Динамические характеристики пластинке систем с поперечной арматуры
Использование плоской плиты перекрытия систем, состоящих из обычных или после натянутый железобетонная плита колонки системы учета поперечной арматуры в плите колонки связи региона становится все более популярным, как боковой силы сопротивления системы в промежуточном сейсмических зон и самотечных систем высокой сейсмической зон. Относительно редкие экспериментальные данные, однако, можно оценить динамические характеристики таких систем, особенно в период после натянутый систем. Для решения этих проблем, shaketable испытания обычных железобетонных плит колонки кадра (RC образца) и пост-натянутой плиты колонки кадра (PT образца) были проведены. Обзор программы испытаний и результаты представлены. Боковой дрейф соотношение приблизительно 3 и 4%, достигнутых в ходе тестирования RC и рамы PT системы, соответственно, с относительно небольшой потерей боковой несущей способности. Кроме того, хотя плита колонки неудачи произошли штамповки для обоих образцов, степень повреждения наблюдаются менее обширны, чем ущерб наблюдали за предыдущие квази-статических испытаний образцов без поперечной арматуры ..
Ключевые слова: бетон; пластине; после натяжения, железобетонные; поперечной арматуры; студ.
ВВЕДЕНИЕ
Строительство систем, построенных выдерживать сейсмические силы часто проектируются с боковой силы сопротивления системы противостоять сейсмических сил и дающая системы (или гравитационной силой, противостоящей системы) для поддержки вертикальных нагрузок. Плоская пластина системы стали очень популярными системами тяжести, поэтому их поведение, при боковых сил или деформаций, были изучены (например, Мол, и Diebold; 1 Хван; 2 Мол, 3 и др. al.4 Робертсон). В целом, исследования плоских, пластины были направлены на разработку и совершенствование модели, которые описывают жесткость каркаса плиты колонки и прочность плиты столбцов соединения.
Использование плоских пластин системы противостоять боковым нагрузкам землетрясения не допускается в зонах 3 и 4 (Uniform Строительство Code5), однако никаких конкретных требований изложены в разделе ACI 318-02,6 21,11, "Frame члены не пропорционально к сопротивлению силам Индуцированные Землетрясение в движениях "для плиты колонки системы. Таким образом, системы предназначены для гравитационной нагрузки и деформации совместимость с боковой силы сопротивления системы для того, чтобы система может сохранить поддержку для вертикальных нагрузок. ACI 318-02,6 Глава 7, требует постоянного укрепления нижней (целостность подкрепление) через колонку, чтобы предотвратить прогрессирующее обрушение, большинство инженеров предположить, что обеспечение целостности подкрепление удовлетворяет требованиям совместимости деформации априори, в сравнении с проектированием плиты колонки связи, чтобы избежать пробивая неудачи, когда плиты колонки кадра проверяется на совместимость деформации. Учитывая, что емкость пробивая сдвига может быть почти исчерпаны под действием силы тяжести нагрузки, однако, пробивая сбои могут возникать по интенсивности движения грунта значительно меньше, чем ожидалось в случае основе дизайна (например, 10% в год мероприятие 50) ..
Код изменения были одобрены для ACI 318-057, чтобы прояснить цели кода. Утвержденные изменения кода оценивает необходимость для поперечной арматуры на плиту колонки на основе соединений между историю боковой дрейф и напряжения сдвига тяжести на плите критическую секцию, если расчеты производятся, чтобы показать, что соединение способен выдержать дрейфа связанных с конструкцией перемещения без перфорации. Анализ плиты колонки кадр требует, чтобы соответствующие модели используются и что дрейф связанных с перфорацией неудачи быть задокументированы для целого ряда условий.
Эффективные модели ширина плиты широко используются для моделирования боковой нагрузки жесткость плиты колонки frame.1 В эффективным методом плиты шириной три-мерной системы моделируется двумерной раме с помощью эффективного плиты обычные колонки, где эффективные модели плиты шириной зависит прежде всего от колонны и плиты пропорций, а влияние трещин на жесткость объясняется использованием дополнительного фактора, как правило, называют
В соответствии с МСА 318-026 требований, проектирования сдвига V ^ и ^ к югу и несбалансированного момента M ^ к югу и, UnB ^ из анализа тяжести нагрузки кадра плиты колонки считаются переданы колонке прямого сдвига и эксцентричный сдвига действующего на критической секции в рамках плиты прилегающих к колонне по периметру, а также изгиб плиты уступая в рамках ширины сляба передачи с ^ ^ 2 подпункта 3h сосредоточены на колонке. Максимальное напряжение сдвига на плите критический раздел представляет собой сумму прямых напряжений сдвига от нагрузки тяжести и максимальное напряжение сдвига от эксцентричного модели напряжения сдвига. Если соединение силы недостаточно, чтобы передать несбалансированным момент в любом месте на плите критической секции, то провал пробивая сдвига Предполагается, что происходит. Общие подходы, используемые для увеличения прочности на срез плиты колонки связи должны обеспечить ни капли панели или плиты поперечной арматуры. В настоящее время использование плит усиление сдвига популярным вариантом, так как он устраняет необходимость обеспечить снижение панели, и, следовательно, ведет к снижению затрат, связанных с трудовой и опалубка ..
Хотя использование пост-натянутой плоской системы пластины с поперечной арматуры, стала очень часто как в средних и высоких сейсмических районах в США, большинство из существующих экспериментальных работа была сосредоточена на обычные железобетонные плиты соединения колонки с или без поперечной арматуры. Тесты были проведены на условно армированных плит с поперечной арматуры, такие как тесты Megally9 и Робертсон и др.. 4, в котором включены образцы со сдвигом (шпилька-рейку) укрепление подвергаются квазистатическим, отменил циклического нагружения. В большинстве этих испытаний образцов состояла из изоляции, внутренних и внешних связей без капли панели или сдвига столицах. Результаты испытаний после натянутый системы подвергаются землетрясения типа нагрузки ограничиваются испытания семь изолированных соединений проведенного Мартинес-Крусадо, Qaisrani и Moehle.10 Нет динамических испытаний после натянутый системы были проведены.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Учитывая, что использование системы плоских пластин, особенно после натянутый систем с поперечной арматуры на плиту столбцов соединения, очень популярна, и результаты испытаний для обратной циклической и динамической загрузки не хватает, исследование было проведено для проведения испытаний shaketable и аналитических исследований. Обзор экспериментальной программы исследований и общих результатов представлена. Результаты теста дают ценную информацию о боковой нагрузки поведение плоской пластины системы, а также информацию, необходимую для проверки аналитических моделей и для оценки масштабов ущерба для динамических нагрузок. Эти вопросы имеют особое значение с учетом изменений, утвержденных на МСА 318-057 за дающая плиты колонки кадров.
Экспериментальная программа
Две плоские пластины плиты колонки кадров, предназначенных для представления железобетонная плита колонки кадра (RC), а после натянут плиты колонки кадра (PT) плоская пластина для системы общего строительства в средних и высоких сейсмических районах в США, соответственно, были построены и при одноосном трясутся. Из-за ограничений мерных Университета Калифорнии в Беркли shaketable, масштабный фактор примерно 1 / 3 был использован для обоих образцов. Образцов включены шесть колонн с полной охватывает два с востока на запад (EW) направлении, и один полный пролет и две половины охватывает в север-юг (NS) направлении (рис. 1). Эта геометрия была выбрана обеспечить симметрии и стабильности, а также соответствующими граничными условиями для одноосного shaketable испытаний.
Колонка изгиб силы для образцов были выбраны для обеспечения того, чтобы урожайность и повреждения будут сосредоточены в слое колонки связи региона по сравнению с внутри колонки. Результат колонке сечений для обоих RC и PT образцы 203 х 203 мм, армированных восемь 12,7 мм (№ 4) продольных балок с номинальным пределом текучести 414 МПа (60 KSI). Связи регионов для обоих образцов были сконструированы таким образом, пробивая неудачи ожидать до уступая плит изгиб (колонка полосы) укрепление в отсутствие плиты усиление сдвига. С добавлением плиты усиление сдвига, уступая плит подкрепление в колонке полосы ожидалось, но, пробивая неудачи, как ожидается, произойдет до уступая плит укрепления по всей ширине пластинки (табл. 1). Дизайн опытных образцов приводится в нижеследующих пунктах с более подробной информацией, представленной Kang.11
RC образца
Типичные плиты пролетных глубина отношений для RC плоская конструкция пластины примерно 20 до 30 (25 к 30 в США, от 20 до 25 в Японии), поэтому залив шириной 2,06 м (6 футов 9 дюймов) и плиты толщиной 89 мм (3,5 дюйма) были отобраны в результате пролета углубленного отношение 23,1 для испытания образца. Гравитация нагрузка состояла из плиты собственный вес (2,2 кПа [45 кг / м ^ 2 SUP ^]) и свинца весом прикреплены к плите, чтобы обеспечить дополнительные 5,7 кПа (120 фунт / фут ^ ^ SUP 2) представлять себе вес прототипа пол плиты 267 мм (6,5 кПа [135 кг / м ^ 2 ^ SUP]), а также дополнительную нагрузку тяжести 1,4 кПа (30 кг / м ^ 2 ^ SUP). В результате сдвига тяжести отношений на плите критических участках, прилегающих к 203 х 203 мм колонны для интерьера и внешних связей были 0.25V к югу ^ с ^ ^ и 0.20V к югу с ^, соответственно, которые являются достаточно представительными железобетонные плоские пластины строительство в США и Японии.
Плита укрепления состояла из 9,5 мм в диаметре (№ 3) деформированных бары с текучести 458 МПа (66,4 KSI) с 180-градусной стандартных крючками на плите края. Бетонные ясно покрова 9,5 мм для верхней и нижней плиты подкрепления. Достаточные плиты подкрепление был помещен в с ^ ^ 2 подпункта 3 ч (рис. 2), где к югу C ^ 2 ^ столбец размерности перпендикулярно к направлению приложенной нагрузки и ч толщина плиты, сопротивляться доля несбалансированной момент передается изгиба Отношение сверху вниз арматуры для несбалансированного передачи в момент передачи ширина C ^ 2 ^ к югу 3h был выбран в качестве приблизительно два, как это рекомендовано в ACI 318-02,6 Раздел R.13.5.3.3, и плита минимального укрепления была оказана удовлетворить ACI 318-02,6 Раздел 7.12.2.1. Кроме того, МСА 318-026 требования раздела 21.12.6 были удовлетворены, так как 71% лучших баров были помещены в колонке полосы, и все дно баров были непрерывными.
Shear подкрепление, в виде шпильки-рельсы, был выбран потому, что полученные результаты испытаний показали их эффективность (Гали и Хэммилл; 12 Megally; 9 и Кан и Wallace13), и они широко используются. Дизайн прочность на сдвиг сдвига армированных соединений была основана на МСА 318-026 и МСА 421.1R-9914 требования. Стад-рельсы были предоставлены общие прямые противостоять гравитации касательное напряжение V ^ к югу и, прямые ^ и эксцентричный сдвиговых напряжений V ^ к югу и, UnB ^ из-за несбалансированного момента передается эксцентричный сдвига на плите критический раздел находится в д / с 2 колонке лицо (колонка критической секции на рис. 3). Вне сдвига армированных региона (внешний критической секции на рис. 3), сопротивление сдвигу обеспечивается конкретными одиночку.
PT образца
Конфигурации образца PT аналогична той, которая используется для образца RC (рис. 4), кроме плиты толщиной 76 мм (3 дюйма) и залив шириной 2,84 м (9 футов 4 дюйма) в направлении тестирования были выбраны (рис. 4). В результате пролета к глубине отношение 37,3 несколько меньше, чем типичные значения, используемые для PT плиты колонки каркасное строительство на западном побережье США (от 40 до 45). Ведущие весов были прикреплены к 76 мм толщиной плит перекрытия, чтобы обеспечить 3,6 кПа (76 кг / м ^ 2 ^ SUP) от тяжести нагрузки, в результате общей плите собственный вес в 5,5 кПа (114 фунт / фут ^ SUP 2 ^), что близко соответствует собственный вес прототипа 229 мм (9 дюймов) толстые после натянутый плиты. В результате гравитационных напряжений отношения на внутренних и внешних связей примерно 0.33V ^ с ^ к югу (0,39 [прямой фи] V ^ с ^ к югу) и к югу 0.25V ^ с ^ (0,30 [прямой фи] V ^ с ^ к югу) , что меньше, чем предел 0,4 [прямой фи] V ^ с ^ к югу промежуточные плиты колонки рамках ACI 318-02,6 Раздел 21,12, но низкая для типичных дающая плиты колонки кадров, используемых в США, где соотношение выше, чем 0,50 до 0.60V к югу ^ с ^ иногда используются ..
Плиты были пост-натянут с 7,9 мм (5 / 16 дюйма) диаметра, семь-проводной нити с пределом текучести 1627 МПа (236 KSI). После натяжения нити были смазаны и завернутые непосредственно в прессованных пластиковых покрытий в PTI recommendations15 и пост-натянут предоставить дизайн среднем сжимающих напряжений конкретные Ф ^ к югу шт = 1,38 МПа (200 фунтов на квадратный дюйм). Диаметр несвязанных прессованные жилы были сведены к 11,1 мм (7 / 16 дюйма), которые было бы желательно с учетом плиты толщиной 76 мм (3 дюйма).
Сухожилия были размещены в соответствии с МСА 318-026 и МСА 423.3R-9616 положения и рекомендации, соответственно, как показано на рис. 4. Шесть диапазонов сухожилий, с проходящей через два столбца клетки были использованы по каждой колонке линию в направлении EW (направление тестирования) и семь (два прохождения через колонку клетки), которые распространяются сухожилия между каждом столбце линии были использованы в направлении С. . Минимальное свободное покрова 9,5 мм на верхней и нижней части сухожилия или подневольного подкрепление (№ 2, г ^ к югу б = 6,35 мм), за исключением во внутренних соединений, где четко верхней крышке 7,9 и 12,7 мм были предназначены для сухожилий и связанных (деформированные) укрепление, соответственно, из-за ограничения пространства (рис. 4). Эффективная сила напряжения 44 кН (9,9 KIPS) за прядь применяются в зависимости от требований к прочности изгиба, в результате чего средняя напряжение давления 1,39 МПа (202 фунтов на квадратный дюйм) в диапазонов (тестирование) направлении (EW) и 1,37 МПа (199 фунтов на квадратный дюйм ), в другом направлении (NS). Учитывая эффективную силу сухожилие, после натянутый плиты сбалансированного тяжести нагрузка 4,3 кПа (90 кг / м ^ 2 ^ SUP), или 79% от собственного веса (в том числе свинца весом) .17.
Таможенный верхней укрепление была представлена на связи регионов в соответствии с требованиями МСА 318-02,6 Раздел 18.9.3.3 (рис. 4). Хотя это и не требуется, равное количество нижней подкрепление при условии контроля растрескивания в нижней части плиты ожидается из-за применяемых динамических (циклическое) груз истории, а также для улучшения гистерезисных потенциала диссипации энергии в системе.
Арматура, работающая на сдвиг
Shear арматуры для РС и PT образцов состояла из стад-рельс (рис. 2 и 4), удовлетворяющих требованиям МСА 318-026 и ACI-421.1R 99,14 размер и расстояние между стад-рельсы были выбраны требовать изгиб уступая кабального бары до штамповки аварии на критический раздел D / 2 от колонны лицо (табл. 1). На основании ACI 421.1R-99, 14 первых шипы были расположены на 19 мм (0,75 дюйма) (= 0.27d = 0.40d) от колонки лица, и шпильки были расположенных на 0.5d = 35 мм (1,38 дюйма ) по центру для РС и PT образцов. Стад-рельсы расширенной 2.5h (отметим, что минимальная продолжительность 4H необходимо будет ACI 318-057 положения) из колонки лицо, с тем чтобы пробивая провал будет происходить в рамках сдвига армированных регионе (на плите критической секции д / 2 от колонны лицо). Два стад-рельсы располагаться перпендикулярно к каждому столбцу лицо 187 мм (7,35 дюйма) отдельно для образца RC, в то время как три стад-рельсы располагаться перпендикулярно к каждому столбцу лицо образца PT (из-за тонкой плиты) ..
Материалы
Дизайн прочность на сжатие бетона 27,6 МПа (4000 фунтов на квадратный дюйм) с максимальной совокупный размер 9,5 мм (3 / 8 дюйма). В таблице 2 приводятся свойства материалов для конкретных использованные в ходе испытания структуры. Представитель отношении конкретных деформирования 152 х 305 мм (6 х 12 дюймов) цилиндра представлены на рис. 5 (а). Свойства материалов, полученных для деформированной арматуры, стад-рейку валом, и семь-проводной нити приведены в таблице 2 и связанных с напряженно-деформированного отношения показаны на рис. 5 (б). Более подробная информация материал доступен elsewhere.18
Измерительные приборы
В ходе тестирования была собрана информация из 193 каналов для каждого образца. Подробное резюме приборы, используемые осуществляется Kang.11 приборов форма была выбрана, чтобы определения сдвига и опрокидывания история моменты, история перемещений, арматурного проката, а также племенной железнодорожных штаммов, и плиты и колонки моменты и кривизны с особое внимание уделяется оценке несбалансированного момента передается на плиту столбцов соединения во время динамических испытаний.
Тестирование и земли (см. таблицу) движений
Движения грунта с достаточно продолжительным и без значительных приразломные эффекты, запись CHY087W от 21 сентября 1999, землетрясения на Тайване, был выбран. Оригинальное движение земли много времени, сжатый 1 / [радикальных] 3 соответствует коэффициент размерности масштабе 1 / 3 (Харрис и Sabnis19). Пиковых значений спектральной чувствительности псевдо-ускорение спектр изменение движения грунта находились от 0,2 до 0,4 х, когда основные периоды образцы были расположены. Образцы подвергались нескольких серий одноосных дрожа от интенсивности движения растет с каждым испытанием для изучения образцов поведения: 1) низким уровнем возбуждения, 2) об уровне обслуживания возбуждения около 2 / 3 выхода перемещения; 3 ) умеренных уровней возбуждения производить ограниченное уступая в структуре и 4) ущерб уровня возбуждения. Для образца PT, пятый тест был запущен с очень интенсивными движениями учетом того, что относительно небольшое повреждение наблюдалось после Ран-4 (табл. 3).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ
Замечания и экспериментальные результаты, полученные из оценки данных, собранных из бесплатные тесты вибрации и shaketable испытаний будут представлены и обсуждены в следующих разделах. Представленная информация включает в себя: 1) общие выводы, и отметил, ущерб, 2) период и затухание отношения, 3) сдвиг по сравнению с базой отношений дрейфа отношение, 4) плиты колонки оценки пробивая неудачи и 5) изгиб ширина плиты передачи и эффективной оценки ширины.
Бесплатный вибрационных испытаний и испытаний shaketable
Испытания свободных колебаний были проведены до первоначального испытания и после каждого shaketable тест для оценки изменений в жесткости и демпфирования образцов (табл. 4). Затухают основных периода T ^ ^ к югу п определяется путем усреднения время между пиками ответ в течение нескольких циклов и деления на число циклов для 17 и 15 каналов для RC и PT кадров, соответственно. Демпфирование отношения Фурье-амплитуды спектров (ФАС) в ответ истории, полученные в ходе испытаний свободной вибрации также были использованы для определения первой и второй периоды режиме T ^ ^ P1 к югу и к югу T ^ р2 ^. Как и ожидалось, периоды и затухание соотношение увеличилось, как интенсивность движения таблицы были увеличены, причем наиболее значительное увеличение отмечалось в 4-Ран для образца RC.
В таблице 5 приведены ответы опытных образцов для всех shaketable теста. Первый режиме, так и второго типа были определены периоды от ФАС абсолютной истории перемещения историю. Существенные изменения в основной период произошло во время выполнения 4 для РС и PT образцов. Чтобы определить эти изменения, ответ истории абсолютного ускорения история для Ран-4 были разделены на две временные окна и ФАС анализа для каждого окна были сопоставлены. Основных периода до и после 12,70 ы составляла 0,42 и 0,53 с, соответственно, для образца RC, в то время как основной период до и после 11,10 ы была 0,43 и 0,54 с для образца PT. Как будет обсуждаться более подробно, это увеличивает период были вызваны неудачи штамповки на плите столбцов соединения, а также приносят на базе колонны. Перфорация было отмечено, для некоторых связей между 12,68 и 12,72 ы ы для образца RC, а также между 11,08 и 11,11 с для образца PT, в то время как колонны начали приносить на базу в 12,64 и 10,86 с для РС и PT образцов, соответственно. .
Наблюдаемые повреждения
Значительные растрескивания наблюдается как на верхней и нижней части плиты рядом с колоннами образца RC. На верхней поверхности плиты, около д / 2 (35 мм) из колонки лица, где А является эффективным плиты глубине обширной крекинга было обнаружено и радиального расширения трещин из критических секций место (рис. 6 (а) ), однако, в целом, трещин не наблюдалось за сдвига армированных регионе образца RC. Наиболее значительный ущерб плиты наблюдалась на внешних связей образца RC, где значительный "крутильные" трещин и отслаивания конкретные произошло во время выполнения 4 (рис. 6 (б)).
Для образца PT, менее сильное растрескивание наблюдается в связи регионов, однако, трещин было отмечено за пределами региона усилена диапазонов после натяжения на востоке края (рис. 6 (с)). Доходность линий наблюдалось расширить на всю ширину панели при внутренней связи, а на западе края образца PT а также, указав, что после натяжения была эффективной в развивающихся полной номинальной прочности момент плиты. В целом, повреждения наблюдались на связи RC была более значительной и более широкое распространение, чем ущерб, наблюдается для образца PT.
Значительные относительного вращения между плит и колонн было отмечено во время выполнения 4 для РС и PT образцов, что свидетельствует о силе момент передачи в какой-то связи были утеряны, то есть, фактически петли были сформированы и связи мог свободно вращаться. Инспекция связи (с помощью молотка крана бетон) после 4-Ран также отметил, что связи его нанесения. Ограниченное повреждение при перфорации провал находится в резком противоречии с этим наблюдается для испытаний железобетонных плоских пластин испытания без сдвига reinforcement2 (например, рис. 6 (г)). Результаты испытаний показывают, что использование плит усиление сдвига существенно снижает степень повреждения и, в частности, предупреждает "снижается" пластинки наблюдается в железобетонных соединения поперечной арматуры, где не предусмотрено. Более подробная оценка плиты колонки пробивая неудач и дрейфа, в результате обрыва связи осуществляется Kang.11
База сдвига по сравнению с дрейфом отношение
Перемещение преобразователей используются для контроля абсолютного перемещения каждого перекрытия уровне и в верхней части колонны основе. Эти измерения, избавились от бокового смещения за счет основе ротации, были использованы для получения относительного смещения между второй этаж (вверху) и столбцов базы, а также между историю displacements.11 силы сдвига База была измерена с помощью трехосного клеток нагрузки , а также полученных от абсолютного этаже ускорения записи умножается на полу масс (рис. 7). Кроме того, interstory перемещений получены из внешних преобразователей перемещения выгодно соответствующих перемещений получены с датчиков установлены по диагонали между уровнями пола (рис. 8), обеспечивая уверенность в том, что измеряется ответов являются надежными. Средняя ответов, полученных за два кадров (кадров в N и S на рис. 1) приведены на рис. 9 (а) и (б) для Выполнить 2-2 и 4 (RC), и запустить 2, 4 и 5 (PT), соответственно.
На основании ответов измеряется образец RC был подвергнут пик дрейф на уровне примерно 3% с небольшими ухудшение прочности. Измеряется базе сдвига образца RC начал деградировать после т = 12,68 х годов, когда верхний показатель дрейфа достигла 2,5% (рис. 9 (а)). Сила наблюдалось значительное ухудшение для образца PT после верхней отношение дрейфа достигнуто 2,78% при Т = 11,08 с (рис. 9 (б)). В первый значительный экскурс в нелинейной области, некоторое снижение в базе сдвига образца RC не наблюдалось. В отличие от более существенного ухудшения в базе сдвига наблюдалось для образца PT.
Хотя значительная потеря жесткости очевидна для обоих образцов, результаты для образца RC выявить значительное ущемление петли гистерезиса по отношению к образцу PT. Петли гистерезиса для боковой нагрузки по сравнению с верхней отношений перемещения для PT образца уже, чем соответствующие петли для образца RC. Для образца PT, после податливость номинальным количеством связанных плиты усиления и в колонке базы образец PT выступает в качестве существенно упругой системы с пониженной жесткости из-за наличия несвязанных подкрепление после натяжения. Такое поведение является очевидным в обеих Работает 4 и 5.
Слэб кривизны по сравнению колонке кривизны
Когда штамповки из строя, плита теряет способность передавать момент от перекрытия до колонки, поэтому один подход к оценке, если соединение пробивая произошло по shaketable испытаний для построения отношений между плитой кривизны и кривизны колонке. Как плиты увеличение кривизны, в столбце кривизны должны либо увеличить, либо остается приблизительно постоянным, если плита дала, если момент плиты потенциала капель (то есть, пробивка происходит) или столбца урожайности. Колонка приносит не ожидается, так как колонны из двух образцов были призваны быть сильнее, чем плиты, поэтому для данного исследования, капля в колонке кривизны при значительных искривлений плиты существуют сигналы, что сила ухудшение происходит на плите колонки связи (то есть, пробивая произошел сбой).
Представитель отношения к плите кривизны по сравнению с кривизной колонке представлены на рис. 10, за дополнительные результаты, обратитесь к Kang.11 Расчетная доходность для кривизны плиты и колонки также указаны на эти цифры. Как показано на рис. 10, для положительного кривизны, колонка кривизны начинают падать высшего плиты кривизны, что указывает на потенциал момент передачи плиты колонки связи деградирует, что согласуется с перфорацией провал. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что произошел сбой штамповки для подключения RC-FL2NW (см. рис. 1) образца RC примерно т = 12,72 с для 4-Ран. Отношение колонке кривизны до перекрытия кривизны (К ^ ^ 1 к югу) при Т = 12,72 ы это 0,057, сводится к югу K ^ 2 = 0,022 при Т = 30,35 с, что относительно небольшое увеличение кривизны плиты. Чем меньше величина К югу ^ ^ 2 по отношению к K ^ ^ 1 к югу является результатом штамповки провал. При отрицательных изгиб, колонки кривизны остается относительно постоянным на 0.0001/cm для широкого спектра кривизны плиты (0,00006 до 0.00024/cm), указав, что плита дала, но не деградации в силе связи плиты колонки не произошло.
Деградация связи потенциала момент, однако, как представляется, происходят после т = 14,38 с, где K ^ подпункта 3 = 0,054, по сравнению с K ^ подпункта 4 = 0,023 при Т = 30,06 С. Аналогичные результаты в отношении и других connections.11.
Подробное изложение результатов для каждого соединения, выходит за рамки данной статьи, подробная оценка штамповки неудач и связь между отношением тяжести сдвига и дрейфа RC и PT образцов, а также испытаний, проведенных другими исследователями, представлена Kang.11 Результаты представлены Робертсон и др. al.4 на основе квазистатических испытаний плит колонку образцов с поперечной арматуры, показывают, что предоставление поперечной арматуры, примерно в два раза дрейфа потенциала, при котором пробивая неудачи наблюдаются глубинке соединений плиты колонки. Результаты этого исследования, такие, как результаты, изложенные в предыдущем пункте, для подключения RC-FL2NW (перфорация на 3,12% второго этажа дрейфа на штамповка), показывают, что сбои произошли штамповки при значительно меньших соотношениях дрейфа, чем ожидалось на основе квазистатических испытаний ( штамповки мощностью около 7% на рис. 18 Робертсона и др. al.4). Такое расхождение может быть связано с различием в образцах (изолированные плиты колонки образца по сравнению с нескольких пролетов образца), однако эта тенденция не проявляется в наличии (хотя и ограниченной) результаты испытания.
Эффективная ширина изгиб передачи
деформации плит укрепления были измерены для оценки, если результаты теста были в соответствии с МСА 318-026 определена ширина передачи для внутренних и внешних связей. Деформации арматуры для верхней и нижней полосы в первую историю внешней связи (RC-FL1NW) и внутренние связи (RC-FL1NC-З) приведены на рис. 11. Результаты показывают, что деформации растяжения в верхней полосы в колонке оси значительно превысили урожайность деформации и баров размещен в течение примерно с ^ ^ 2 подпункта 3h достигли урожайности (рис. 11 (а) и (с)). Бары, расположенные за пределами C ^ 2 ^ к югу 3h, однако, достигли максимального деформации растяжения лишь от 50 до 70% урожая деформации. Crack тенденций на внешних связей для образца RC показывают, что ширина момент передачи был ограничен из-за крутильных крекинга (рис. 6 (б)), что согласуется с данными наблюдений за предыдущие studies.20 плит укрепления вне крутильных линий выхода не достаточно на якорь и, следовательно, не развиваются значительные деформации растяжения (рис. 11 (а)).
Для внешних связей образца PT, крутильных трещин, образовавшихся за пределами региона, армированные диапазонами сухожилия на востоке края (рис. 6 (с)) и изгиб трещины развитых всей ширины сляба на западе края, поэтому диапазонов после натяжения сухожилий представила достаточных сил для перемещения мембраны крутильных линии выхода за пределы диапазонов сухожилия региона, а также пресечения крутильных линии выхода полностью.
Боковая нагрузка жесткости эффективной модели ширина плиты
Аналитические модели для каждого образца были созданы, чтобы провести сравнение ответов, полученных с аналитической модели с ответов, полученных в ходе испытания. Ответы на Выполняет 1 и 2 (или 2-2) для каждого образца были сопоставлены с целью определения соответствующего Образцы были смоделированы в виде плоской раме с помощью конечного элемента программы предназначены для сейсмостойкого строительства simulation.21 волокна модели, используя в качестве проверенных свойства материала, была использована для столбцов и вращательных источников (к югу ^ / рад) были включены в модель на базе колонке опор для учета основе ротации. Плита колонки суставы считается жесткой, как исследования показывают, что использование этого предположения стремится производить более качественную корреляцию с тест results.22 тяжести нагрузки приток колонке полосы были включены в модель в качестве равномерной нагрузки на эффективное плитой пучка. Дополнительные нагрузки точки были применены непосредственно к колоннам к ответственности за притока нагрузки от тяжести плиты средней полосы ..
Соответствующие значения Значения Преобладающий период определяется на основе аналитических моделей для Ран-1 для образца RC было 0,233 и 0,240 с для 6). Аналитические результаты для образца PT отметил, что основной период был более чувствителен к изменениям в Основные периоды модели были сопоставимы с основными периодами определяется из экспериментальных данных для получения
В таблице 6 приведены сравнения колонки кадров. Результаты, полученные в этом исследовании достаточно близки к значениям, рекомендовал в Федеральном Agency.23 по чрезвычайным ситуациям.
Ответы на тестовые структуры для запуска 2-2 (RC) или Запустить 2 (PT) были использованы для оценки снижения жесткости плиты из-за растрескивания при сравнении относительных значений жесткости для этих работает с данными для свободного испытания вибрации до shaketable тестирования. Учитывая, 2 (RC) и 2 (PT) (табл. 6). Эти значения
Ответ истории анализ RC и PT модели с таким же 12. Аналитические данные приведены для двух значений затухания (1 и 3%), для оценки чувствительности. Части ответ истории выгодно для образца RC (рис. 12 (а)), хотя пиковые значения недостаточно хорошо представлены, а результаты PT образца сравнения достаточно хорошо для 1% затухания (рис. 12 (б)) . Большая разница для образца RC может быть связано с влиянием вращения основе, которые были измерены непосредственно для образца PT вращений в то время как основу были получены для образца RC использования результатов, полученных образцов PT test.18
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Два примерно 1/3-scale, RC и PT кадров подвергались тяжести нагрузки и увеличения интенсивности одноосных истории ускорения базы. На основании наблюдаемых повреждений на плите столбцов соединения, то он был сделан вывод о том, что связи пробивая имевших место в ходе программы испытаний, несмотря на довольно ограниченный ущерб связи наблюдается по сравнению с испытаниями, проведенными в соответствии медленно меняющейся нагрузки на образцы подобного масштаба. Ограниченное повреждение при перфорации провал находится в резком противоречии с этим наблюдается до квази-статических испытаний железобетонных пластины без поперечной арматуры. Повреждения наблюдается в связи RC была более значительной и более широкое распространение, чем наблюдаемые для образца PT. Результаты испытаний показывают, что использование плит усиление сдвига существенно снижает степень повреждения и, в частности, предупреждает "снижается" пластинки наблюдается в железобетонных соединения поперечной арматуры, где не предусмотрено. Это может быть важным фактором в период после землетрясения ремонт ..
Оценка результатов измерений ответов показывает, что момент передачи на плите столбцов соединения деградировавших в ходе испытаний, однако, означает боковой дрейф соотношение приблизительно 3 и 4% были достигнуты RC и PT образцов, соответственно, с относительно небольшой потери боковых нагрузка на систему. Способность системы к достижению этих относительно высокий уровень деформации повлияло несколько факторов. Во-первых, подход, проектная мощность была использована для столбцов, чтобы заставить уступая в плите, а также исключает колонке уступая или сдвига провала. Во-вторых, сдвига (шпилька рельсов) укрепление были использованы для укрепления после штамповки деформации потенциала, и, наконец, отношение сверху вниз арматуры для несбалансированного передачи в момент передачи ширина C ^ 2 ^ к югу 3h был сохранен как примерно два. Подход, проектная мощность редко в США, и использование донных подкрепление в C ^ 2 ^ к югу 3h для самотечных систем в высокой сейсмичностью зон не имеет ничего общего.
Перфорация неудачи были проверены путем построения плиты кривизны по сравнению колонке кривизны (или несбалансированное момент) отношений для представителя соединения. Перфорация ошибки были отмечены случаи, когда колонна кривизны упал, как плита кривизны увеличилось. Учитывая серьезность сдвига в зависимости от степени соединения, предварительные результаты деятельности за дрейфа соотношения, при котором пробивая сбои наблюдались гораздо меньше, чем те, которые предложил на основе тестов, аналогичных образцов масштабах подвергаются квазистатическом, отменил циклического нагружения, возможно, из-за потери интерфейса сдвига потенциала на плите столбцов интерфейса.
На основании измеряется напряжение арматурного проката данных и плиты данных кривизны, уступая плит изгиб укрепление оказалась ограничена эффективной изгибной ширина передачи с ^ ^ 2 подпункта 3h как для внутренних и внешних связей, а "выход линии" образуется при примерно в 45 градусов для внешних связей образца RC. Эти данные в целом согласуются с существующими ACI 318-026 положений.
Аналитические исследования были проведены для оценки соответствующих факторов изменений использовать для эффективной ширины сляба ( Использование эффективных плиту с моделью и моделью колонке волокна, упругих деформаций, а также аналогичные значения, предложенные в Федеральный чрезвычайным ситуациям Agency.23
Авторы
Работа, представленная в данном документе была организована Фаза IV совместной CUREE Каджима-исследовательской программы. Авторы хотели бы отметить активное участие Каджима исследователи корпорации К. Н. Игараси Suzuki на протяжении всего проекта, а также D. Силд, В. сосед, С. Тахиров, С. Мачадо в сейсмостойкого строительства Научно-исследовательский центр в Университете Калифорнии в Беркли, Беркли, Калифорния, за их помощь. Мнения принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения авторов.
Нотация
^ ^ К югу с = площадь плиты критической секции
с = расстояние от центра тяжести критических раздел периметру критической секции
J ^ к югу с = полярный момент инерции критической секции
V ^ к югу с = номинальное напряжение сдвига конкретных
V ^ к югу п = номинальное напряжение сдвига
V ^ к югу и ^ = общие прямые напряжения сдвига тяжести и эксцентричный напряжения сдвига
Ссылки
1. Мол, ДП, и Diebold, JW, "Экспериментальное исследование сейсмической реакции двухэтажного здания на плоской пластине, Доклад № UCB/EERC-84/08, сейсмостойкого строительства исследовательского центра Калифорнийского университета в Беркли, Беркли , Калифорния, 1984, 244 с.
2. Хван, SJ, "Экспериментальное исследование плоских структур в вертикальных и горизонтальных нагрузок", кандидатская диссертация, Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет Калифорнии в Беркли, Беркли, Калифорния, 1989, 270 с.
3. Мол, ДП, "Сейсмическая соображения дизайна для строительства на плоской пластине," Мете А. Sozen симпозиум, SP-162, Уайт Дж. К. и М. Е. Крегер, ред. Американские бетона институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1996, 460 с.
4. Робертсон, В; Каваи, T.; Ли, J.; и Эномото, B., "Циклические испытания плит-Column Соединения с поперечной арматуры", ACI Структурные Journal, В. 99, № 5, сентябрь-октябрь 2002, с. 605-613.
5. Международная конференция строительных служащих ", единые строительные нормы", Whittier, Калифорния, 1997, 492 с.
6. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 443 с.
7. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2005, 430 с.
8. Pecknold Д.А., "Эффективная ширина плиты для эквивалентных Анализ Frame", ACI Структурные Journal, В. 72, № 4, апрель 1975, с. 135-137.
9. Megally, SH, "штамповка сопротивления сдвигу из бетонных плит тяжести и землетрясения сил", кандидатская диссертация, Департамент строительства, Университет Калгари, Калгари, Альберта, Канада, 1998, 468 с.
10. Мартинес-Крусадо, JA; Qaisrani, A.-N. и Мол, ДП, "Пост-напряженной плоских плит-Column соединения, подвергнутого сейсмическая нагрузка", Труды 5-й Национальной конференции по сейсмостойких сооружений, сейсмостойкого строительства исследовательского центра, Калифорнийский университет в Беркли, Беркли, Калифорния, 1994, с. 139-148.
11. Кан, TH-K., "Shake Таблица тестов и аналитических исследований армированных и после напряженной бетона пластинке рамки", кандидатская диссертация, Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет Калифорнии в Лос-Анджелес, Лос-Анджелес, Калифорния, 2004 , 299 с.
12. Гали, А., Хэммилл, N., "Эффективность поперечной арматуры в плитах," Бетон International, V. 14, № 1, январь 1992, с. 60-65.
13. Кан, TH-K., И Уоллес, JW, "Shake Таблица Испытания железобетонных Флэт рамки плиты и после напряженной Флэт рамки плиты," Труды 13-й Всемирной конференции по сейсмостойкого строительства, Ванкувер, Британская Колумбия, Канада, 2004.
14. Совместное ACI-ASCE Комитет 421 ", поперечной арматуры для плит (ACI 421.1R-99)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1999, 15 с.
15. PTI комитета по несвязанных сухожилия, "Процедуры Полевой устав для несвязанных одноместный сухожилия," Пост-Натяжение институт, Феникс, штат Аризона, 2000.
16. Совместное ACI-ASCE Комитет 423 "Рекомендации для государств-членов предварительно напряженного бетона с несвязанных сухожилий (ACI 423.3R-96)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1996, 19 с.
17. Нильсон, AH; Дарвина, D.; и Долан, CW, Проектирование железобетонных конструкций, McGraw Hill, Сингапур, 2004, 896 с.
18. Кан, TH-K.; Rha, C.; Уоллес, JW; Игараси, К., и Suzuki, N., "сейсмическая оценка эффективности плоских, плиты перекрытия," CUREE-Каджима Совместная исследовательская программа этапа IV, Report No . CKIV-02, 2003. 212 с.
19. Харрис, AHN, и Sabnis, М., "Структурные модели и техника эксперимента", CRC Press, Нью-Йорк, 1999, 808 с.
20. Совместное ACI-ASCE Комитет 352 "Рекомендации для синтеза Слэб-Column соединений в монолитных железобетонных конструкций (ACI 352.1R-89)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 22 с.
21. OpenSees Development Team ", OpenSees: Open система симуляции сейсмостойкого строительства", версия 1,5, Беркли, Калифорния, 2000.
22. Аллен, FH, и Дарвалл П., "боковой рамы Эквивалентные нагрузки", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 74, № 7, июль 1977, с. 294-299.
23. Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям ", NEHRP Комментарий Руководящие принципы для сейсмических реабилитации зданий и сооружений", доклад № МЧС-274, Вашингтон, 1997, 440 с.
24. Ариас, A., "Мера интенсивности землетрясений," Сейсмическая дизайн для АЭС, RJ Хансен, под ред. MIT Press, Cambridge, Mass, 1970, с. 438-483.
Входящие в состав МСА Томас H.-K. Кан преподает и докторов наук научный сотрудник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), Лос-Анджелес, Калифорния Он получил степень бакалавра Национального университета Сеула, Корея, в 1998 и степень доктора философии из UCLA в 2004 году. Он является членом Совместного ACI-ASCE Комитет 352, узлов и соединений в монолитных бетонных конструкций. Его исследовательские интересы включают и моделированию поведения армированных и пост-натянутой конкретных систем подвергаются динамических нагрузок.
Джон Уоллес, ВВСКИ, является адъюнкт-профессор гражданского строительства в Лос-Анджелесе. Член Комитета МСА 318-H, сейсмических Положения; 369, сейсмическая ремонту и реконструкции; 374, производительность основе сейсмических Проектирование зданий бетона, а также совместное ACI-ASCE Комитет 352, узлов и соединений в монолитных бетонных конструкций. Его исследовательские интересы включают реагирования и проектирование зданий и мостов землетрясения действия, лабораторных и полевых испытаний элементов конструкции и систем, а структурный мониторинг здоровья и использование сенсорных сетей.