рамой выставлены больших пучка сдвиговых трещин, которые предложили провал был неизбежен. Таким образом, пластичность и максимальное смещение сообщила были очень близки к окончательной ценности. Наоборот, для фазы B, максимальной нагрузки и перемещения были достигнуты в конце предыдущего цикла нагрузки (-6.6 мощность привода инсульта.
Углепластика деформации пределов, предложенных ISIS Канады
Экспериментальные наблюдения предложил частичное нарушение сцепления состоялось несколько обертывания на нижний луч во время цикла погрузки LC5 (к югу 2.0 Деформации углепластика датчики показали, что при частичной произошло нарушение сцепления, максимальная штаммов углепластика достигнут примерно 3000 Было трудно дать количественную оценку степени нарушение сцепления, так как луч, полностью покрытых обмоткой, однако физический осмотр углепластика обертывания вывод, что для обертывания, которые выставлены частичное нарушение сцепления при нагрузке этапах упоминалось ранее, приблизительно от 10 до 15% от их связанного области было нарушено. В LC9 (к югу 4.0 Углепластика зарегистрированные напряжения в нижний луч, в среднем, около 4000 Если обертывания не были должным образом закреплены, они бы скорее всего сорвал на этом этапе. На LC13 (-6.6
Напомним, что углепластика штаммы были записаны на вертикальной осевой линии обертывания (то есть, где датчики были установлены). Изменения деформации по ширине каждой упаковке не было известно. Принимая это во внимание ограничения, был сделан вывод, что углепластика бетона интерфейс выставлены частичное частичное нарушение сцепления, когда штамм углепластика на итоговом вертикальной оси достигает примерно 3000 напряжение примерно 4000
ISIS Канада рекомендует деформации предел 4000 трещины. В этом эксперименте, большинство штаммов записаны в нижнем пучка более 4000 Этот экспериментальный данные свидетельствуют о том, что штамм предел размещенных ISIS консервативна. Кроме того, на характер и расположение углепластика использовании ручной ISIS дизайна предлагает ограничивать деформацией разрушения 5500 , а несколько других габаритов, записанные штаммы близки к 6000 Все углепластика обертывания были в полной сохранности в конце эксперимента. Опять же, эта рекомендация оказалась консервативной.
Несмотря на имеющиеся в продаже FRP система была использована, она считает, что результаты, полученные в этом исследовании, как правило, применимы и к другим системам FRP тех пор, пока уделяется должное внимание к материалу такие свойства, как прочность, жесткость, а также разрыв деформации.
Оценка V ^ е ^ к югу, к югу V ^ с ^ и V ^ ^ г к югу в первом этажа пучка
На первом этапе, пик силы сдвига первого этажа пучка оценивалась с помощью CSA A23.3 2004 code.8 см. рис. 16 и в таблице 4. Предполагая, индуцированной силы сжатия пучка в 40 кН (9,0 KIPS) от сдержанности предоставляемых столбцов, а определяется из нелинейного анализа методом конечных элементов, и предполагая, стремя, уступая, как видно из экспериментальных наблюдений, срез был рассчитан для 202 кН (45,4 KIPS) с V ^ к югу с = 98,8 кН (22,2 KIPS) и V ^ югу ы = 103 кН (23,2 KIPS). Расчетная прочность в соответствии с код формулировки принималась достоверно оценить, потому что результаты расчетов хорошо соотносилось с нескольких экспериментальных наблюдений, в частности угла сдвига неудачи и продольного растяжения. Сдвига потенциала не чувствительны к осевой нагрузки сжатия, как указано в секционных и анализ конечных элементов.
После ремонта в Фазе B, общее сопротивление сдвига V ^ г ^ к югу от сечения пучка может быть рассчитана как равные к суммированию конкретные прочность на сдвиг к югу V ^ с ^, поперечные силы стали V ^ S ^ к югу, и углепластика сила V ^ ^ к югу FRP
V ^ к югу г = V ^ с ^ к югу V ^ югу S ^ V ^ ^ к югу FRP
Пиковое усилие сдвига V ^ е ^ к югу, действующих в первую этажа пучка, соответствующих условиям на 3.0 Для расчета поперечной силы V ^ е ^ к югу, кончик пластического шарнира области на 150 мм (5,9 дюйма) от опорной колонки предполагалось достичь доходности момент M ^ у ^ к югу. Стремена дали, но не достиг деформационного упрочнения, так как упаковка углепластика при условии, что вертикальные роды ограниченный рост деформации стремя. Что, по оценкам индуцированных сжимающей силой 40 кН (9,0 KIPS) (от фазы), к югу M ^ у ^ и V ^ е ^ к югу были рассчитаны для 159 и 265 кН-м (117,3 и 194,7 кип-м.), соответственно. Использование среднего напряжения углепластика обертывания ( 83,4 кН (18,7 KIPS). Настройка V ^ е ^ к югу равна V ^ г ^ к югу, пик V ^ с ^ к югу рассчитывается было 77,6 кН (17,4 KIPS) в фазе B, что составляет приблизительно 20% ниже, чем V ^ с ^ к югу от 98,8 кН ( 22,2 KIPS), полученные на этапе в связи с тем ..
Важно, чтобы проиллюстрировать чувствительность пластического шарнира региона на V ^ ^ е югу расчета. Момент в 150 мм (5,9 дюйма) от границы пучка колонки считалось консервативным достичь M ^ у ^ к югу. Если пластического шарнира области продлен на длину, равную пучка глубина 400 мм (15,7 дюйма) и M ^ ^ к югу у предполагалось, здесь, к югу V ^ F ^ будет равна 453 кН (101,8 KIPS) и V ^ к югу с ^ будет равна 267 кН (60. 0 KIPS). Прочности бетона сдвига будет возрастать по мере результате удерживающего давление углепластика, но несмотря на это, конкретные прочность на сдвиг 267 кН (60,0 KIPS) представляется нереальным. Если ясно пролета пучка, используемых для расчета сдвига пучка, вклад конкретных лишь 26 кН (5,8 KIPS). Нижний предел фактической конкретные сдвигу V ^ с ^ к югу уверенно оценивается в 77,6 кН (17,4 KIPS).
Предел прочности на сдвиг отремонтированы пучка Предполагалось также, если предположить, уступая в стремя и разрыв углепластика (12,1 При деформации уровне 12,1 Хотя углепластика бетона интерфейс будет перерыв до разрыва, углепластика может все еще нести нагрузку из-за его полностью завернутые configuration.9 общее сопротивление сдвигу, по оценкам, 414 кН (93 KIPS). Рисунок 16 иллюстрирует различные сильные и деформации сдвига углепластика. Пунктирными линиями представлены приблизительные оценки поведения. Три очка были показаны V ^ югу FRP ^ V ^ с ^ к югу, и к югу V ^ с ^ рассчитанные на 3.0
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Крупномасштабных двухэтажный один отсеками испытания каркаса, со сдвигом недостаточным балки, был построен и испытан под обратной циклической боковой нагрузки, а колонны подвергались постоянной осевой нагрузки. После пучков были сильно повреждены во время первого цикла нагрузки, они были восстановлены с помощью упаковка углепластика и повторную проверку при увеличении бокового смещения.
Результаты испытаний показывают, что пучков в испытательной раме подвергались хрупкому разрушение при сдвиге на амплитуд перемещений чуть более 1.0 После ремонта, ущерб от изменения режима хрупкого изгибно-сдвига для пластичного прогиб. Перемещения пластичности улучшена более чем в 1,7, максимальное смещение увеличилось более чем в 3,7 и диссипации энергии увеличилась в более чем 5,7. После ремонта, сдвиг потенциала пучка увеличилась по меньшей мере на 30%, при содействии углепластика до 30% от общей численности сдвига. Отремонтированы конкретные сдвига вклад V ^ с ^ к югу, по крайней мере 80% от исходной прочности. Эти цифры представляют собой нижний предел для усовершенствования в связи с ремонтными FRP, поскольку проверка была прекращена из-за ограничения привода, а не в результате аварии на раме.
ISIS Дизайн Manual6 консервативно в своей оценке как верхней, так деформации углепластика предела и разрыв углепластика деформации. Для будущих экспериментальных работ, рекомендуется, чтобы изгиб потенциала пучков быть увеличена до достижения сдвига разрыв в обертывание углепластика.
Программа испытаний также ясно показали, что для ограждающих конструкций, которые были построены с недостаточной поперечной арматуры в пучках, перспективы хрупкого разрушения при катастрофических сейсмических событий, являются значительными. Такие сбои могут возникнуть при смещении соотношения пластичности 1,0 или меньше. Инструменты и методы для оценки и реабилитации этих структур, весьма необходимы.
Авторы
Исследование, о котором здесь была поддержана грантами от естествознания и техники Научно-исследовательского совета Канады (СЕНТИ) и ISIS Канады, СЕНТИ сети центров передового опыта. Дополнительные материалы и техническую поддержку со стороны вектор Строительство группы и Ко Файф с благодарностью признана. Экспериментальная работа проводилась в структурах Лаборатории Университета Торонто.
Нотация
^ К югу с = площадь поперечного сечения растяжение продольной арматуры
^ V югу = площадь поперечного сечения поперечной арматуры (хомуты)
B = ширина полотна
D = расстояние от крайней волокна сжатия тяжести продольной арматуры, напряженность
E = модуль упругости конкретных
E ^ югу ы = модуль упругости стали
E ^ югу ш = модуль упругости стали в деформационного упрочнения
е '^ с ^ к югу = заданная сжатие прочность бетона
е '^ к югу т = указанный предел прочности на разрыв
F ^ к югу и ^ = предел прочности стальной арматуры
F ^ югу у = текучести арматуры
LC = нагрузка цикла (фаза B)
LS = нагрузка этапе (этап)
M ^ югу у = выход момент
ы = шаг хомутов
V ^ к югу с = сдвига прочность бетона
V ^ к югу F = поперечная сила
V ^ к югу FRP = сдвиговой прочности углепластика
V ^ к югу г = применяется сопротивления сдвигу
V ^ к югу ы = сопротивление сдвигу подкрепления
Ссылки
1. Ozden, S.; Akguzel, У. и Ozturan, T., "Сейсмическая Модернизация R / C Рамки с углепластика наложений," Земля и экологии, НАТО "Наука серии 29, 2003, с. 357-382.
2. Vecchio, FJ, и Balopoulou, S., "О нелинейных Поведение железобетонных конструкций", Canadian Journal гражданского строительства, V. 17, № 5, 1990, с. 698-704.
3. Vecchio, FJ, и Эмара, MB, "деформации сдвига в железобетонных конструкций", ACI Структурные Journal, В. 89, № 1, январь-февраль 1993, с. 46-56.
4. Дуонг, К. В. Сейсмические Поведение Shear-критических железобетонный каркас: Экспериментальное и численное исследование, научный доклад "Департамент строительства, Университет Торонто, Торонто, Онтарио, Канада, 2006, 296 с.
5. ASTM D 3039 / D 3039M, "Стандартный метод испытаний для прочностных характеристик полимерной матрицы композиционных материалов", ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 2006, 13 с.
6. ISIS Канады, "Усиление железобетонных конструкций с внешней связью армированного волокном полимеров," Руководство по проектированию № 4, 2001, 209 с.
7. Шейх, SA, и Хури, СС, "удержание бетонных столбов с заглушками", ACI Структурные Journal, В. 90, № 4, июль-август 1993, с. 414-431.
8. Цемент ассоциация Канады, бетона Справочник конструктора A23.3-04 Проект, Оттава, Онтарио, Канада, 2004, 358 с.
9. Шейх, SA; Дероз, D.; и Murdukhi, J., "Модернизация железобетонных конструкций на сдвиг и изгиб с волокном полимеров", ACI Структурные Journal, В. 99, № 4, июль-август 2002, с. 451-459.
Киен Винь Дуонг Структурные конструктором Halcrow Yolles, Торонто, Онтарио, Канада. Он получил MASC в 2006 году из Торонтского университета, Торонто.
Шамим А. Шейх, ВВСКИ, является профессор гражданского строительства в Университете Торонто. Он является членом и бывший председатель совместных ACI-ASCE Комитет 441, железобетонные колонны, а также членом Комитета МСА 374, основанным на показателях деятельности проектирование сейсмостойких зданий и сооружений Бетон. В 1999 году он получил ACI структурных исследований премия за доклад о разработке пластичных бетонных столбов. Его исследовательские интересы включают сопротивление землетрясения и сейсмические обновления бетонных сооружений, заключения бетона, использование FRP в бетонных конструкциях, а также широкие цемента и ее приложениям.
Фрэнк Дж. Vecchio, ВВСКИ, является профессор гражданского строительства в Университете Торонто. Он является членом комитетов МСА 441, железобетонные колонны, и 447, анализа методом конечных элементов железобетонных конструкций. Он получил 1998 ACI структурных исследований и премии 1999 ACI зданий и сооружений Award. Его исследовательские интересы включают расширенный учредительных моделирования и анализа железобетона, оценка и восстановление структур и реагирования в экстремальных условиях нагрузки.
Прочность Изменчивость Пулаут Образцы с равнины Укрепление
Нелинейные Эль уравнения для тонких железобетонных колонн
Сейсмические характеристики модернизированных железобетонная эстакада моста
Эффективное плит Модель Ширина по сейсмическому анализу плоских плит рамки
Огнестойкости из армированных волокном Полимер-замкнутых железобетонные колонны
Практичный дизайн по диагонали Железобетонные балки Муфта-Критический обзор ACI 318 Требования
Долгосрочные показатели поврежденных коррозией железобетонных балок
Ремонт моста балок с композиты: экспериментальной и аналитической проверки