Поведение железобетонных колонн при переменной осевой нагрузки: Анализ
Влияние величины и структуры осевой нагрузки на боковой реакции опоры моста анализируются и сравниваются с экспериментальными данными сообщили в сопроводительный документ. Компьютерная программа, разработанная для решения аналитических потребностей исследования был использован для этой цели. Он включает в себя волоконно-основанные момент кривизны анализ, метод пластического шарнира решении изменения нагрузки, материальный модели откалиброваны тестовых данных, а также новые правила гистерезисных.
Эта программа была в состоянии предсказать, колонки ответ достаточно хорошо при различных моделей нагрузки. Прогнозы в хорошем согласии с экспериментальными данными показало, что эффект масштаба и путь к осевой нагрузки были значительными. Эти эффекты должны быть рассмотрены в практике проектирования, где сейсмические возбуждения в боковом и вертикальном направлениях, вызывает беспокойство. Аналитические инструменты, в том числе монотонных и модели гистерезиса материала, могут быть уточнены на лучшее моделирование поведения в рамках различных моделей нагрузки.
Ключевые слова: анализ; колонке; нагрузки; момент.
(ProQuest информации и обучения: ... обозначает формулу опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Загрузка истории оказывает значительное влияние на поведение железобетонных конструкций и, в частности, колонны. Гистерезисных характеристик, включая жесткость, прочность, пластичность, и поглощение энергии в качестве важных факторов при проектировании моста опоры или колонны здания зависят от истории нагружения. Как, например, боковым смещением или силовые способности колонны разработан на основе постоянной осевой нагрузкой может стать неудовлетворительным в зависимости от предыстории нагружения. Было отмечено, что при том же уровне, осевой нагрузки и прогиба (или кривизны раздел), изгиб потенциал существенно отличается в зависимости от исторического прошлого загрузки pattern.1 Принимая во внимание эти последствия имеет важное значение для разработки новых мостов и модификация существующих структур недостаточно.
Столбцы в мостов и различных типов структур могут быть сочетание загрузки моделей в боковом и осевом направлениях при воздействии динамических возбуждения любого источника. Это более выражен для возбуждения землетрясений, особенно в приразломные ситуации.
Воздействие вблизи источника возбуждения землетрясения на здания и дороги структур в целом и мостов и высотных зданий, в частности, включают, но не ограничиваясь, перегрузками значительной вертикальной, так и горизонтального движения земли, большая скорость импульсов, направленных эффектов, повторные эффекты пульс и толчков. Частоты, амплитуды и постепенное вертикальных и боковых возбуждений, введенных в отношении структуры могут варьироваться в зависимости от источника землетрясения, расстояние, сайт, и структура properties.2-4 Кроме того, благодаря так называемой опрокидывающий момент, колонны в нескольких столбцов наклонности в мостах или внешние колонны зданий будет подвергнут переменной осевой нагрузки правило, пропорциональны соответствующим боковых сил. Индуцированных осевой нагрузки на боковые силы нанесенных ветром аналогичные характеристики.
Как правило, эффекты динамического возбуждений на структуру, которая приводит к появлению конкретных путей нагрузки на элементы конструкции, должны быть исследованы с обеих спроса и создания точек зрения. Характеристика влияния таких возбуждений и соответствующий шаблон загрузки аналитически включает передовые принципы механики и подробный анализ нелинейной динамики, которые будут представлять интерес с точки зрения demandcapacity отношений. Эта статья, однако, по возможности сторона проблемы, а также в качестве дополнительной части экспериментального этапа этих исследований рассматриваются простые, широко используются аналитические модели и методы в моделировании поведения железобетонных членов, особенно опор моста, в соответствии с различными загрузки шаблонов. Это предсказание необходимые для потенциала и оценки эффективности деятельности железобетонных колонн, подвергавшихся комбинированному эффект несвязанных изменения боковых и осевые нагрузки. В этом смысле аналитический исполнении железобетонная колонна под несколько шаблонов нагрузки по сравнению с результатами теста в данной статье.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эта статья рассматривает точности аналитических методов в моделировании производительности опор моста, подвергаются различным несеквенциальная видах нагружения пути как это наблюдалось в эксперименте. Анализ влияния переменной осевой нагрузки на емкость и производительность опор необходимо для более реалистичные характеристики производительности и реальными возможностями моста опоры при различных моделей нагрузки. Исследование применимости и точности обычно используются аналитические инструменты в захвате этих эффектов способствует информации, необходимой для будущих performancebased принципы конструкции и осуществления влияния различных путей нагружения.
Аналитическая программа
Чтобы прогнозировать производительность железобетонных колонн при различных путей нагружения, компьютерная программа была разработана для нелинейного анализа железобетонных колонн при любых боковых и осевой нагрузки histories.5-6 программа представляет собой приложение с дружественным интерфейсом и различные варианты с точки зрения входных данных, аналитических методов и моделей, и выходные данные.
Анализ основан на данных моделирования волокна, в котором раздел разбит на одноосно подчеркнул волокна вдоль продольной оси. Эта модель была использована эффективно других К расчету железобетонных колонн подвергаются обратной загрузки paths.7-8 эффект лишения свободы рассматривается в монотонной зависимости напряжения от деформации бетона, ограниченном боковыми подкрепления. Монотонную кривую выступает в качестве оболочки для гистерезисных ответ. Деформационного упрочнения стали была реализована в материале модели, используемой в программе.
Краткий анализ процесса
Для анализа момента кривизны, в разделе определяется с точки зрения геометрии, арматуры типа и расположения в продольном и поперечном направлениях; свойств материала устанавливаются на сталь и бетон с точки зрения их монотонные и циклические ответы, а момент-кривизна анализа, как показано ниже, осуществляется на основе выбранного груженом состоянии. Для монотонных или циклические кривизны осевой нагрузки может быть постоянной или переменной. Изменение осевой нагрузки могут быть независимыми, или определяется как функция на данный момент. Пропорционально переменной осевой нагрузки с заданной коэффициент пропорциональности в отношении момент является одним из условий загрузки, имеющих на иждивении осевой нагрузки. Для перемещения контролируемых анализа исходных данных на каждом этапе будет "кривизны и осевые нагрузки" и соответствующего момент находится с помощью интерактивного процесса, в котором история каждого элемента на участке прослеживается и обновляться на каждом шагу. В силу контролируемых анализа кривизны нашли для данного "момента и осевой нагрузки" на каждом шагу ..
Для анализа соотношения сила-смещение, в дополнение к разделу и информационный материал, как отмечалось при анализе момент кривизны, длина колонки и модели для кривизны распределения вдоль колонны, потом объяснили, определены. Монотонной или циклические перемещения на вершине колонны и соответствующей осевой нагрузки служить в качестве входных данных для перемещения контролируемых анализа. В силу контролируемых анализа исходных данных боковой силы и соответствующие осевые нагрузки. Осевая нагрузка может быть постоянной или переменной. Переменной осевой нагрузки можно изменить самостоятельно или могут быть определены в зависимости от боковой силы. Исходя из предположения о кривизне распределения момента кривизны из нескольких разделов, вдоль колонны контролируются и используются в процессе итерации для оценки поперечной силы для данного перемещения и осевые нагрузки в displacementcontrolled анализа или перемещения для данного боковые силы и осевой нагрузки в силу контролируемых дела.
Материал модели
Монотонные напряженно-деформированного модели по стальным относительно простую модель была разработана для монотонной зависимости напряжения от деформации стали. Эта модель с четырьмя параметрами: K1, K ^ 2 ^ к югу, к югу K ^ 3 ^ и К ^ ^ 4 подпункта, является универсальным и может быть настроен для имитации поведения различных видов стали. Параметров приведены на рис. 1. Эта модель была откалиброваны материала результатов испытаний проводится в Университете Южной Калифорнии структурных лаборатории на образцах стали, используемой в ходе испытания колонны. Со следующими параметрами:
1. K ^ ^ 1 к югу это отношение деформации при запуске деформационного упрочнения на выход напряжения;
2. K ^ 2 ^ к югу это отношение деформации на пике нагрузки на выход напряжения;
3. K ^ ^ 3 югу это соотношение предельной деформации уступить деформации, а также
4. K ^ ^ 4 югу это соотношение пике нагрузки на предел текучести.
Квадратичная кривая соединяет точки в начале деформационного упрочнения, пик напряжения и разрыв точки. Математическая формулировка этой части модели K югу ^ 1 ^ ^
... (1)
Значения используются в качестве исходных данных для монотонных stressstrain кривой стали анализа были выбраны на основе результатов испытаний материалов проводились на образцах панелей, используемых для строительства колонн. Эти значения таковы: F ^ югу у = 469 МПа (68 КСИ); E = 200000 МПа (29000 КСИ); K ^ югу 1 = 4,0; K ^ к югу 2 = 25,0; K ^ подпункта 3 = 40,0, а к югу K ^ 4 = 1,3.
Гистерезисные модели напряженно-деформированного на сталь-модель, разработанная и используемая для гистерезисных поведение сталь имеет три основные части распространены во всех гистерезисных правил. Перед деформации разворота, напряжений и деформаций последующей монотонную кривую растяжения из стали, как описано в монотонную кривую деформирования стали. В переломный момент (штамм обращения) модуль упругости предполагается же, как и начальный модуль упругости стали. Эффект Баушингера рассматривается в модели изменения жесткости стали частью первоначального жесткости после определенного напряжения в гистерезисных ответ. Для более реалистичных реализации упрочнения стали, этот показатель и уровень, на котором происходят изменения различны в первом и третьем кварталах от соответствующих значений во втором и четвертом кварталах координатной плоскости. Рисунок 2 показывает пример гистерезисные модели напряженно-деформированного и пять параметров P ^ подпункта 1 ^ P ^ 2 ^ к югу, к югу P ^ 3 ^, R ^ 1 ^ к югу, и к югу R ^ 2 ^, который осуществляется в модели.
Поведение модели является симметричной относительно начала координат, как симметричное монотонную кривую напряженно-деформированного было предположить на сталь. Учитывая ограничения по длине этого документа, описание поведения содержится в блок-схеме на рис. 3. Определения символов можно найти, кроме диаграммы или в списке обозначений. В модели, отсутствие флага (FF) установлена на один, когда элемент не удастся и пластиковые флаг возврата (PRF) возникает, когда деформация происходит обращение к деформации более чем у штамма стали урожая.
Монотонные напряженно-деформированного модели для ограниченных concreteThe модель для монотонной зависимости напряжения от деформации замкнутых конкретные предложенные Мандер, Пристли, и Park9 была использована в данном анализе. Для модели покрытия бетона, та же модель используется без каких-либо боковых укрепление как это предлагается в модели. На основании результатов испытаний материала на конкретные образцы, используемые в экспериментальной фазе этого исследования, неограниченный прочности бетона был взят е '^ к югу с = 49,3 МПа (7,15 КСИ) в процессе анализа.
Следует отметить, что использование различных моделей для ограниченных конкретных приведет к несколько различных аналитических прогнозов для случаев с постоянной низкой осевой нагрузки. Эта разница увеличивается с осевой нагрузкой уровне, и заметно для постоянной осевой нагрузкой значения более чем 0.3A ^ югу г ^ F '^ с ^ к югу. В другом исследовании, проведенном первым автором, 10 было показано, что некоторые последние модели с более широкой представленности только конкретные напряженно-деформированного обеспечить лучшее предсказание члена реагирования в рамках различных моделей нагрузки.
Гистерезисные модели деформирования бетона монотонную кривую напряженно-деформированного выступает в качестве оболочки для гистерезисных напряженно-деформированного модели конкретных разработаны и используются в процессе анализа. Как показано на рис. 4, гистерезисных кривых следует параболических путь на штамм разворота. Кривая вогнутая-вверх для уменьшения деформации и имеет наклон к югу E ^ ^ с2 на конверте кривой. Напряжение падает до нуля, когда прочность на растяжение игнорируются, либо снизится до прочности е ^ ^ к югу т с наклоном к югу E ^ ^ карат после смены знака напряжения. При деформации обращение с чем увеличивается нагрузка, напряжение остается равным нулю до последней деформации, соответствующие нулевым напряжения оси. Напряжение возрастает до огибающей, а затем следует, что. Следует добавить, что жесткость и прочность деструкции бетона может быть реализована в модели путем объединения значений E югу ^ c1 ^ E ^ ^ с2 к югу, и к югу E ^ ^ кар от штамма истории.
Математическое описание конкретных гистерезисных правила, чтобы найти напряжение . 5. Большинство символы определены в таблице, или может быть найден в списке обозначений ..
Каждый элемент, на участке есть два флаги, флаг крекинга (ХПН) и дробление флага (ОГФ), связанный с первым растяжение неудачи и первые неудачи сжатия, соответственно. Первоначально элемента без трещин и uncrushed и Истории деформации отдельных элементов отслеживается и обновляется на каждом шаге. Элемент не будет иметь никакой прочности на растяжение после первой трещины и не прочность на сжатие после первого давить на сжатие.
Хотя E ^ ^ к югу c1 и E ^ ^ с2 югу могут быть различными в этой модели, эти значения были выбраны, чтобы быть идентичны E ^ ^ к югу куб.см, начальная жесткость бетона в настоящее время анализа. Компьютерное приложение предоставляет интерфейс для изучения гистерезисных реакции материалов, используемых в analysis.5 В упрощенном варианте откат может быть линейной с тем же модулем упругости в качестве начального значения жесткости.
Момент кривизны анализ
В общем, для оптоволоконных разделе анализа, бетон на участке столбец модели состоит из элементов в двух направлениях рассмотреть двухосных независимых моментов наряду с произвольным осевой нагрузки, а также стальной прокат считаются по их фактической местах, как показано на Рис. 6 (г), (е) и (е). Из-за однонаправленного момент в этом анализе, раздел был разделен, как показано на рис. 6 (б) и (с). Для перемещения контролируемых анализа нейтральном месте оси находится на заданной кривизне и осевые нагрузки уровне, с заданной точностью, имеющих деформаций и напряжений истории каждого элемента на участке, а затем соответствующий момент оценивается последующим обновлением стресса и деформированное состояние каждого элемента. В силу контролируемых случае, когда на каждом шаге момент и соответствующей осевой нагрузки являются входными данными больше вычислительных усилий, необходимых для сходимости итерационного процесса до необходимого уровня точности. В любом случае, гистерезисных ответ разделе оценивается проследить историю деформаций и напряжений каждого отдельного элемента на участке во время анализа ..
Force-анализ отклонения
Отклонение на вершине колонны, где горизонтальная сила была применена в ходе испытания, считается сочетание упругой деформации связаны с упругой части колонны, и пластиковые отклонения связаны с деформацией в пластическом шарнире регионе, а также вращения индуцированных выдвижной действия арматурного проката на границе основе колонки. Распределение кривизны в пластической области особенно важно для прогибов превышает максимально допустимое значение изгиб члена при определенных осевой нагрузки. Большинство пластического шарнира предположений, таких, как один предложенный Пристли и Park11 полезны для монотонных прогибы под постоянной осевой нагрузкой. Экспериментальные наблюдения показали, влияние изменения осевой нагрузки и циклической прогибов на пластиковой петли длины. Для устранения этих эффектов, был разработан метод, который может быть использован для любых погрузки и перемещения дела, включая циклические случаях и с переменной или постоянной осевой нагрузкой. Предположение кривизны распределения считает изменение длины петли, наблюдаемые в ходе испытаний с циклическим или монотонной бокового смещения и переменной осевой нагрузки.
На рисунке 7 показана различных регионах столбец с точки зрения распределения кривизны. Значение л ^ ^ к югу P1, с равномерной кривизны [прямой фи] ^ ^ и к югу, считается равным глубине секции колонны в направлении анализа. Для столбцов с отношением длины к глубине, составляющим более 12,5, л ^ к югу P1 = 0.08l где Ь длины колонки. Значение л ^ к югу р2 = 0.15f ^ S ^ югу г ^ к югу Ь (или 0.022f ^ S ^ югу г ^ к югу Ь [Si]), где F ^ S ^ югу максимальное растягивающее напряжение на участке находится на границе столбца основе и Л ^ к югу Ь является диаметр продольного стержня с максимальной растяжения. Значение л ^ ^ к югу р2, с равномерной кривизны [прямой фи] ^ ^ и к югу, меняется на каждом шаге на основе стресс профиля на секции. Значение л ^ ^ к югу транс не является постоянным и возрастает по мере расположение участка переживает первый выход движется вверх. Таким образом, часть колонны оставаясь в пределах упругих деформаций не является постоянным и меняется в зависимости от загрузки и отклонение состоянии. Части колонны испытывают деформации после выхода деформации в любой шаг будет падать из этого linearelastic длина остальных анализа.
Первоначально вся колонна эластичная. Как бокового смещения и увеличивается в зависимости от осевой нагрузки уровне, в разделе с пометкой в конце упругой области будут двигаться. Четырех регионах на колонку в том числе линейно-упругой длины, переход длиной, пластиковые длину и напряжение полового члена или выдвижной действий длины и соответствующие распределения кривизны обновления на каждом шаге анализа. Момент кривизны из двух секций, одна на границе столбца основе и другие в конце упругой области, контролируются в данном методе. Обратите внимание, что для последних, расположение участка на внешние нагрузки. Подробное описание метода можно найти elsewhere.6.
Сопоставление аналитических и экспериментальных результатов
Аналитические прогнозы были сопоставлены с результатов измерений из пяти столбцов модели испытания в различных условиях квазистатического нагружения. Модель колонны круглого сечения диаметром 406 мм, а общая высота 2083 мм выше верхней части фундамента. Эффективная длина колонки, измеренной от верхней части фундамента с применением точки боковых сил, был 1829 мм. Продольной арматуры состоял из 12 № 13 (номинальный диаметр = 12,5 мм) Оценка 410 (ASTM G 60) баров равномерно распределены по кругу. Подробная информация о пакете колонны, арматура, свойств материалов, приборов, испытания установки, загрузка программы, и оценка экспериментальных момент кривизны и силы отклонение может быть найдено в документе по экспериментальной части работы study.1
Загрузка делам, рассматриваемым в аналитических исследований были следующими:
1. Дело 1: циклические бокового смещения с постоянной осевой нагрузкой;
2. Дело 2: циклические бокового смещения с осевой нагрузкой разнообразны пропорционально боковой силы, имитируя эффект опрокидывания момент в два столбца наклонился;
3. Вариант 3: монотонная бокового смещения (push-за), без осевой нагрузки;
4. Дела 4 и 5: монотонная боковых перемещений на основе двух различных моделей Непропорциональное осевой нагрузки.
Момент кривизны на разных высотах и сила-смещение ответ от конца колонны, извлеченные из экспериментальных данных были сопоставлены с соответствующими аналитическими прогнозами.
Момент кривизны
Экспериментальных момент кривизны был оценен независимым от ответа сила-смещение с использованием местных деформаций сегментарных зарегистрированных линейных преобразователей перемещения, установленных на противоположных сторонах сегментах, как описано в экспериментальной работе. Надежность этого метода была подтверждена путем извлечения идентичные ответы, используя записанные продольных деформаций, проставленный на брусьях в пределах одного сегмента в течение нескольких случаях. Рисунок 8 сравнение экспериментальных и аналитических момент кривизны реакция первого образца при постоянной осевой нагрузки 0.3A ^ югу г ^ е '^ с ^ к югу. Прогноз моменты меньше экспериментальных моментов для этого случая. Нижняя аналитических моментов по сравнению с тестовыми данными, сообщили others12 для подобных случаев с высокой постоянной осевой нагрузкой. Аналитические прогнозы и результаты испытаний для случая 2, где образец был испытан под переменной осевой нагрузки пропорционально боковой силы и изменение бокового смещения, сравниваются на рис. 9. Абсолютное значение максимального уровня осевой нагрузки на сжатие и растяжение составляет примерно 0,01 А ^ ^ к югу г е '^ с ^ к югу.
Такой низкий уровень осевой нагрузки в результате его соразмерности с боковой силы. Поведение образца может быть тесно предсказал анализа. В толчок направлении (положительной кривизны) с пределом осевой нагрузки, однако, изгиб потенциала немного переоценил и тянуть направлении (отрицательной кривизны) с осевой сжимающей нагрузки прогнозов ниже, чем результаты тестов. Экспериментальные ответ кривизны момент третий случай на первой и второй 100 мм в длину сегментов столбца (первый сегмент, прилегающих к границе столбца основе) сравнивается с аналитической результатов на рис. 10. Хотя эта колонка номинально подвергаются монотонной нагрузки, было действительно подвергнут один полный цикл до ± 10% дрейфа отношение. Как видно из рисунка, в то время как предсказания достаточно близко к результаты тестирования, анализ занижает изгиб потенциала и кривизны пластичности. Следует отметить, что максимальный коэффициент экспериментальных дрейфа была продиктована инструментальных ограничений и образец смог бы достичь высшего дрейфа и силы.
На этом рисунке, есть разница между наклона экспериментальной кривой в первом сегменте, который прилегает к границе столбца основу, и склоны аналитической кривой и экспериментальной кривой на втором сегменте. Причина в том, что экспериментальная кривая для первого сегмента построены на основе полученных данных, в которой вращение вызвано выводом действия баров включен в стоимость. Как кривизны увеличивается, отдаленных бар опыт высшего напряжения, что приводит к увеличению вращения вызванного выводом действия баров. Как отмечается в пластическом шарнире предположение, эта разница равна нулю в начале, когда нет растяжения в баре и увеличивается по мере растяжения увеличивается ..
Force-прогиб
Аналитические и экспериментальные горизонтальной соотношение сил дрейфа ответы в первом случае сравниваются на рис. 11. Аналитические прогнозы являются консервативными по сравнению с результатами экспериментов. Анализ проводится с помощью пластического шарнира метод, разработанный и используемый в данном исследовании. Использование различных пластического шарнира предположение основано на постоянной длины приведет к другой прогноз. Эта разница особенно заметна и произнес для случаев с переменной осевой нагрузки по сравнению с больных с постоянной осевой нагрузкой, таких как данном случае.
Рисунок 12 сравнивает аналитических и экспериментальных результатов для второй случай, когда осевая нагрузка была пропорциональна поперечной силы в пределах ± 0,01 А ^ ^ к югу г е '^ с ^ к югу. Прогноза в сторону, где тянуть сжимающей осевой нагрузки речь идет ниже, а в порыве направлении с отрицательным или растяжения осевой нагрузки аналитические прогнозы и экспериментальные результаты близки. На рисунке 13 показана аналитические прогнозы и результаты испытаний для третьего случая, когда один цикл бокового смещения при приблизительном соотношении дрейф не более 10% в обоих направлениях была применена без осевой нагрузки.
Рис 14 и 15 приведены экспериментальные горизонтальной forcedrift соотношение кривых делам 4 и 5, с монотонным бокового смещения и nonproportionally переменной осевой силы. Уровне осевой нагрузки в этих тестах колебались в пределах 0.3A ^ югу г ^ F '^ с ^ к югу (сжатие) и ^-0.1A югу г ^ е' ^ с ^ к югу (напряженность) в течение нескольких циклов во время монотонно возрастающая боковых перемещения. Единственная разница между этими двумя случаями было небольшое различие в структуре осевой нагрузки, как описано в экспериментальных отчет о данном исследовании. Это привело к относительно различных мер в условиях изгиба возможностей, которые могут быть захвачены анализ до определенной точностью, в зависимости от материала модели, используемые при анализе. Обратите внимание, что в этих случаях изгиб потенциал недооценивали случаев, при растяжении осевой нагрузки и переоценил случаев, при сжимающей осевой нагрузки, которая отличается от постоянной осевой нагрузки случаях.
Результаты экспериментов подтвердили анализа показывают, что на том же уровне перемещения и идентичных уровней осевой силы, изгиб потенциал существенно отличается при осевой силы различные истории изменений.
В общем, сравнение с момента кривизны и сила-смещение ответов подтверждает, что разумные предсказания об исполнении члена может быть достигнуто, с помощью довольно простых аналитических процессов в зависимости от точности модели, используемые для монотонной и особенно гистерезисных ответ материала. Уточнение модели материалов можно улучшить аналитические прогнозы. Это включает в себя корректировку материала гистерезисных параметров в отношении данных испытаний материалов если таковые имеются, или найти их правильные ценности итеративно с использованием экспериментальных данных по оптимизации процесса, который может быть различным для каждого параметра, и переход на более реалистичные монотонной только конкретных моделей. Сравнительное исследование различных моделей для монотонных stressstrain отношения ограничиваются конкретными показал, что только конкретные монотонные модели напряженно-деформированного может заметно повлиять на точность predictions.10
Штамм ответ
Анализ также способен представить подробную историю штамма любое волокно в разделе. Аналитического прогнозирования и экспериментально зарегистрировано деформации истории калибровочных размещаться на сталь бар, расположенный на средние глубины в критической части первой колонке сравниваются на рис. 16. Данный манометр был выбран исключительно из-за действия записанных данных на этом месте в течение нескольких циклов нагружения. Приборы, наносимой на противоположных сторонах превысил их линейные ограничения в первые несколько циклов и записанные данные не были надежными после деформации ухудшилось. Рисунок 16 показывает, что такого рода прогнозы возможно с достаточной степенью точности в зависимости от модели, используемые для монотонной и гистерезисными поведение материала.
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Аналитические программы было проведено с целью имитации поведения железобетонных колонн испытан под различные модели погрузки и сообщил в документе по экспериментальной части данной работы. Гистерезисных моделей материальных и пластический шарнир метода были разработаны и внедрены в волоконных момент кривизны, в свою очередь, анализ отклонения силы. Экспериментальные результаты пять крупномасштабных круговой армированные колонны бетона используются для проверки аналитических прогнозов. Анализ может воспроизвести результаты тестов с достаточной степенью точности. Аналитические результаты, подтвержденные экспериментальные данные показывают, что уровень осевой силы и пути играют значительную роль в прочности при изгибе и деформации потенциала и, в общем, эффективность работы колонны. При постоянном уровне осевой силы, как ожидается, и наблюдается в экспериментальных и аналитических этапах данного исследования, увеличение сжимающие осевые нагрузки в рамках аналитической сбалансированного уровня приводит к увеличению изгиба потенциал, но снижение пластичности.
Оба анализа и результаты тестов показывают, что, находясь под постоянной осевой нагрузкой, пик изгиб, а также смещение потенциала колонку под отменил боковой силы, аналогичные для монотонных случае нагрузки; они отличаются в разных переменной осевой траекториях нагружения. Иными словами, на определенном перемещения и осевой уровень нагрузки, изгиб потенциал существенно отличается в зависимости от истории осевой траектории нагружения, от изгиба потенциала в то же смещение и том же уровне, но постоянной осевой нагрузкой.
Значительное влияние изменения структуры осевой нагрузки на ответ колонны могут быть захвачены сравнительно простой анализ, как описано в этой исследовательской программе. Этот эффект, более подробно рассматриваются в документе по экспериментальной части этой программы исследований, должны быть приняты во внимание при оценке несущей способности и деформируемости колонке.
В целом, использование правильных моделей и правил, монотонных и гистерезисных поведения материалов и разумные предположения о кривизны распределения подобное тому, что разработанные и используемые в данной работе, наряду с относительно простой аналитический подход, таких, как волокна модели в настоящей работе, можно моделировать поведение образца с приемлемой точностью.
Авторы
Экспериментальная часть исследования, описанные в этом документе, финансируемых Национальным научным фондом, сейсмостойкого строительства Тихоокеанского научно-исследовательский центр (ПЕЕР) по контракту номер 5061999. В Университете штата Канзас оказывает поддержку первого автора уточнить компьютерные программы, описанные в этом документе.
Нотация
E ^ югу CL = первоначального возрастания модуля упругости бетона в гистерезисных правил
E ^ югу с2 = первоначального убыванию модуля упругости бетона в гистерезисных правил
E ^ югу сс = начальный модуль упругости только конкретные
E ^ югу карат = растяжение модуля упругости бетона
E ^ югу ы = стали модуль упругости
е '^ к югу с = напряжение в бетоне
F ^ югу куб.см = ограничивается максимальной прочности бетона
F ^ югу ы = стали стресс
е ^ ^ к югу т = предел прочности бетона
F ^ к югу и ^ = пик напряжения стали
F ^ югу у = текучести стали
K ^ ^ 1 к югу К югу ^ 4 = параметры монотонной зависимости напряжения от деформации стали
л ^ к югу P1 ^, л ^ к югу р2 = длина пластического шарнира регионов по кривизне модель распределения
л ^ к югу транс = длина перехода длиной по кривизне модель распределения
P ^ 1 ^ к югу к югу P ^ 3 = параметров гистерезисных модели напряженно-деформированного стали (на уровне напряжения)
R ^ 1 ^ к югу к югу R ^ 2 = параметров гистерезисных модели напряженно-деформированного стали (для жесткости изменения)
деформации
[Прямая фи] ^ ^ т к югу, [прямой фи] ^ к югу и ^ = кривизны в верхней части области переходов и пластической области, соответственно,
напряжений
Ссылки
1. Esmaeily А., и Сяо Ю., "Поведение железобетонных колонн при переменных осевых нагрузок", ACI Структурные Journal, В. 101, № 1, январь-февраль 2004, с. 124-132.
2. Bozorgnia, Ю.; Ниязи, M.; и Кэмпбелл, кВт; "Характеристики свободного поля вертикальных движений землей во время землетрясения Нортридж," Землетрясение Spectra, V. 11, № 4, ноябрь 1995, с. 515-525 .
3. ПАПАЗОГЛУ, AJ, а Elnashai, AS, "Аналитические и полевой доказательств разрушающего воздействия вертикальных движений землей землетрясения," Инженерная землетрясения и структурной динамики, V. 25, 1996, с. 1109-1137.
4. Uenishi, К., и Сакураи, S., "Особенности вертикального сейсмических волн, связанных с 1995 Хиого Намбу (Кобе), Японии землетрясения Сметные из-за неспособности Daikai Метро", сейсмостойкого строительства и структурной динамики, V 29., № 6, 2000, с. 813-821.
5. Esmaeily, A., "USC_RC, Момент-кривизны и сила-смещение Анализ железобетонных членов," <A HREF = "http://www.usc.edu/dept/civil_eng/structural_lab/asad/usc_rc.htm" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW" <> http://www.usc.edu/dept/civil_eng/structural_lab/asad/usc_rc.htm />, 2002.
6. Esmaeily А., и Сяо Ю., "Сейсмическая Поведение моста колонны подвергались различным Шаблоны загрузка," Pacific сейсмостойкого строительства исследовательского центра, ЭКСПЕРТНЫЙ 2002/15, декабрь 2002, стр. 321.
7. Saadeghvaziri, MA, "Нелинейные и моделирование RC Столбцы, подвергнутого меняющегося осевой нагрузки", инженерных сооружений, V. 19, № 6, 1997, с. 417-424.
8. Пракаш, V.; Пауэлл, G.; и Кэмпбелл, S., DRAIN 2D Руководство пользователя, UCB/SEM-93/17, V 1,10, Калифорнийский университет в Беркли, Калифорния, 1993.
9. Мандер, JB; Пристли, MJN и Парк Р., "Теоретические StressStrain модель замкнутых Бетон," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 114, № 8, август 1988, с. 1804-1825.
10. Esmaeily А., Лусио, К., Аналитическая Выполнение железобетонных колонн с использованием различных моделей конфайнмента, ККИС-2004, Чанша, Китай, июнь 2004, стр. 12.
11. Пристли, MJN, Парк Р., прочность и пластичность бетона мост Колонны под сейсмических нагрузок ", ACI Структурные Journal, В. 84, № 1, январь-февраль 1987, с. 61-75.
12. Пристли, MJN; Парк, R.; и Potangaroa, РТ, "Пластичность спирально-замкнутых железобетонные колонны," Журнал структурного подразделения, ASCE, В. 107, № ST1, январь 1981, с. 181-201.
Входящие в состав МСА Асад Esmaeily является доцент кафедры гражданского строительства в университете штата Канзас, Манхэттен, Kans. Он получил степень бакалавра и степень магистра по гражданской инженерии Тегеранский университет, Иран, MS в несущие конструкции, MS в области электротехники, а также докторскую степень в области гражданского строительства из Университета Южной Калифорнии, Лос-Анджелес, Калифорния Он является ассоциированным член Совместного ACI-ASCE Комитет 441, железобетонных колонн. Его исследовательские интересы включают проектирование сейсмостойких сооружений, анализ железобетонных конструкций, строительных материалов, а также структурных контроля.
Входящие в состав МСА Сяо Янь является адъюнкт-профессор гражданского строительства в Университете Южной Калифорнии. Ему также принадлежит Cheung Kong стипендий в университете провинции Хунань Китая. Он является членом комитета ACI 335, композитный и гибридных структур и совместной ACI-ASCE Комитет 441, железобетонных колонн. Его исследовательские интересы включают проектирование сейсмостойких сооружений конструкций; структурных бетона; стали, гибрид, или композитных систем и конструкционных материалов.