Аналитические оценки моста Колонны с двойной блокировки Спирали
Исследование было проведено в Университете Невады, Рено, штат Невада, на сейсмические поведение двойной спирали взаимосвязанных колонн для определения влияния сдвига уровня, спираль расстояние, и шпал. Экспериментальные исследования состояли из shaketable тестирование шесть крупномасштабных моделей колонке до отказа. Влияние различных параметров оценивалась на основе развития поражения и измеренных данных. Аналитические исследования включали оценку пластического шарнира, длина боковой силы и перемещения отношений, сдвиг потенциала, развитие нелинейной модели сдвиговой жесткостью, а также разработать рекомендации в отношении дополнительных шпал. Результаты испытаний показали, что верхний предел расстояния спиральных множеств 1,5 раза спираль радиуса необходимости, но дополнительные шпал необходимы, когда сдвига уровня умеренный или высокий. Исследование также показало, что предлагаемый аналитический метод оценки после уступая сдвиговой жесткости обеспечивает тесное оценка при сравнении с экспериментальными данными ..
Ключевые слова: колонка; сдвига; жесткости; испытания; связей.
(ProQuest-CSA LLC: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Сейсмостойкости железобетонных колонн в основном контролируется уровень удержания предоставляемый поперечной арматуры. В прямоугольные колонны моста, тротуарной спирали часто используются в качестве поперечной арматуры, поскольку спирали требуют меньше суммы стали обеспечить тот же уровень заключения, которая была представлена прямолинейных отношений. Еще одно преимущество спирали, что они часто легче построить, чем прямолинейное связей. Теоретические расчеты колонны боковых отношения сила-смещение и сдвиг потенциала, часто используется для оценки сейсмической производительности колонн. Калифорнийский отдел (Колтранс) "Мост Транспорт в характеристики Дизайн (BDS)" 1 и "Сейсмические дизайн Критерии (SDC)" 2 являются только коды в США, которые включают положения для столбцов с блокировкой спирали. Из-за ограниченного исследования и в прошлом, положения Колтранс 'движет главным образом те из одной спирали и конструктивности соображений.
Предыдущие studies3-5 на колонках с блокировкой спирали были проведены на образцах при ложному нагрузки. Танака и Park3 выполнил первый сообщил экспериментальных и аналитических исследований на колонках с двойным взаимосвязанных спиралей. На основе аналитических исследований, Танака и Park3 рекомендуется горизонтальное расстояние между центрами спиралей D ^ ^ я к югу быть ограничена 1,2 раза радиус спиральной Р. авторы заявили, что ограничение г ^ ^ к югу я и добавил шпал подключения спиралей обеспечит достаточное взаимосвязанных и адекватной передачи сдвига между спиралями. Колтранс верхний предел D ^ ^ к югу я это 1,5 R. Shear-критических прямоугольной укрепление бетонных столбов с блокировкой спирали были протестированы в исследовании Бенцони al.4 др. Большинство исследований было сосредоточено на анализе сдвиговой прочности колонны в случае переменной осевой нагрузки. Различные подходы к определению сдвига потенциала для взаимосвязанных спиралей были сопоставлены с результатами эксперимента, и был предложен метод ..
Первые динамические испытания колонны с блокировкой спирали использованием shaketables были проведены в Университете Невады, Рено, штат Невада, чтобы определить, если максимальный предел ди установленных положениями Колтранс удовлетворительное при различных уровнях напряжения сдвига и, если дополнительные шпал подключения множества прилегающих спираль являются необходимыми. Экспериментального исследования и выводы об elsewhere.6 В данной работе представлены результаты исследований по следующим вопросам: 1) действия аналитических моделей, 2) развитие новых нелинейных моделей сдвиговой жесткостью и 3) развитие новых простых рекомендаций дизайн для горизонтальных шпал блокировка подключения обручах.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Переплетение спирали часто используются в мост колонны с прямоугольной или овальной формы сечения. Количество данных о сейсмической деятельности этих столбцов из предыдущих исследований ограничено. Аналитические исследования, представленные в этой статье используют новые экспериментальные данные, обратить внимание на несколько важных аспектов моделирования и проектирования взаимосвязанных спиральной колонны. Корреляции исследований с экспериментальными данными продемонстрировать применимость и ограничения аналитических моделей. Предлагаемые пластиковые модели сдвиговой жесткостью позволит более точного моделирования боковой ответ нагрузки колонн. Дизайн рекомендации для шпал, предлагаемых в исследовании обеспечить простой инструмент для обеспечения достаточного взаимодействия между спиральными множеств.
РЕЗЮМЕ экспериментальных исследований
Подробная информация о экспериментальных исследований представлены elsewhere.6 краткое резюме shaketable испытаний, представленные здесь для полноты картины.
Спрэд между спиральными наборы, среднее напряжение сдвига и горизонтальных шпал подключения спирали были испытания параметров, входящих в экспериментальных исследованиях. Уровень напряжения сдвига определяется сдвига индекса. Среднее напряжение сдвига была рассчитана максимальная измеряемая поперечной силы разделены 0,8 раза валового области. Индекс сдвига определяется делением среднего напряжения сдвига в 0,083 ... (МПа) (...). Низким коэффициентом 3 и высокий индекс 7 были отобраны для покрытия диапазона в реальных колонны моста. Даже в колонках с высоким коэффициентом сдвига, изгиба, а не сдвига доминирует поведение, хотя масштабы сдвиговых трещин может быть относительно высокой. Два 1/4-scale образцов с D ^ ^ я к югу от 1.0R и 1,5 R (образцы ISL1.0 и ISL1.5) подвергается низким сдвига и два 1/5-scale образцов с D ^ ^ я к югу от 1,0 R и 1,5 R (образцы ISH1.0 и ISH1.5) под действием высоких сдвиговых первоначально были испытаны в Джеймс Э. Роджерс и Луи Винера крупномасштабных структур лаборатории в Университете Невады, Рено, штат Невада
На основании результатов испытаний первых двух сильного сдвига колонн, две дополнительные переменные, одна с промежуточного уровня D ^ ^ я к югу от 1.25R (образец ISH1.25), а другой с дополнительными шпал и Л ^ ^ я к югу от 1,5 R (образец ISH1.5T) были испытаны. Сечений всех образцов были овальной ..
Все колонны были разработаны на основе Колтранс "Мост проектной документации (BDS)" 1 и "Сейсмические дизайн Критерии (SDC)." 2 продольной отношения стали были 2,0 и 2,8% в колонны с низким и высоким сдвига, соответственно. Эти величины были выбраны потому, что они являются типичными для низких и высоких сдвиговых столбцов. Поперечных отношения стали были разработаны для пластичности цель перемещения 5, удовлетворяя при этом ограничения положений Колтранс. Цифры 1 и 2 показывают общий размер для образцов с низким и высоким сдвига.
Осевой нагрузки индекс (соотношение колонны осевой нагрузки и произведение указанных конкретных прочностью на сжатие и валового площадь поперечного сечения) 10% были использованы для представления осевой уровень нагрузки в новые столбцы моста. Все колонны были протестированы при увеличении амплитуды записи Сильмар с 1994 Нортридж землетрясения в сильном направлении колонны до отказа. Колонны приборами для измерения деформации, ускорения, осевое усилие, боковая сила, боковым смещением и кривизны. Низкий сдвига колонн были испытаны в одной кривизны кантилевера режиме и сильного сдвига колонн были испытаны в двойной кривизны.
Общая сейсмические характеристики всех колонок является удовлетворительным. Хотя потенциал измеряется смещение пластичности не удалось достичь цели в некоторых случаях это отвечает минимальным требованиям Колтранс. Вертикальные трещины, прилегающих к взаимосвязанных регионе, однако, наблюдается даже при небольших землетрясениях в столбце с высокой сдвига и Л ^ ^ я к югу от 1,5 R. Сравнительно большие участки равнины вне конкретных взаимосвязанных увеличивается зона оказалась уязвимой к растрескиванию, когда колонна сдвига была высокой. Результаты тестирования аналогичных столбца, который был усилен дополнительными горизонтальными шпал подключения взаимосвязанных спиралей показали, что шпалы не только сокращает задержки и вертикальные трещины, прилегающих к взаимосвязанных региона, но и сократить численность деградации. На основании экспериментальных результатов, рекомендации по разработке шпалы были разработаны и представлены в следующих разделах.
Анализ образцов
Момент анализа кривизны
Перекрестный анализ разделе образцов, необходимых для определения теоретической длины пластического шарнира, боковых возможностей перемещения нагрузки и сдвига потенциала. Программа ГФПК, 7 специально разработана для столбцов с блокировкой спирали, была использована для выполнения момент кривизны анализ образцов. В таблице 1 приведены измеренные текучести продольной арматуры, и измеряется прочности бетона на сжатие, используемой в анализе Mf после скорректирована с учетом влияния скорости деформации для каждого образца. Средняя величина измеряется осевой нагрузки был использован в ходе анализа Mf. Hognestad model8 и изменение Мандер др. al.9 модели были использованы для определения SPMC7 незамкнутыми и только конкретные отношения напряженно-деформированного соответственно. Последний считается применимым к двойной спирали колонны, хотя он часто используется для одной спиральной колонны. Это потому, что большинство ограничивается бетона в двойной спирали колонны ограничивается одной спирали, и блокировка области представляет собой относительно небольшой площади ..
Напряженно-деформированное отношение к сталь использованием идеализированной модели параболического упрочнения рекомендовал Пристли и др. al.10 значения деформации на прочность бетона, дробление штамм неограниченном бетона, а также напряжение в начале упрочнения были приняты в соответствии с рекомендаций, содержащихся в SDC.7 измерения конечной штаммов 0,16 и 0,08 были использованы для продольной и спирали, соответственно. M-[прямой фи кривые] были идеализированной упруго-пластических отношений количественно пластичность способность колонн. Это было сделано путем принятия упругой части идеализированной кривой проходит через точку, что соответствует первому лонжероном уступок. Идеализированной потенциал пластической момент была получена путем сопоставления областях между фактическим и идеализированной M-[прямой фи] кривых за первые укрепления текучести бар.
Пластиковые петля длиной
Различные уравнения для оценки длины пластического шарнира л ^ ^ р к югу были предложены. Выражение разработан Paulay и Пристли, 11 Бейкер и Amarkone, 12 Дауэлл и Хайнс, 13 и уравнение используется Caltrans2 были сопоставлены с измеренной длины пластического шарнира. Поперечного сечения свойства получаются из SPMC7 анализа были использованы. При оценке югу л ^ р на основе Дауэлл и метод Хайнс, 13 сдвига потенциала были определены с использованием трех различных методов: Колтранс, 2 Танака и парк, 3 и др. Бенцони al.4 трещина 45-градусная сдвига и измеряется материала свойства в том числе за счет усиления влияния скорости деформации были использованы во всех уравнений.
Рассчитанные и измеренные значения длины пластического шарнира, а доля колонке глубины, приведены в таблице 2. Измеряется пластического шарнира длина определяется по измеренным пластиковых кривизны и пластиковые перемещения колонны образцов. Все теоретические выражения недооценивать LP. При расчете потенциала пластичности, тем ниже к югу л ^ р привести к недооценке потенциала пластичности, которая является консервативной. Дауэлл и Хайнс 'equation13 показали связь с ближайшим измеряется LP, со средней разницей в 41 и 31% для низких и высоких напряжений сдвига столбцов соответственно. В колонках с низким сдвига уравнений Бейкер и Amarkone12 и Дауэлл и Hines13 показывают, что увеличение распространения спиралей увеличивает длину пластического шарнира. Такая же картина наблюдается в экспериментальных результатов. Прямая связь между соотношением сторон и пластический шарнир длина признается Бейкер и Amarkone12 и Дауэлл и Hines13 формулировок. В результате увеличения расчетных пластиковых петля длиной от этих методов объясняется главным образом более высокой пропорции 3,6 к колонке с D ^ к югу я = 1,5 R по сравнению с нижней пропорции 3,3 к колонке с D ^ к югу я = 1.0R ..
Более пластического шарнира длины измерялись в сильного сдвига колонн по сравнению с низкими сдвига колонн. Это потому, что количество деформации сдвига в высоком сдвига колонн относительно велико, что приводит к повышению пластических деформаций. Дауэлл и Хайнс 'equation13 также показывает, чем больше значение, к югу л ^ р высокого сдвига колонн. Это уравнение признает, что пластический шарнир длина зависит от увеличения продольных напряжений бар в связи с диагональной сдвиговых трещин, известный как явление, напряжение сдвига. Даже несмотря на то форматное соотношение менее сильного сдвига колонн, представляется, что напряжение сдвига имеет более значительное влияние на пластического шарнира длину, чем пропорции.
Экспериментальной физики высоких сдвига колонн показывают, что увеличение расстояния между спиральными наборы увеличивает длину пластического шарнира. Представляется, что распространение спирали увеличился перемещений из-за сдвига, увеличивая тем самым очевидным пластического шарнира длины. Больше после выхода деформации сдвига была рассчитана в колонках с г ^ к югу я = 1,5 R по сравнению с колонки с г ^ к югу я = 1.0R с помощью предлагаемой модели нелинейного сдвига описаны в последующих разделах. Ни одна из теоретических выражений пластического шарнира длина учитывает этот эффект в явном виде.
Боковая сила-смещение отношения
Идеализированные отношения аналитических момент кривизны были использованы для расчета боковой отношения сила-смещение ". Боковые силы определяется делением идеализированной пластиковых момент и высота колонны. Для столбцов с низкой сдвига, высота была взята длина консоли на рис. 2. Высокая сдвига колонн изгиб двойной кривизны с вращательно закрепленными концами. Таким образом, пластиковые момент была разделена наполовину по высоте колонны (рис. 2), чтобы получить пластиковые боковые силы. В highshear колоннами, боковые перемещения была определена в точке перегиба (midheight колонны), то в два раза и вычислить общую бокового смещения в верхней части колонки. Общей деформации всех колонок рассчитан как суммирование изгиб, сдвиг, 8 и облигаций скольжения deformations.14 Дауэлл и я Хайнс '^ к югу р equation13 использованием Бенцони др. al.4 сдвига уравнение было использовано в процессе анализа Оценка деформации пластика.
Измеренные и рассчитанные сила-смещение кривых с низким уровнем сдвига колонн показаны на рис. 3. Измеренные кривые представляют собой основу конверты измеренных гистерезисных кривых преобладают направление движения. Каждый основу кривой идеализированной упругопластических участка для количественного определения пластичности потенциала столбцы и создать возможности для сравнения с аналитическими результатами. Анализ переоценить боковой нагрузки на 0,4 и 10% для ISL1.0 и ISL1.5, соответственно. 10% разницы между аналитических и экспериментальных кривых в колонке D ^ к югу я = 1,5 R можно отнести к деградации силы наблюдается в основу кривой колонна подошла провал. Разница в 13 и 1% не было найдено между вычисленными и измеренными выход перемещений для ISL1.0 и ISL1.5, соответственно. В странах с низким сдвига колонн, вклад рассчитывается shear8 и облигаций slip14 деформации 15 и 14% от общей деформации урожайности, соответственно. Потому что пластичность потенциала обратно пропорциональна доходности перемещения, возможности перемещения пластичности могут быть завышенными, если сдвига и деформации скольжения связи исключены при расчете доходности перемещения ..
Расчетная конечная перемещения была значительно ниже, чем измеренное значение в обеих колонках. Это объясняется двумя факторами: 1) отказ в аналитических исследований определяется как точка, в которой крайние волокна ограничивается конкретным не выполняет сжатие, а фактическое исполнение колонны показал, что столбцы могут поддерживать дополнительные деформации даже после краю замурованного в основной была повреждена, и 2) конечная ограничивается конкретным деформации, используемой в анализе является нижняя граница и консервативную оценку дробления деформации бетона. Совместное воздействие этих двух факторов является то, что фактические конечной деформации самого края ограничивается конкретными значительно больше, чем значение, используемое в анализе. Таким образом, фактическое перемещение пластиковых значительно превышает оценочную стоимость. В то время как недооценка конечной перемещения желательно в области дизайна, в подробное аналитическое моделирование, это приводит к оценкам с плохим корреляции с данными измерений. Из двух упомянутых выше факторов, анализ позволил существенно консервативная оценка потенциала перемещения пластичности в lowshear колонны ..
Рисунок 4 показывает, измеряемые и рассчитываемые forcedisplacement кривые для сильного сдвига колонн. Анализ недооценивать боковой нагрузкой на 6% ISH1.0 и переоценил нагрузки на 7, 7, и 11% для ISH1.25, ISH1.5 и ISH1.5T, соответственно. Различия между эффективного перемещения выход в экспериментальных и аналитических результатов 1, 11, 6 и 13% для ISH1.0, ISH1.25, ISH1.5 и ISH1.5T, соответственно, сдвига и деформации скольжения связи, включенных в анализа. Рассчитанных сдвига deformation8 было 48, 42, 39 и 42% от общего расчетное смещение доходности для ISH1.0, ISH1.25, ISH1.5 и ISH1.5T, соответственно. Учитывая небольшой спектр этих цифр следует, что деформации сдвига был нечувствителен к ди.
Вклад рассчитан скольжения связи составляет 15% от общего объема урожая в деформации сдвига высокой колонны, которая была приблизительно такой же, как в странах с низким сдвига колонн. Как заявил в ходе обсуждения с низким уровнем сдвига колонн, эти деформации должны быть включены в расчет выхода, чтобы избежать перемещения unconservative оценки возможностей перемещения пластичности. Аналогичные тенденции в расчетной конечной перемещения в странах с низким сдвиг колонки, рассчитанные конечной перемещения были 28 на 51% меньше, чем измеренные значения. Нижняя рассчитанные смещения объясняется теми же факторами, описана с низким уровнем сдвига колонн. Недооценка потенциала пластичности перемещения, как правило, консервативное и желательно в проектировании конструкций.
Мощность сдвига
Хрупкое разрушение при сдвиге в конкретных членов является нежелательным, и это необходимо использовать надежный метод для определения сдвига потенциала. Колтранс, 2 Танака и парк, 3 и др. Бенцони al.4 сдвига уравнения были использованы для расчета сдвига потенциала опытных образцов и сравнить результаты с измеренными максимальные усилия сдвига столбца. Никаких факторов силы сокращения были использованы. Вклад шпал в ISH1.5T был включен в расчет сдвига потенциала. 45-градусный угол сдвига трещины выбирается в зависимости от наклона сдвиговых трещин наблюдается в тесте измеряется specimens.6 свойств материала (табл. 1) изменение эффекта скорости деформации были использованы.
Сравнение результатов экспериментов и сдвига потенциала рассчитывается с использованием трех методов показано на рис. 5 для сильного сдвига образцов. Скольжения связи и деформации сдвига, были включены в анализ. Низкий сдвига образцов не были включены в сравнении, потому что они были изгиб доминирует с большим отрывом от сдвига провала. Пересечение экспериментальных и аналитических кривых марок перемещения пластичность, при которой разрушение при сдвиге не ожидается. В образце с D ^ ^ я к югу от 1.0R (ISH1.0), все аналитические методы недооценивать срез колонны. Разрушающее смещение по Колтранс, 2 Танака и парк, 3 и др. Бенцони al.4 методы приведут к оценке пластичности объемом 1,4, 1,0 и 1,2, соответственно, в то время как ISH1.0 удалось при изгибе / сдвига при смещении пластичности 4,7. В колонке D ^ ^ я к югу от 1.25R (ISH1.25R), разрушение при сдвиге можно было бы ожидать на пластичность 3,0 на основе Бенцони др. al.4 метода. Caltrans2 и Танаки и Park3 уравнений, не показал бы разрушение при сдвиге.
Колонны с D ^ ^ я к югу от 1,5 R, причем (ISH1.5T) и без (ISH1.5) шпал, не в режиме изгибных на перемещение пластичности 3,8 и 4,0, соответственно. Бенцони др. al.4 метод оценкам сдвига провала в ISH1.5 на пластичность 2,7. Caltrans2 и Танаки и Park3 методы, однако, не выявила разрушение при сдвиге, который согласуется с наблюдаемым поведением. Бенцони др. al.4 метод был консервативным в этом случае. Ни один из трех методов указал сдвига провала в ISH1.5T, что в соответствии с фактической производительности.
Предложено в нелинейной модели жесткость сдвига
Выражения для расчета без трещин и трещины сдвига жесткости железобетонных членов были разработаны парка и Paulay8 и были использованы из-за своей простоты. Сдвиговых деформаций была измерена в сильного сдвига колонн с помощью серии вертикальных, горизонтальных и диагональных преобразователей перемещения в пластическом шарнире регионов подробно описаны в номер 6. Измеряется боковой силы деформации сдвига отношения нелинейный характер. На рисунке 6 показана кривая билинейных использовать идеализировать нелинейного поведения боковые нагрузки и деформации сдвига для IH1.25. Тенденции в измеренной кривой в этом заговоре является наблюдаемая тенденция во всех сильного сдвига колонн. В доступной литературе, Есть нет выражения для расчета после выхода сдвиговой жесткостью или второго склона показано на рис. 6. Пристли и др. al.15 предложил, что сдвиговая жесткость капель в пропорции к соотношению после выхода и упругой изгибной жесткости. Используя этот подход для испытания колонн, однако, привело к пост-выход жесткость сдвига ценностей, которые были от 40 до 73% ниже, чем результаты измерений.
Диагональные трещины увеличения деформации сдвига железобетонных членов. Первый диагональные трещины наблюдаются в образцах в пластическом шарнире зоны, расширение изгибных трещин. Экспериментальных данных, приведенных в номер 6 показал, что от 60 до 70% от общей деформации сдвига происходит в пластическом шарнире зоны колонны. В результате, имеет смысл рассчитать жесткость сдвига общих членов, принимая во внимание высокую деформации сдвига в пластическом шарнире и относительно небольшие деформации в другом месте. Таким образом, следующее выражение для членов сдвиговой жесткостью было предложено (рис. 7)
... (1)
где К ^ к югу V ^ равна касательной жесткости членов, п ^ ^ к югу пр. равно числу потенциальных пластиковых регионов: 1 для гибки в одной кривизны и 2 для гибки в двоякой кривизны; K ^ ^ Sub D равна жесткости в пластиковой зоне, предполагается равным эффективная глубина колонке D, K ^ югу дл ^ равна жесткости за пластической зоны (ы), г равна эффективная глубина столбца, а L равна длине четкие колонны.
Первоначальный наклон на рис. 6 представляет собой столбец жесткости, еще до фактического предела текучести изгиб. Начальная жесткость контролируется трещинами и без трещин сдвига жесткости описано в парк и Paulay8
... (2)
где К ^ ^ к югу Е. равна упругой сдвиговой жесткостью (рис. 6); K ^ югу V, 45 ^ равно трещины жесткости = [ к югу V = без трещин жесткости = E ^ к югу с ^ Ь югу W ^ д / 3; ; с равным шагом спираль; E ^ S ^ югу равно модуль упругости стали; Ь к югу W ^ равна ширине конкретных членов, г равна эффективная глубина колонке, п = югу E ^ S ^ / E ^ с ^ к югу и E ^ с ^ к югу равно модуля упругости бетона.
После урожайных, жесткость сдвига представляет собой сочетание пластической сдвиговой жесткостью и жесткость остальной части колонны, которая предполагается быть трещин
... (3)
где К ^ ^ к югу vPY равно после выхода касательной жесткости, и К ^ к югу р равна пластиковых сдвиговой жесткостью.
Пластического сдвига жесткости K ^ ^ р к югу был основан на ферме аналогии и калибровка с использованием экспериментальных результатов номер 6 и два других studies.15, 16 парка и Paulay8 трещины сдвига жесткости была разработана на основе сдвига искажение железобетонных элементов помощью фермы аналогии. Сдвиговых искажений зависит от удлинения поперечной стали Значительные искажения сдвиг происходит в пост-выход этапе. Модулей упругости стали и бетона только переменные, которые контролируют сдвига искажений в железобетонных элементов. Эффективных модулей стали и бетона были определены из экспериментальных результатов для взаимосвязанных колонн спирали.
Измеряется напряжение в спирали во всех образцах теста показали, что приносит поперечных стали ограничены и обширные приносит не происходит, пока колонна failure.6 Таким образом, спираль стальной считалась в упругой области, даже после того, податливость продольных балок и модуля упругости для спиралей. Измеряется напряжение в направлении конкретной стойки составляет от 0,007 до 0,0146. Эти штаммы соответствуют нелинейной спектр отношений деформации напряжение в бетоне. Таким образом, модуль конкретные была изменена для учета больших искажений сдвига на пост-выход этапе. Прошлые исследования показали, что сжатие зависимости напряжения от деформации бетона зависит от поперечных strain.17 8 показано напряженно-деформированного отношений для одноосного загрузки идеализированной Hognestad.8 отношения Hognestad напряженно-деформированного была идеализированной билинейные соотношения ( Рис. 8). Наклона упругого часть идеализированной кривой считать же, как и конкретные модуль упругости рекомендовал МСА 318,18 напряжение в конечной точке идеализированной кривой считается среднем пик и в конечном итоге напряжений в Hognestad model.8 второй склон был создан путем выравнивания районе между Hognestad model8 и идеализированной кривой.
E ^ югу ф = 12F '^ с ^ к югу (4)
Экспериментальные исследования Веккьо и Collins17 было установлено, что основной сжимающие напряжения в бетоне е ^ ^ к югу с2 не только функции основного деформации сжатия В результате, потрескавшегося бетона под действием высоких деформации растяжения перпендикулярно к направлению сжатия мягче и слабее, чем бетон в стандартный тест цилиндра ( Если влияние основных растяжения Коэффициент (4), следующим
Приведенный модуль упругости потрескавшегося бетона по формуле. (5) была использована для определения укорочения стоек сжатия бетона. Таким образом, выражение для сокращения диагональная распорка
... (6)
Сокращение диагональной стойки
... (7)
где V ^ S ^ югу равна поперечной силы и суб п ^ р = E ^ югу S ^ / E ^ ^ ф к югу.
Пластиковые жесткость на сдвиг железобетонных членов на единицу длины, основанный на ферме модель с 45-градусная диагональные трещины, это значение V югу ^ S ^ ^, когда
... (8)
Подставляя. (8) в уравнение. (3), и заменив после выхода касательной жесткости K ^ ^ к югу vPY измеряемым после выхода жесткости K югу ^ ^ vPYE и решения для
... (9)
...
Измеряется после выхода жесткости из двух столбцов испытания в Университете Невады, 16 один столбец из работы Пристли и др. al.15 и четыре сильного сдвига столбцов номер 6, были использованы для расчета Среднее значение 0,288, а стандартное отклонение 0,067 были получены. В результате, к югу
Чтобы проверить значение подпункт 1 ^, которые позволили бы сократить идеализированной после выхода жесткости потрескавшегося бетона до 30% от первоначальной стоимости (что отражает Поперечного растяжения от 0,0149 было найдено. Диагональные преобразователей перемещения приборная панель высокого сдвига колонн были использованы для определения величины фактических растяжение диагональных штаммов. Как и ожидалось, диагональные деформаций в пластическом шарнире зоне увеличилось амплитуда движения была увеличена. Измерялась максимальная деформация для диапазона после выхода в среднем по всем сильного сдвига колонн 0,0112. Этот штамм является 25% ниже, чем оценки по 17 номер. Тем не менее, напряжение разумно считая, что выражение, разработанные в Reference17 было случаев с диагональю растяжение трещин только в одном направлении, тогда как опытные образцы опытных диагональные трещины в двух направлениях из-за циклического нагружения ..
Уравнение (5) с (8), а также пластиковые сдвиговой жесткостью члена на единицу длины, основанной на связке модель с 45-градусная диагональные трещины находилось в
... (10)
Измеряется сдвиг Жесткость по сравнению с предложенным и существующих моделей сдвиговой жесткости. В таблице 3 приведены упругих измеряется жесткость сдвига с трещинами сдвиговой жесткостью и предлагаемые упругой сдвиговой жесткостью (уравнение (2)). Когда колонны рассматривались как полностью взломан, упругой сдвиговой жесткостью была занижена на целых 37%. Когда высшее жесткость без трещин часть колонны было принято во внимание, максимальная разница была снижена до 24%.
Таблица 4 сравнивает измеренное после выхода касательной жесткости с пост-выход сдвиговой жесткости определить формулой. (3) и после выхода касательной жесткости предложил Пристли и др. al.15 после выхода жесткости предложенные Пристли и др. al.15 недооценивать жесткость измеряется по 73, 46, 36 и 68% для ISH1.0, ISH1. 25, ISH1.5 и ISH1.5T, соответственно, средняя разница составляла 56%, а стандартное отклонение 18%. Значительное улучшение было достигнуто с помощью предложенных после выхода модели сдвига жесткости. Различия между расчетными и экспериментальными результатами были 13, 2, 19 и 15% для ISH1.0, ISH1.25, ISH1.5 и ISH1.5T, соответственно, средняя разница составляла 5%, а стандартное отклонение 15%.
Предлагаемая должность мощности сдвиговой жесткости был использован для определения эффекта от конечной деформации сдвига на расчетные потенциала пластичности перемещения высокого сдвига колонн. Около 58% больше, деформации сдвига была рассчитана для столбцов с D ^ ^ я к югу от 1,5 R по сравнению с колонки с г ^ ^ я к югу от 1.0R. В среднем, увеличение расчетного потенциала пластичности перемещения на 20% был получен при конечной деформации сдвига, был включен в конечной деформации для сильного сдвига колонн.
Методика расчета для шпал
В настоящее время не существует процедуры, доступные для разработки шпал подключения взаимосвязанных спиралей. Исследования в номер 6 об вертикальные трещины расположен в регионе взаимосвязанных в образце с D ^ ^ я к югу от 1,5 R даже при относительно небольшой дрейф и боковой нагрузке 58% урожая силу. Длинные взаимосвязанных спираль расстояние можно сделать колонку уязвимы для больших вертикальных напряжений сдвига на middepth колонны (рис. 9). Этот вертикальный напряжения пропорциональна колонке сдвига, по крайней мере в течение линейного отклика. Поскольку в районе равнины, прилегающей к конкретным взаимосвязанных регионе становится большим, когда г ^ к югу я = 1,5 R, бетон подвержен растрескиванию. Измеряется реакция аналогичная колонна с дополнительной горизонтальной шпал показали, что шпалы не только задержало вертикальные трещины, прилегающих к взаимосвязанных региона, но и помогли уменьшить силу деградации.
Существует три метода были изучены которые обеспечат основу для разработки горизонтальных шпал. Первая была основана на сдвиге усилении потенциала определены в SDC, 1, с учетом компонента силы натяжения спираль на middepth из секции колонны в направлении поперечной силы. Второй метод основан на равновесии сил горизонтальной спирали со middepth раздела. В этих двух методов, сдвига спираль сталеплавильных мощностей в middepth колонны с D ^ ^ я к югу от 1.0R было принято в качестве цели, и шпалы были разработаны, чтобы компенсировать сокращение горизонтального сдвига потенциала, как г ^ к югу я ^ превысил 1.0R. Выходная мощность сдвига было выбрано на основе колонки с г ^ к югу я = 1.0R из-за сейсмической удовлетворительное выполнение этой колонке. Shear трения третий метод, используемый для разработки шпал противостоять вертикальным сдвигом на middepth раздела. Отношение площади связей и расстояние между ними к югу ^ T ^ / с ^ ^ т к югу показано в формуле. (11), (12) и (13) для срез, равновесие сил в спираль middepth и shearfriction методы, соответственно.
... (11)
... (12)
... (13)
где п равно числу взаимосвязанных спиралей или секций обруча зоны; я = 1,5 R; Ab равна области один бар стальной спиралью, S равна спираль шага; площадь поперечного сечения; раздела.
На рисунке 10 показано необходимых интервалов между шпал помощью сдвига потенциала при п = 2, то равновесие сил в спираль middepthmiddepth и касательное методы трения. Шпал, как предполагалось, будет такого же размера, как и бар на спирали. Необходимые перекрестные галстук расстояние почти то же самое для трех методов, когда Требуется расстояние в два раза Кроссти спираль предела, когда Расстояние между большим крестом галстук был получен методом 2 для Кроссти шагом четыре раза спираль шаг необходим для колонн с
Потому что вертикальные трещины были вызваны вертикальных напряжений по взаимосвязанных регионе, целесообразно включить поперечной силы в выражении для разработки горизонтальных шпал. Даже несмотря на трения скольжения методом счета поперечной силы, отрицательное отношение к югу ^ т ^ / с ^ ^ т к югу (уравнение (13)) могут быть получены для колонок подвергаются сдвига индекса ниже, чем 7. Следует отметить, что ни одна колонка с умеренным индекс сдвига 5 и Л ^ ^ я к югу от 1,5 была проверена, чтобы определить, шпалы могут быть устранены на этом уровне сдвига. Принимая во внимание результаты вышеупомянутого обсуждения экспериментальных результатов, а также относительно низкая стоимость шпал, следующие рекомендации консервативным дизайном предлагается:
* Кроссти баров должны быть того же размера, укрепление спирали и расстояние между ними должно быть не более чем в два раза спирали поля. Шпал должны быть подробно с 135 градусов крюк в один конец и 90-градусной крюком на другом, и
* Сдвиг индекса следует использовать в качестве параметра дизайн контроля для определения необходимости шпал в колонках усилены с блокировкой спирали в соответствии с таблицей 5.
ВЫВОДЫ
1. Предлагаемый метод определения нелинейной жесткости сдвига приводит к хорошо согласуются с экспериментальными результатами. В нелинейной деформации сдвига включить с помощью этого метода, по оценкам, потенциал пластичности смещение может увеличиться примерно на 20% в колонках при относительно высоких сдвига;
2. Предлагаемого метода для расчета взаимосвязанных шпал в спиральных колонок простой, практичной и консервативный метод, который может быть легко принята на практике. Шпал, которые отвечают требованиям конструкция предлагаемого повышению эффективности работы столбца модели испытываются под моделирования землетрясений;
3. Все теоретические оценки пластического шарнира длины л ^ ^ р к югу были ниже, чем мерные длины. Метод "Доуэлл и Хайнс используется в комбинации с Бенцони др. л. Срез привели к ближайшему оценки. Измеряется пластического шарнира длины, в среднем, 39% больше, чем те, которые оцениваются с использованием этого метода. Правильное рассмотрение последствий пропорции и соотношения поперечных стали дюбелей и Хайнс метод, как представляется, способствовало тесной взаимосвязи;
4. Потенциала перемещения пластичность существенно завышенной, если последствия сдвига и деформации скольжения связи не включаются в расчет доходности перемещения, а также
5. Среди методов, которые были использованы в этом исследовании, др. Бенцони и др. уравнение для оценки сдвига потенциала привели к результатам, которые были ближе всего к экспериментальным данным.
Авторы
Исследования в данной работе был организован в Калифорнийский департамент транспорта. Н. Вехбе Университетом штата Южная Дакота объявлена благодарность за разработку компьютерной программы ГФПК и оказание содействия в ее применении. Помощи П. Лапласа, J. Pedroarena, П. Лукас университета штата Невада, мостовых конструкций лаборатории с благодарностью признана.
Ссылки
1. Калифорнийский департамент транспорта, "Мост характеристики Дизайн", Сервисный центр, Отделение сейсмостойкого строительства, Калифорния, июль 2000, с. 8-1 до 8-54.
2. Калифорнийский департамент транспорта, "Сейсмическая Версия Дизайн Критерии 1,2", Сервисный центр, сейсмостойкого строительства отделения, Калифорния, декабрь 2001, 100 с.
3. Танака, H., и парк, Р., "Сейсмическая дизайн и поведение железобетонных колонн с блокировкой Спирали", ACI Структурные Journal, В. 90, № 2, март-апрель 1993, с. 192-203.
4. Бенцони, G.; Пристли, MJN и Seible, F., "Сейсмическая сдвиговой прочности колонны с Переплетение спиральная арматура", 12-й Всемирной конференции по сейсмостойкого строительства, Окленд, Новая Зеландия, 2000, стр. 8.
5. Buckingham, GC, "сейсмические характеристики моста Колонны с Переплетение Укрепление Спирали", MS Диссертация, Университет штата Вашингтон, Пулман, Вашингтон, 1992, 146 с.
6. Коррил, J.; Саиди, M.; и Сандерс, D., "Сейсмическая Выполнение RC мост Колонны усилен двумя Переплетение Спирали", доклад № CCEER-04-6, Центр гражданского строительства по исследованию землетрясений, Департамент строительства , Университет Невады, Рено, штат Невада, август 2004, 530 с.
7. Вехбе, N., и Саиди, М., "Момент-кривизна Анализ Переплетение Спирали ГФПК V 1.0", доклад № CCEER-03-1, Университет Невады, Рено, штат Невада, май 2003, 114 с.
8. Парк Р., Paulay, T., железобетонных конструкций, John Wiley
9. Мандер, Дж. Пристли, MJN и Парк Р., "Теоретические модели напряженно-деформированного для замкнутых железобетонные колонны," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 114, № 8, август 1988, с. 1804 - 1846.
10. Пристли, N.; Seible, F.; и Кальви Г. Сейсмические дизайн и модернизации мостов, John Wiley
11. Paulay, T., и Пристли, MJN, сейсмическая Дизайн железобетонных и каменных зданий, John Wiley
12. Бейкер, ALL, и Amarkone, АНМ, "Неупругие Анализ Hyperstatic Рамы," Труды Международного симпозиума по изгиб Механик из железобетона, ACI-ASCE, Майами, штат Флорида, ноябрь 10-12, ASCE, Нью-Йорк, 1964 , с. 85-142.
13. Дауэлл Р., Хайнс, Е., "Пластик Длина петли железобетонных колонн моста," Третья национальной сейсмической конференции и семинара по мостам и шоссе, апрель-май 2002, Портленд, Oreg., С. 323-334.
14. Вехбе, N.; Саиди, S.; и Сандерс, Д. Г. Влияние конфайнмента и вспышки на сейсмические характеристики армированных железобетонных мостов Столбцы ", доклад № CCEER-97-2, Университет Невады, Рено, штат Невада , 1997, 407 с.
15. Пристли, MJN; Seible, F.; и Бенцони Г., сейсмические характеристики круговой Колонны с малой продольной стали коэффициенты ", доклад № SSRP-97/15 Калифорнийского университета в Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния, 75 с.
16. Cheng, З.; Саиди, S.; и Сандерс D., "Развитие сейсмических метод для железобетонная колонна мост Двусторонние петли", доклад № CCEER-06-01, Центр гражданских исследований сейсмостойкого строительства, Департамент архитектурно-строительный Университет Невады, Рено, штат Невада, февраль 2006, 497 с.
17. Vecchio, FJ, и Коллинз, М., "Модифицированный сжатия теории поля для железобетонных элементов подвергнутого сдвига", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 83, № 2, март-апрель 1986, с. 219-231.
18. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 443 с.
Хуан F. Коррил является профессором гражданского строительства университета Анд, Колумбии. Он получил диплом бакалавра и МСЦ из университета Лос-Анд, и степень доктора философии в Университете Невады, Рено, штат Невада, в 2004 году. Он является лицензированным инженером в штате Калифорния. Его исследовательские интересы включают проектирование сейсмостойких сооружений мостов и применения инновационных материалов для дизайна и ремонта зданий.
М. Saiid Саиди, ВВСКИ, является профессором гражданской и экологической инженерии и директор Управления Дипломные работы в Университете штата Невада. Он бывший председатель и член комитета ACI 341, сейсмостойкость железобетонных мостов, а также является членом комитета ACI 342, оценка железобетонных мостов и элементов моста и совместной ACI-ASCE Комитет 352, узлов и соединений в монолитных железобетонных конструкций . Его исследовательские интересы включают аналитических и экспериментальных исследований железобетонных мостов в сейсмических нагрузок с обычными и инновационные материалы.
Дэвид Сандерс, ВВСКИ, является профессор гражданского строительства в Университете штата Невада. Он бывший председатель Комитета МСА 341, сейсмостойкость железобетонных мостов; является председателем Совместной ACI-ASCE Комитет 445, сдвиг и кручение; и является членом комитетов МСА 318, Железобетона Строительный кодекс, 369, сейсмическая ремонту и реконструкции, и 544, армированного волокном бетона. Его исследовательские интересы включают shaketable исследования железобетонных мостов.
Саад аль-Azazy является сейсмических исследований руководитель программы Калифорнийского Департамента транспорта США (Колтранс), Сакраменто, Калифорния Он получил степень бакалавра наук Каирского университета, Гиза, Египет, и его MS и доктора в Университете штата Огайо, Колумбус, штат Огайо. Его исследовательские интересы включают мост сейсмических модернизацию и производительность новых мостов.
Надежность Анализ эксцентрично загружено Столбцы
Продольная стали подчеркивает в связи с Балки Shear и кручении в AASHTO-LRFD характеристики
Сталь, свободной композитный плитка, произведенная из реактивного порошковые материалы и фибробетона
Сейсмические Модернизация восьмигранными столбами с пьедестала и один-Way Петля на базе
Коррозионно-индуцированные крекинг: экспериментальные данные и прогнозных моделей
Поведение железобетонных колонн при переменной осевой нагрузки: Анализ
Зависящих от времени оценке риска структурных повреждений, вызываемых коррозии арматуры