Эффективное плит Модель Ширина по сейсмическому анализу плоских плит рамки
Эффективные модели плиты шириной, развитых для описания поведения боковой железобетонные плоские плиты рамки, в два-мерного нелинейного анализа кадра. Параметров модели на основе экспериментальных данных по два этажа, два отсека плоская плита рама испытания при циклическом боковых нагрузок. Модель полезна для оценки прочности и жесткости плоская плита кадра либо для создания новых структур или для экономического сейсмических модернизация взрослыми плоская плита структур. Простота и полезность модели свидетельствует пустяковое анализа, который после предсказал наблюдается повреждение землетрясение плиты колонки рамы. За четыре этажное здание с жесткой рамкой по периметру пучка колонки, пустяковое анализ показал, что внутренний каркас плиты колонки осуществляется значительный объем общего сдвига базы.
Ключевые слова: эффективная ширина; плоской плиты; кадра.
(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Квартира плиты структуры широко используются из-за экономики структурные системы и архитектурные универсальность. Поведения и дизайн плоская плита структур тяжести нагрузки, хорошо известны. Их поведение при боковых смещений, однако, не очень хорошо понял и боковых методы проектирования являются не установлены. Передача бокового смещения вызванных моменты плиты колонки соединений сложных трехмерных поведения, состоящий из изгиб, кручение и касательные напряжения в пластинке по периметру колонны лица. Слэб сдвига напряжений, вызванных момент передачи добавил тяжести касательные напряжения в месте соединения. При комбинированной напряжений сдвига стал слишком большим, хрупкого разрушения пробивая произойдет. Если подключение не правильно подробные, пробивая ошибка может привести к прогрессирующее обрушение.
В настоящее время коды позволяют использовать плоские плиты структурные системы противостоять ветра и сейсмические силы в странах с низким и умеренным сейсмических зонах. Благодаря своей гибкости, плоская плита должна сочетаться с жесткими боковыми силой, противостоящей системы в высоких сейсмических районах. Плоская плита система должна быть способна плыть боковой момент сопротивления системе, однако, и, следовательно, по-прежнему требует особого внимания для боковых нагрузок. Для типичных структур кадр, плоская плита рама имеет значительную поперечную жесткость, и таким образом привлекает некоторых нагрузки за счет бокового смещения. Если соединения не хватает сил, чтобы перенести эти боковых нагрузок, местные неудачи могут привести. Таким образом, оценивая поперечную жесткость и прочность плоская плита рама имеет важное значение для создания новых структур и экономических сейсмических модернизация взрослыми плоская плита структур. Анализ методом конечных элементов могут быть использованы для этой оценки, но требует чрезмерных вычислительных времени и вычислительных ресурсов даже при сравнительно небольших проблем. Кроме того, результаты анализа методом конечных элементов, не совместимым с железобетонные конструкции, что и выход из кадра анализа.
Таким образом, попытки моделировать свойства плит колонки поведение двумерной кадра. Два подхода были использованы: методы крутильных членов и эффективных методов плиты шириной ..
Чаще всего методом крутильных член эквивалентные Колонка Метод, разработанный первоначально для тяжести loads1 и адаптированы для боковых loads.2 Она определяет поперечных крутильных весной модели жесткости плиты рядом с плитой столбца соединения. Это жесткость в сочетании с жесткостью колонке дать свойства эквивалентной колонке. Эта модель является неудобным для осуществления в типичных двумерных упругих программ кадра, а, как правило, применяется только к одной истории, двумерного плиты полосы. Этот метод был принят в Строительный кодекс ACI (ACI 318-02) .3
Эффективной ширины сляба модели метода плиты, как свет, таким образом можно легко пользоваться с рамкой программного обеспечения для анализа. Эквивалентная ширина плиты пучка элемента регулируется с целью имитации реального поведения трехмерной системы, а глубина остается актуальной глубину плиты. Эффективная ширина счетов за поведение плиты, которые не в полной мере эффективными через ее поперечной ширины.
Эффективная ширина плиты были первоначально определены аналитически, сопоставляя модели ответ на теории упругости пластин и анализ методом конечных элементов плиты столбцов соединения. Недавние предложения по эффективной ширины плиты калибруются в соответствии экспериментальных поведение в боковом нагрузкой плиты колонки системы. Многие экспериментальные результаты были получены от изолированных соединений, которые не имеют избыточность и момент перераспределения возможности полного кадра. Предлагаемые модели получили хорошие корреляции, но они громоздки и не всегда, принятых для использования в конструкторском бюро.
Исследования позволили определить параметры, которые влияют на эффективную ширину плиты в определении прочности и жесткости модели: пропорции колонн и панелей, 4 типа соединения (то есть, интерьер, экстерьер, угол, край) 5-7, уровень тяжести нагрузки, 6,7 различных негативных моментов, положительная реакция на момент, 8 размер первоначального растрескивания, 5 и наличие падение panel.9 Для всех этих предлагаемых моделей, это трудно объяснить деградации членов и жесткость связи из-за увеличения бокового дрейфа при использовании упругих анализа. Grossman5 и Robertson8 целевых их эффективной модели ширина плиты в соответствии с экспериментальными данными при нескольких дискретных сугробы. В то время, Ло и Durrani6, 7 было предложено использовать момент инерции I ^ е ^ к югу на основе M ^ ^ к югу / M ^ о ^ к югу при каждой загрузке уровня.
Экспериментальные research10 документально, что неупругое поведение происходит в рамках плоской плиты при низких сугробов. Соединение выхода наблюдалась на 0,75% и дрейфа плит трещин от изгиба произошло задолго до этого. Это означает, что неупругие анализа, на долю которого приходится жесткости деградации со сносом, является более подходящим, чем анализ упругого рассеяния при моделировании этих структур.
Эффективные модели плиты шириной предлагаемых здесь представляет собой простой методологии анализа боковой нагрузки плоская плита систем. Он использует нелинейный анализ, который включает в себя жесткость деградации, которая лучше описывает реальное поведение рамки по боковым перегрузкам. Параметры модели основаны на измерении и данных наблюдений из двух-этажный каркас плиты twobay столбца, который включает избыточность для перераспределения нагрузок. При использовании нелинейного анализа пустяковое дело, данная модель обеспечивает совместимость бокового дрейфа между плитой колонки рамы и боковые нагрузки сопротивление системы, поэтому потери жесткости и повреждения плиты колонки может быть оценена. Учет жесткости slabcolumn кадра в структурных система должна улучшить экономику нового строительства и сейсмической модифицированной схемы.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эта статья представляет собой простую модель эффективного плиты ширина плиты колонки кадров, способствующих эффективному использованию в конструкторском бюро. Модель полезна для оценки боковых прочности и жесткости плоская плита кадров, либо для создания новых структур или для экономического модернизация взрослыми плоская плита структур. Данные пустяковое анализ с помощью этой модели можно определить дрейфа, на котором пробивая сдвига можно было бы ожидать, что диктует жесткость, необходимую для боковой силой, противостоящей системы в высоких сейсмических районах.
РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ SLAB Модель Ширина
Эффективные модели ширина плиты была разработана, чтобы соответствовать прочности и жесткости 1/3-scale экспериментальных два этажа, два отсека железобетонные плоские плиты образца кадра, настроить, как показано на рис. 1. Она была подробно описана в соответствии с практикой, принятой на 1960 и начале 1970-х годов, то есть самое важное, что дно сталь разрывными на связи. Стандартные панели падение, были включены в связи, но никаких особых сдвига укрепления был использован. Нет крутильных элемент или ригель был использован по периметру внешней панели. Образца осуществляется тяжести нагрузки при условии, что в среднем 0,064 [радикальных] е '^ с ^ к югу МПа (0,77 [радикальных] е' ^ с ^ к югу фунтов на квадратный дюйм) касательное напряжение на критической секции сдвига внутренней связи. Образец подвергался квазистатических обратном циклического нагружения, с сугробами увеличение с шагом в 0,25%, до максимального дрейфа 2%. Для получения более подробной информации об экспериментальных образцов, см. Зельдович и Wight.10, 11 эффективных плиты шириной модели была разработана с использованием данных от датчиков деформации при плиты подкрепление, и соответствующие измеряется прочность и жесткость рамы ..
Из-за изменения глубины слоя и падение панели, плиты эффективного пучка для каждого пролета состояла из трех сегментов, среднего сегмента и сегмента падение панели на обоих концах, как показано на рис. 2 (а). Три сегмента были подключены к форме эффективным элементом плиты света. Отдельные элементы эффективного плиты пучка были разработаны для интерьера и экстерьера пролетов, поскольку в различных поведение наблюдалось в каждой службы. Кроме того, прочность и жесткость, свойства были рассмотрены отдельно модели поведения slabbeam как можно точнее.
Прочность модели
Интерьер падение панели-Для определения эффективной ширины момент участия заинтересованных сторон в плите во внутренней связи, тензодатчики были размещены на верхней плиты барах поперечная ширина два этажа, два отсека образца кадр, в соответствии с поперечным Лицо колонны. Половина из них расположены поперечно на стороне колонки, где напряженность штаммов можно было бы ожидать в верхней арматуры для положительного бокового смещения. Другая половина были расположены вдоль линии, параллельной противоположной грани одного и того же столбца, и, таким образом, как ожидается, опыт сжатия штаммов за счет положительного бокового смещения. Более подробную информацию о экспериментальные аспекты могут быть найдены в Зельдович и Wight.10, 11
Слэб участие оценивали от рабочего напряжения, определяется как разница общей деформации измеряется между положительным пик перемещения и отрицательный пик перемещения одного и того же цикла. Как видно на рис. 3, не было полностью симметричного распределения рабочей нагрузки на обе стороны внутренней колонны. Ясно, однако, что рабочая штаммов уходят на плите барах, расположенных дальше от колонны. Значительно сократилось в работе штаммов произошло после падения панели. Основываясь на этих данных, эффективной ширины сляба на изгиб во внутренней связи была определена как ширина панели падение (L ^ 2 ^ к югу / 3).
Внешняя панель-падение на внешних связей, крутильных трещины, который первоначально появился в среднем дрейфует на 1,0%, в основном выделили внешних частей плиты из колонки. Эти трещины открыты примерно в 45 градусов к колонке боковых граней. На основании этого наблюдения и данные тензометрических, эффективная ширина внешних связей было принято в качестве ширины колонки плюс половина от общей глубины колонки по бокам (с ^ к югу 1 ^ с ^ ^ к югу 2). Это предполагает, что плиты бары в пределах внутренней половине крутильных треск делать эффективно передавать момент к колонке. Эффективная ширина наблюдалось увеличение от колонны лицо, но постоянным для прочностных расчетов, как показано на рис. 2 (а).
В середине пролета-Away из соединений, большая часть плиты способствовали положительному изгиб сопротивление плиты. Таким образом, для средней части элемента плиты пучка, эффективная ширина на прочность определяется как половина поперечного пролета плиты (л ^ 2 ^ к югу / 2). Рис 2 () показывает, сегментов и эффективной ширины плиты предполагается на прочность при изгибе пластинки пучка элементов в два этажа, две многоярусные рамы.
Проверка силы эффективная ширина прочность модели рамки расчетов
Предлагается эффективный ширины сляба модели прочность была проверена путем сравнения аналитических расчетов силы измеряется сила два этажа, две многоярусные рамы. Виртуальный анализ работы были выполнены, в котором боковые нагрузки на пол уровней пропорционально быть в той же пропорции, как экспериментальные пространственное распределение нагрузки на 2% в среднем дрейфа в обоих направлениях бокового смещения. Неизвестные боковых нагрузок решается, полагая, пластиковые движущиеся действий на базе колонны и плиты на колонну лица. Сила потенциал модели на местах эти петли пустые пластиковые были определены в соответствие с экспериментальными поведение и последствия тяжести нагрузки были учтены.
Потенциал-номинальной мощности плиты были основаны на изгиб эффективной ширины рис. 2 (а). Плиты и колонки членов потенциал прочности в связи были скорректированы, как показано в таблице 1. В тех местах, где данные тензометрических не показали полную доходность на уровне 2% дрейфа, 80% M ^ ^ п югу считалось хорошее представление о качестве. Из-за дополнительных эффективных глубина падения панели, оба слоя плит баров были сочтены в напряжении рассчитанные отрицательный потенциал момент.
Колонке сила определяется как номинальная мощность от момента ее диаграмма взаимодействия, принимая тяжесть нагрузки на колонны во внимание. Предполагалось, что на 2% дрейфа номинальной схема взаимодействия уместности использования, в отличие от выхода схемы.
Учет тяжести нагрузки количество плит потенциала момента, которые доступны для противодействия боковым displacementinduced моментов избыточных мощностей момент не используется в борьбе против тяжести нагрузки. Это боковой потенциала момент было принято в качестве номинального потенциала разделе эффективная ширина (или 80% от номинальной мощности, как это определено в таблице 1) минус оценкам момент падения на связи.
Начальное распределение момента тяжести оценивалась чтения тензометрических под действием силы тяжести нагрузки только, и соответствовало теоретическим штаммов рассчитанные момент WL югу ^ ^ 2 / 12 на осевой внутренней колонны. Тестирование показало, однако, что это начальный момент времени будет быстро перераспределяться через пару боковых циклов перемещения из-за потери жесткости на связи, а также свидетельствует положительный момент в середине пролета крекинга. Таким образом, точное распределение тяжести момент не могут быть точно определены.
Для непрерывного соединения интерьера, величина момента тяжести не является проблемой. Для определения чистой боковой потенциала момент внутренней связи, серьезность момента, вычитается из отрицательной номинальной мощностью по одну сторону от колонны, и добавил к положительному номинальной мощностью по другую сторону колонны, тем самым перечеркнул его общий эффект .
Из-за разрыва экспериментальных кадр, однако, серьезность минуты не влияет на второй внутренний связи два этажа, два отсека рама, где не было боковое сопротивление момент от разрывных плиты, чтобы компенсировать сложения или вычитания тяжести момент . Для учета перераспределения момент из-за потери жесткости на связи, 25% от момента первоначальной тяжести был использован в этой связи разрывными интерьера.
На внешней службы, рекомендации Раздел 13.6.3.3 МСА 318-023, были использованы для выделения тяжести моментов. Отсутствие трещин изгиб в нижней части плиты на середине пролета указал, что не было большого перераспределения тяжести моменты в этой службы.
Проверка-Использование пространственного распределения нагрузки экспериментально на уровне 2% дрейфа и силу потенциала внутренних и наружных соединений, приведены в таблице 1 (с учетом тяжести моменты), виртуальный анализ работы был использован для решения для величины общей боковых прочность каркаса. В таблице 2, измеренные силы для каждого поперечном направлении смещения по сравнению с силами рассчитывается по предлагаемой модели эффективной плиты шириной. Предсказал боковых сил на основе указанных эффективной ширины, эффективного потенциала, а также перераспределения тяжести момент было от 10 до 15% меньше, чем измеряется сила. Влияние осевой нагрузки в избыточных рамы и деформационного упрочнения укрепления могли бы объяснить разницу между прогнозируемым и измерять силы.
Калибровка жесткости эффективная ширина
Экспериментальные данные свидетельствуют о уступая в плоской плиты рамку на 0,75% дрейфа, предшествует образование трещин от изгиба на более низких уровнях дрейфа. Таким образом, анализ неупругого рассеяния является гораздо более подходящим, чем анализ упругого рассеяния на боковой нагрузки, даже при низких сугробов. В предлагаемой модели эффективной ширине установлены для описания начальной поперечную жесткость каркаса. Модель помещается в аналитической деятельности, и жесткость деградации моделируется с помощью нелинейного анализа параметров. Это отличается от других эффективная ширина models5-8, где жесткость на дискретных сугробы или нагрузок искать, используя анализ упругого рассеяния. В Luo и модели в Дуррани, 6,7 жесткости деградации приходилось на расчете момент инерции I ^ е ^ к югу на основе M ^ ^ к югу / M ^ о ^ к югу, на каждом уровне нагрузки. В модели Робертсона, 8 поправочных коэффициентов используются для описания деградации жесткости на 1 / 2% и 1-1/2% дрейфа.
Начальная жесткость экспериментальных рама была смоделирована с помощью анализа плоскости рамы с плитой пучка момент инерции судебное разбирательство на основе эффективной ширины для жесткости. Момент инерции эффективной ширины был сокращен до размягчения отражают вызванных трещин от изгиба под воздействием силы тяжести груза. Сокращений, принятых были те, широко используется на практике, т. е. I ^ ^ к югу г / 3 для плиты и 3I ^ ^ к югу г / 4 колонны.
Модель для начальной жесткости была откалибрована по аналитически подвергая эффективной модели плиты шириной два этажа, два отсека рама на серьезность и боковых нагрузок на экспериментальных образца при положительных и отрицательных пиков первого цикла (0,25% дрейфа ), который, по сути упругих цикла. Боковые смещения были рассчитаны для этих нагрузок, на основе описанной модели. Эффективная ширина плиты были скорректированы до расчетных перемещений примерно соответствует прикладной перемещений.
Эффективная ширина плиты для жесткости на падение панелей считалась ширина капли панели (L ^ 2 ^ к югу / 3), так как дополнительную глубину дает ему гораздо больше, чем изгибной жесткости соседней плиты. В середине пролета, подходящими с измеряемой жесткости была получена с эффективной шириной L ^ 2 ^ к югу / 3, как показано на рис. 2 (б). Как и в силу модели, эффективная ширина плиты для жесткости сужается на внешние связи из-за изгибно-крутильных трещин, что отдельные соединения из внешней части плиты. Для анализа ширины колонки плюс половина от общей глубины колонки по бокам (с ^ к югу 1 ^ с ^ ^ к югу 2) был использован в качестве эффективного ширина внешней панели капли.
Эффективной жесткости история рассчитана по этой аналитической модели по сравнению с первоначальной жесткости измеряется в таблице 3. Экспериментальное значение секущая жесткость от нуля до максимума первого цикла (0,25% дрейфа). Модель предсказывает, последовательно жесткости, которые расположены выше по сравнению с экспериментальными значениями в нижнем этаже, и более низкие по сравнению с экспериментальными значениями для верхнего этажа. В целом, теоретическая модель, которая не была скорректирована от истории к истории, принято давать хорошую оценку первоначальной жесткости двухэтажного здания.
Резюме плиты-лучевой модели
Прочность и жесткость моделирования параметров приведены в таблице 4. Различные эффективной ширины плиты даны в зону сброса панели, прилегающих к связи и среднего сегментов пролета. Элементы панели падение продлить по длине падение панели. Предлагается модель эффективного плиты шириной удовлетворительно предсказать поведение два этажа, две многоярусные рамы, и, следовательно, должны применяться к любой другой плоской плиты кадр с той же общей конфигурации и уровни тяжести нагрузки. Следует отметить, что эта модель не учитывает невыполнение штамповки сдвига или потери крепления разрывных нижней решеткой. Он предназначен, чтобы дать оценку прочности и жесткости вклад плоская плита кадра при относительно низких уровнях дрейфа.
Разрывные нижней баров
Если положительное подкрепление момент разрывными через соединение, а в старших строительства, она может потерять крепления до обретения полной момент возможности эффективной ширины. В отдельных испытание глубинке slabcolumn связи с разрывными баров дна, крепления погиб на 1,5% drift.10, 11 До сих пор положительный потенциал только на равных крекинга сила плиты разделе. Помимо этого дрейфа, только чистый положительный потенциал был разгрузки отрицательных тяжести момента подключения.
В ходе испытания изолированных внешние связи с unanchored нижней арматуры, арматура и не колеблются от 2,0 до 3,0% и drift.10 дрейф уровня, при котором потери крепления произошел, свидетельствует о том, что часть номинальной положительный потенциал может быть использован, если сугробы находятся под контролем. Эффективная ширина на внешние связи, однако, очень узкая, и вклад от положительных номинальной мощностью свыше эта ширина не будет достаточно большим, чтобы существенно повлиять на прочность каркаса в целом.
Применение эффективных SLAB Модель Ширина
Предлагается модель эффективного плиты шириной были использованы для имитации поведения плиты колонки офисного здания (рис. 4), что опытные штамповки сдвига сбоев во время землетрясения Нортридж (1994). Боковые силы, как ожидается, будет сопротивление со стороны внешних жестких момент сопротивления рамки и совместимые требования дрейф внутренней рамкой плиты колонки, вероятно, не в полной мере приняты во внимание. Служба у нас не было больших нагрузках тяжести во время землетрясения, так что наблюдаемые неудачи пробивая в рамках плиты колонки относятся к displacementinduced моменты передаются эксцентрическим напряжения сдвига на внутренней связи. Нажатием на анализ проводился ли жесткость внутренних плоская плита соединения привлекают достаточно момента, чтобы привести к сбою в пробивая сдвига. Наличие этих данных офисное здание служит средством проверки предлагаемой модели эффективной плиты шириной и показал значение выполнения статического нажатия на анализ на этапе проектирования ..
Пустяковое анализа состоит довести строительство аналитически в одну сторону постепенного увеличения боковых нагрузках, пока не достигнет определенного дрейфа. Неупругих программы структурной анализ, разработаны Канаан и Powell12 и изменение Тан и Гоэль, 13 был использован для анализа пустяковое дело. Плита колонки каркаса моделируется эффективной модели плиты шириной предлагается здесь. Данные пустяковое анализ был использован для оценки потенциального отказа сдвига штамповки и производить другие замечания о взаимодействии между внутренней плиты колонки рамы и по периметру пучка колонки кадров.
Моделирование здания
Офисное здание, построенное в 1977, был в четыре этажа с небольшим пентхаус на вершине, как показано на рис. 4. Было три бухты широкий в направлении Восток-Запад и пять-шесть бухт длиной в направлении Север-Юг. Все колонны 610 мм (24 дюйма) площади. Момент сопротивления рамка по периметру было 610 мм Стальной арматуры из членов варьируется в зависимости от высоты здания. Интерьер кадров состоит из 220 мм (8-1/2 дюйма) в толщину после натянутый двусторонней плиты с колонкой шапки на связи. Эти колонки шапки торчали 190 мм (7-1/2 дюйма) ниже слое для 1,2 Колонны были установлены на ящики, связанные с разбивкой по классам пучков.
Пробивая сдвига неудач во время землетрясения Нортридж, как предполагается, привело в первую очередь от движения в направлении Север-Юг, как указано на записанные движения земли и наблюдал ущерба для других зданий в этом районе. Таким образом, здание моделью для статического пустяковое дело в направлении Север-Юг. Здание было представлено два-мерной модели, рассматривая каждый столбец строки (в направлении движения), а двумерного кадра. Эти плоскости рамы, то жестко связаны вместе, чтобы двигаться как единое целое. Из-за относительной симметрией здания, только половина кадров в направлении Север-Юг были смоделированы. Рамки для данного анализа были Колонка линии D, внешний момент сопротивления кадра, а в колонке линия C, внутренняя плита колонки рамы (рис. 4). Пентхаус на этом интерьере кадра игнорируется, поскольку именно корпуса для оборудования, смонтированного на уровне крыши.
Плита колонки рамках офисное здание было не совпадает с экспериментальной кадра обсуждали ранее. Физические различия между зданием Нортридж офис и экспериментальных рамы, изложенных в таблице 5. Из-за этих различий, коррективы, которые необходимо внести эффективной модели плиты шириной. Краткое описание каждого корректировки следующим образом.
Офисное здание было очень узким падение панелей и плит эффективной ширины момент сопротивления должен был быть шире, чем этих панелей. Кроме того, в плоскости сил из-за должности натяжения плиты приведет к более широких слоев плиты сопротивление моментов. Таким образом, для прочности, полной поперечной ширины считается эффективным как для сегмента панели падение пролета и среднего сегментов плиты, которая находится в согласии с рекомендациями Naaman.14 здание было пучков момент сопротивления кадра по периметру, поэтому считалось, что эти лучи эффективно передаваться плиты моменты к колонке. Таким образом, полная ширина пластинки была использована для расчетов на прочность на внешних подключений.
Для жесткости, эффективной ширины сляба выдерживали при л ^ ^ к югу 2 / 3 в течение всего срока службы. Предполагалось, что добавил в плоскости сжатия от должности натяжения приведет к задержке трещин и ограничить трещины отверстия. Чтобы учесть это, трещины момент инерции был взят 2I ^ ^ к югу г / 3 (I ^ к югу г = валовой момент инерции для л ^ ^ к югу 2 / 3) для отрицательного сопротивления момент slabcolumn соединений. Поведение в позитивном изгиба похож на не связанных с должностями-натянутой железобетонных раздел, потому что после натяжения нити расположены на сжатие сторону нейтральной оси. Таким образом, трещины момент инерции для положительного момента сопротивления на slabcolumn связи было принято, как I ^ ^ к югу г / 3. Треснувший жесткость 2I ^ югу г ^ / 3 был использован для средней части плиты, за колонке шапку.
Столбцы организационной структуры были подключены к 9 м (30 футов) в длину расширенный ящики, 910 мм (3 фута) в диаметре. Взаимодействие кессонами и структура моделируется с помощью понятий Сингх, Донован, и Jobsis.15 ящики были смоделированы в качестве дополнительного колонке ниже структуры, длиной, равной 1 / 3 от фактической длины кессон. Эти эквивалентные колонны были установлены в их основе и ограничено из горизонтального движения в их сверху имитировать эффект класса пучков, которые используются для связи ящики вместе. Эта приближенная модель считается достаточно точным для такого анализа.
Pushover анализ загрузки шаблона
Нет стандартной схеме загрузки был создан для статического анализа неупругих пустяковое дело. Здание было аналитически подвергаются как прямоугольных и треугольных перевернутая картина боковой загрузкой и ответа структура зависит от которой боковой загрузкой модель была использована. Прямоугольному состоит из равных нагрузки на каждом этаже уровне. Треугольной нагрузки, которая состояла из более высоких нагрузках историю в верхней и нижней нагрузки на нижние этажи, был распространен в соответствии с UBC-97 provisions.16 треугольный узор нагрузка будет максимально крыши дрейфа и опрокидывания момент. Diebold и Moehle17 отметил, что иногда во время их испытаний shaketable структуры плиты колонки, боковые нагрузки равномерно по высоте. Они пришли к выводу, что этот прямоугольный загрузки дал верхняя граница оценки за базовый срез. Таким образом, треугольной и прямоугольной боковой загрузкой моделей, как предполагалось, представляют собой крайности сейсмическая нагрузка.
Перфорация сдвига предсказание неудачи
Поскольку большинство программ анализа кадра не проверить для штамповки сдвига неудач, пробивая напряжений сдвига были предсказаны с несбалансированным моментов slabcolumn соединения от неупругих структурного анализа и расчета руку сдвига вю нагрузки на критические плиты раздел с помощью ACI 318-023 эксцентричный сдвига модели стресса. Уравнение сумм ножницы порожденных от тяжести нагрузки V ^ ^ и к югу и несбалансированного момент Му как показано ниже.
... (1)
, где ^ с ^ к югу есть площадь конкретные критические статьи; J ^ ^ к югу с / с отражает геометрические свойства критического сечения и столбцов).
Сдвига критической секции вне колонке крышка предсказал высшего напряжения сдвига, чем в критический раздел сдвига вокруг колонны. Это согласуется с наблюдаемым физическое повреждение здания, где провалы пробивая сдвига произошло за пределами столиц колонке. Напряжений сдвига, рассчитанная по формуле. (1) для плиты критического раздела во внутренней связи приведены в таблице 6, кратное квадратный корень из плит на сжатие ( Они основаны на равномерной нагрузки сверху тяжести 1,92 кН/м2 (40 фунтов/фут2) в дополнение к массе плиты. Без нагрузки факторов были использованы.
ACI 318-023 дает три уравнения в разделе 11.12.2.1 для номинального напряжения сдвига. Уравнения, который контролирует в этом случае
... (2)
где Ь ^ о ^ к югу периметр критической плиты раздел для штамповки сдвига; г является плиты эффективная глубина и
Значение из этого уравнения должны быть сокращены на 0,85 для учета нижней срез песка легкого бетона. Таким образом, номинальное напряжение сдвига, которые могут перевозиться по конкретному 0,208 МПа (2,51 фунтов на квадратный дюйм).
ACI 318-023 позволяет увеличение в номинальном напряжения сдвига для pretensioned слябов и пост-натянутой плиты моделируется здесь должны иметь право на такое увеличение. Соответствующие уравнения приведено в разделе 11.12.2.2.
... (3)
где вертикальная составляющая эффективных сил предварительного напряжения.
В формуле. (3), V ^ ^ р к югу было пренебречь из-за мелкой драпировать пост-натянутой нити в слое, а / ^ ^ к югу компьютер был рассчитан на основе ширины полосы колонки. Номинальное напряжение сдвига, сократился на песок легкого бетона, было 0,237 [радикальных] е '^ с ^ к югу МПа (2,85 [радикальных] е' ^ с ^ к югу фунтов на квадратный дюйм).
При сопоставлении номинальной стоимости напряжение сдвига 0,237 [радикальных] е '^ с ^ к югу МПа до прогнозируемых значений в таблице 6, отсутствие перфорации сдвига бы предсказал между 1,0 и 1,25% дрейфа. На основании ущерба для других зданий в этом районе, 18, вполне уверены в том, что местные ускорения земли были достаточно высокими, чтобы вызвать дрейф по меньшей мере 1,25% в этом офисном здании. Таким образом, этот анализ свидетельствует о важном значении проведения статического анализа пустяковое дело на стадии проектирования.
Дополнительные замечания
Сравнения между максимальной interstory дрейфа и общего дрейфа потенциала, а также обмен боковой нагрузки между внутренней рамкой плиты колонки и внешней рамкой пучка колонке приведены здесь. Пустяковое анализ не включает потери прочности и жесткости из-за неудач штамповки, так что следующие замечания справедливы для офисного здания Нортридж только до дрейфа, пробивая сдвига неудачи ожидалось (1,0 до 1,25% дрейфа).
Interstory дрейфа Таблица 7 дает сравнение interstory сугробы и общего дрейфа здания из анализа здание. Следует отметить, что максимальная interstory дрейфа составляет около 25% больше, чем общий дрейф потенциала, и, следовательно, каждое соединение в слое колонки кадра система должна иметь способность противостоять передаче моменты от сугробов, которые больше, чем ожидаемое общее строительство дрейфа.
База сдвига сдвига по сравнению с базой здания дрейф от пустяковое анализа представлены на рис. 5. Это соответствует базе сдвига рамки вдоль линии Колонка C и D (рис. 4), внутренний каркас плиты-столбец, а внешнего момента сопротивления кадра. Интересно отметить, что в базе сдвига плоская плита счетов кадр примерно на 1 / 3 от общего сдвига базой для загрузки шаблонов. Потому что плоская плита противостоит значительное количество базе сдвига, стоимость модифицированной для старшего каркасной конструкции, который не имеет достаточной боковой силы можно сократить, если этот вклад был принят во внимание.
Прямоугольные по сравнению с треугольной погрузочно-графики рис. 5 показывают, что существует значительная разница в боковой силы здания для двух боковых модели нагрузки. Прямоугольному загрузки достигли более высоких, чем ножницы базы перевернутой треугольной боковой загрузки шаблона, поскольку эффективная сила для треугольной нагрузки выше в здании. Это создает большие момент руку, и таким образом увеличивает опрокидывающий момент по той же базе сдвига. Таблица 7 показывает, что interstory сугробы, как правило, более равномерное треугольные боковые нагрузки, по сравнению с прямоугольной нагрузки.
Боковые нагрузки картины, которые будут использоваться для нажатия на анализе необходимо изучить дополнительно. Сила дизайн на основе консервативно нижняя граница треугольной нагрузки. Если сила распределения в периоды пиковой экскурсии вызванных землетрясением движения стремится к прямоугольной распределения, а затем боковой несущей способности здания будет возрастать, а проблемы могут развиваться сдвига критической места в структуре.
ВЫВОДЫ
На основании результатов этого исследования можно сделать следующие выводы выводы:
1. На основании экспериментов на два этажа, два отсека slabcolumn кадра, моделирование правила были установлены для определения эффективной ширины плиты на прочность и жесткость первоначальный, как указано в таблице 4. Внешних связей вносят незначительный вклад в боковой прочности и жесткости, как это отражено в малой эффективной ширины плиты в этой связи. Модель является простой задачей для проектирования использования и распространяется на условиях, аналогичных тем, которые используются в этом эксперименте.
2. Использование программного обеспечения для анализа неупругих для моделирования деградации боковой жесткости с ростом дрейфа были получены хорошие результаты при низких и высоких уровней дрейфа. Он был гораздо менее громоздким, чем до модели, в которых корректировки жесткости должны быть сделаны для различных нагрузки или дрейфа уровнях.
3. Эффективные правила ширина были использованы для моделирования поведения боковой нагрузке четыре-этажный железобетонный каркас поврежден во время землетрясения Нортридж. Неупругих анализа пустяковое здания модели привели в пост-прогноз штамповки сдвига неудачи аналогичных тем, которые наблюдались в самой структуре.
4. Результаты этого исследования показывают, что если неупругих нажатием на анализ, были использованы на этапе проектирования, то мог предположить, что плиты сдвига пробивая было возможно в сугробы основания полагать, что происходит во время умеренного до сильного землетрясения. Хотя внешний момент сопротивления кадр был призван брать на себя весь боковой нагрузки, пустяковое анализ обеспечил бы проверить на дрейф потенциала всей структуры.
5. Использование боковой прочность и жесткость существующих систем slabcolumn кадра в рамках разработки плана укрепления сейсмической для старшего каркасной конструкции может привести к экономии расходов для модифицированной системы.
Ссылки
1. Корли, РГ и Jirsa, JO, "Эквивалент Анализ Рамка для плит Дизайн", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 67, № 11, ноябрь 1970, с. 875-884.
2. Вандербильт, DM, "Эквивалент Анализ Рамка для боковым нагрузкам," Журнал структурного подразделения, ASCE, V. 105, № ST10, октябрь 1979, с. 1981-1998.
3. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 443 с.
4. Pecknold Д.А., "Эффективная ширина плиты для эквивалентных Анализ Frame", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 72, № 4, апрель 1975, с. 135-137.
5. Гроссман, JS, "Проверка предлагаемой методологии дизайна для эффективной ширины плит в Слэб-Column Рамы," Структурные ACI Journal, В. 94, № 2, март-апрель 1997, с. 181-196.
6. Ло, YH, и Дуррани, AJ ", эквивалентная модель луча для плоских плит зданий-Часть I: внутренняя соединения", ACI Структурные Journal, В. 92, № 1, январь-февраль 1995, с. 115-124.
7. Ло, YH, и Дуррани, AJ ", эквивалентная модель луча для плоских плит II-Часть здания: внешних связей", ACI Структурные Journal, В. 92, № 2, март-апрель 1995, с. 250-257.
8. Робертсон, IN, "Анализ плоская плита структур, подвергнутых Комбинированные Боковая и гравитационные нагрузки", ACI Структурные Journal, В. 94, № 6, ноябрь-декабрь 1997, с. 723-729.
9. Дарвалл П., Аллен, F., "Поперечная нагрузка Эффективная ширина плоских пластин с Drop панели", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 81, № 6, ноябрь-декабрь 1984, с. 613-617.
10. Зельдович, Л. М., и Wight, JK, "Поперечная Ответ Nonseismically Подробная железобетонных плоских перекрытий структуры", доклад № UMCEE 94-30, Департамент гражданской и экологической инженерии, Мичиганский университет, Анн-Арбор, штат Мичиган, Сентябрь 1994 , 183 с.
11. Зельдович, Л. М., и Wight, JK, "Поперечная поведение пожилых плоская плита Рамы и экономический эффект на модифицированной" Землетрясение Spectra, EERI, V. 12, № 4, ноябрь 1996, с. 667-691.
12. Канаан, AE, и Пауэлл, GH, "DRAIN-2D, Генеральный компьютерная программа для неупругого Динамическая реакция плоскости структуры" Отчет № 73-6 EERC, сейсмостойкого строительства Научно-исследовательский центр, Университет Калифорнии, Беркли, Калифорния, Апрель 1973, 84 с.
13. Тан, X, и Goel, SC, "DRAIN-2DM Технические замечания и Руководство пользователя", Research Report UMCE 88-1, Департамент строительства, Мичиганский университет, Анн-Арбор, штат Мичиган, январь 1988.
14. Нееман, AE, предварительно напряженного железобетона анализа и дизайна, McGrawHill, Inc, Нью-Йорк, 1982, p. 448.
15. Сингх, JP; Донован, NC, и Jobsis, AC, "Проектирование фундаментов машин на сваях," Журнал Геотехническое Отдел инженерия, ASCE, В. 103, № 8, август 1977, с. 79-111.
16. Международная конференция строительных служащих ", единые строительные нормы", V. 2, Лос-Анджелес, Калифорния, 1997, 492 с.
17. Diebold, JW, и Мол, ДП, "Поперечная Ответ нагрузка Флэт рамки плиты," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 111, № 10, октябрь 1985, с. 2149-2164.
18. Зал, JF, изд. ", Нортридж землетрясения 17 января 1994, Предварительный доклад разведки, Доклад № EERI 94-01, сейсмостойкого строительства Научно-исследовательского института, Окленд, Калифорния, март 1994, стр. 96.
Входящие в состав МСА Лорел М. Зельдович является профессором инженерии Уолла-Уолла-колледж, Колледж-Плейс, штат Вашингтон Она является бывший председатель комитета ACI 120, История бетона, а также является членом комитета ACI E 802, методы преподавания и учебных материалов . Ее исследовательские интересы включают сейсмических поведения, проектирование железобетонных преподавания железобетонные конструкции, и исторические бетонных конструкций.
Джеймс К. Уайт, ВВСКИ, профессор гражданского строительства в Мичиганский университет, Анн Арбор, штат Мичиган Он является председателем комитета ACI 318, Железобетона Строительный кодекс, а также является членом Совместного ACI-352 ASCE комитетов, суставов в монолитных железобетонных конструкций, а также 445, сдвига и кручения. Его основные научные интересы включают earthquakeresistant проектирование железобетонных конструкций и использование высокопроизводительных армированных волокном цементных композитов в критическом членов или регионов, таких структур.