Высоко ущерб устойчивые Луч-Column суставы благодаря использованию высокопроизводительных волоконно-армированные композиты цемента

Возможность использования высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композитов (HPFRCCs) в качестве средства для устранения необходимости удержания (поперечная) укрепление и связанных с проблемами строительства в пучке столбцов соединения подвергаются землетрясения вызванного нагрузки оценивается. Волокна цементных материалов, используемых в данном исследовании, содержащиеся ультра-высокой молекулярной массой полиэтиленовых волокон в 1,5% по объему часть, которая представляет собой минимальное значение, для которого растяжение поведение упрочнения была получена из прямых испытаний напряженности. Две крупные узлы, состоящие из пучков разработки в колонну с двух противоположных сторон, были протестированы в соответствии перемещения откат, чтобы оценить адекватность предложенной конструкции связи для использования в зонах высокой сейсмичности. HPFRCC два соединения были подвергнуты пик напряжения сдвига в 7,3 и 9,3 МПа, что соответствует примерно 1,2 и 1,4 [радикальных] е '^ с ^ к югу (МПа), соответственно. Хотя максимальных касательных напряжений пучка соответствует 0,2 [радикальных] е '^ с ^ к югу (МПа), никаких особых поперечной арматуры подробно была представлена в пучке пластического шарнира регионов.

Экспериментальные результаты показывают, что HPFRCC пучка столбцов соединения выполнить удовлетворительно при больших сдвиговых откат с отличным терпимости ущерба. Опытные образцы устойчивого сугробы, как большой, как 5,0% при вращении пучка потенциала в порядке 0,04 рад. Лишь незначительные повреждения суставов было отмечено в конце испытаний, отметив, что ACI совместное предельное напряжение сдвига 5 / 4 [радикальных] е '^ с ^ к югу (МПа), можно безопасно использовать в соединениях HPFRCC без каких-либо заключения подкрепления. Кроме того, отличная связь между пучка продольных балок и прилегающих HPFRCC материала было отмечено в ходе всех испытаний, хотя связи конструкция не удовлетворяют минимальным крепления длина требованиям, указанным в ACI Строительный кодекс ..

Ключевые слова: балка-колонна; сустава; прочность на сдвиг.

(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Beam-столбца соединения из железобетона (RC) ограждающих конструкций при землетрясении вызванных боковых смещений как правило, подвергаются большим касательные напряжения, которые могут привести к значительным повреждения суставов и потерю жесткости в структуре. С 1960-х годов, ряд исследователей (например, Хансон и Коннор 1967; Хансон 1971; Меггет и парк 1971; Uzumeri и Seckin 1974; Meinheit и Jirsa 1981; Дуррани и Уайт, 1982; Ehsani и Уайт, 1982) было посвящено много усилий изучению поведения соединений на сдвиг, откат, а также по разработке дизайна рекомендаций по обеспечению адекватного поведения в связи ограждающих конструкций должны пройти большой неупругих деформаций. Текущие рекомендации дизайн RC пучка колонки суставов сейсмостойкого строительства данного Объединенной ACI-ASCE Комитет 352 (2002) сосредоточена на трех основных аспектах: 1) заключение требования, 2) оценка прочности на сдвиг, и 3) крепления пучка и столбец баров, проходящих через соединение. Кроме того, сильные-слабые колонки поведение пучка должна быть обеспечена, и рамка членов или регионов, как ожидается, произойдет большой обратном неупругих деформаций должны быть надлежащим образом подробной для обеспечения достаточного потенциала перемещения во время землетрясений ..

Дизайн ACI рекомендации для пучка RC-столбец соединения следить силы подхода, где силы сдвига соединения проверяется по сравнению с ожидаемыми силу требованиям, предъявляемым к прилегающей членов. Используя эти рекомендации, совместные ведет себя удовлетворительно при землетрясениях, если его прочность на сдвиг превышает сдвига спроса, сильные-слабые колонки пучка механизма обеспечивается, и достаточно поперечной арматуры и крепления длина арматуры, проходящих через соединение предоставляются. Минимальная сумма и максимальный интервал совместных поперечной арматуры на основе требований к критической регионов колонны RC, которая в сочетании с продольной арматуры из балок и колонн, нередко ведут к тяжелым заторов укрепление и строительство трудности. Кроме того, необходимо, чтобы удовлетворить требования длины крепления для пучка и столбцов продольных балок, может потребовать либо использование крупных столбца и / или пучка разделов или большое количество баров малого диаметра, которые могут в свою очередь, увеличение перегруженности подкрепление в соединении.

Как сейсмического проектирования конструкций движется в направлении performancebased дизайн, существует потребность в новых конструктивных элементов и систем, которые имеют расширение возможностей деформирования и разрушения терпимости, требуя простые детали арматуры. Развитие весьма терпимым транспортировки beamcolumn связи позволит инженеров-строителей, для разработки суставов для умеренного сдвига искажений (т.е. 0,01 рад), а выставки незначительный ущерб, снижая требования вращение в шарнирах пучка пластика, и устраняет необходимость после землетрясения совместных ремонт. Один из вариантов для достижения этой цели является использование армированных волокном материалов на основе цемента с превосходной потенциала деформации пучка колонки соединений. В последние годы, упрочнения и высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композитов (HPFRCCs) с относительно низким fibervolume фракций (V ^ ^ к югу е Эти композиты целом выставка растяжение потенциал напряженности в отношениях между 1,0 и 5,0% в зависимости от типа и количества волокон, используемых, состава матрицы и матричные волокна интерфейса и поведения сжатия, который напоминает, что хорошо только бетон.

Таким образом, HPFRCC материалы идеально подходят для использования в регионах структуры подвержены большим опытом неупругих деформаций и / или высокого напряжения сдвига откат во время сейсмических событий, таких, как пластический шарнир регионов изгибных членов и ширина колонки соединений. Кроме того, в ходе предыдущих исследований (Парра-Монтесиноса и Уайт, 2000) показал, начальник связи между арматуры и HPFRCCs под напряжением откат по сравнению с, что в барах встроенный в обычный бетон, который также сделает эти материалы привлекательными для снижения скольжения арматуры в RC пучка колонки соединения ..

В этом исследовании, возможность достижения большой мощности перемещения и повреждения толерантности в ограждающих конструкций разработана с простым в укрепление подробно балки и соединения с помощью HPFRCC материалов оценки. Сокращение поперечной арматуры и требования объединенного труда, и что более важно, для достижения высокой damagetolerant структур, которые, скорее всего, потребует мало или совсем нет после землетрясения, ремонт, сделает использование HPFRCCs в отдельных регионах ограждающих конструкций привлекательным как структурные, так и экономической точки зрения.

Предшествующая работа по BEAM-COLUMN ПОДКЛЮЧЕНИЯ построена с FIBERREINFORCED COMPOSITES ЦЕМЕНТ

В течение последних 25 лет, несколько исследований, были проведены, чтобы оценить эффективность использования fiberreinforced бетона или цемента композитов (FRCCs), чтобы уменьшить усиление заторов при одновременном повышении производительности в сейсмических пучка колонки соединений (например, Henager 1977; Крейг и др.. 1984; Gefken и Рамей 1989; Jiuru и др.. 1992; Filiatrault, Пино и Хауд 1995; Bayasi и Gebman 2002). На сегодняшний день фиброцемента композитных материалов, используемых в научных исследованиях на пучке столбцов соединения, как правило, состояли из регулярных бетона стальных волокон в объеме фракций в диапазоне от 1,0 до 2,0%. Несмотря на то, превосходные ответ достигается по сравнению с обычным бетоном, эти выставки FRCCs растяжение ответ размягчения после первого крекинга, в отличие от деформационного упрочнения поведения с несколькими растрескивания наблюдается в HPFRCCs. Результаты предыдущих исследований показали, что FRCCs со стальными волокнами 1,2 до 2,0% по объему фракции могут быть использованы в качестве частичной замены лишения свободы подкрепление в пучке колонки суставов.

Кроме того, улучшение условий стоянки в продольном пучке и столбцов баров, проходящей через соединения со стальными волокнами бетона наблюдается (Jiuru и др.. 1992). Тот факт, что эти материалы растяжение ответ размягчения после первых трещин, однако, ограничивает их способность обеспечивать большие касательные напряжения при одновременном недопущении ранней локализации повреждения, делая очередной материалов FRCC не подходит для полной ликвидации поперечной арматуры в весьма подчеркнул RC суставов ..

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты этого исследования свидетельствуют, что поддерживает использование материалов HPFRCC как полная замена арматуры в заключении пучка колонки связей RC сейсмостойких структуры кадра. Кроме того, использование HPFRCCs в качестве средства для устранения необходимости в специальной поперечной детали арматуры в петли пучка пластиковых оценивается.

ОЦЕНКА ПРЕДЛАГАЕМЫХ высокопроизводительных армированных волокном композитных ЦЕМЕНТ деталировки

В предлагаемой конфигурации рамы, HPFRCC материалы будут использоваться в пучке столбца соединения и прилегающие области пучка (по длине в два раза превышает глубину пучка), остальные структуры строятся с регулярными бетона. Для материалов HPFRCC чтобы быть конкурентоспособными для использования в связи сейсмостойких кадров RC, следующие стимулы искали в предлагаемых соединений HPFRCC в дополнение к расширенной терпимости повреждения: 1) полная ликвидация родов (поперечных) укрепление в пучке колонки связи сохраняя при сопоставимой прочности на сдвиг, 2) увеличить интервал в стремя пучка пластического шарнира зон и 3) сокращение в укреплении скольжения, минимальный срок для крепления пучка и столбцов продольных балок, проходящих через совместное, или обоих. Таким образом, в предлагаемой системе рама, специальный поперечной арматуры подробно будет предоставляться только в колонке регионах чуть выше и ниже балок, в соответствии с требованиями МСА кодекса. Стоит отметить, что никакой материальной HPFRCC используется в колонке районах, прилегающих к связи, чтобы не вмешиваться в типичных конкретных размещения следования столбцов, которые, как правило, осуществляется отдельно от пола систем.

Дизайн образцов для испытаний

Два пучка колонке представлены узлов связи, где пучки кадр в колонке с двух противоположных сторон. На рисунке 1 показан эскиз испытания установки, используемые в данном исследовании и габаритные размеры образца. HPFRCC материал был использован в пучке колонки связи и соседних регионов пучка на длине, равной удвоенной глубине пучка. Пучка колонки узлов возлагались на середине пролета пучка и столбцов середины длины, считая точек перегиба в этих местах во время землетрясения. Колонке сечение 350 Потому что умеренные колонке осевых нагрузок были зарегистрированы для повышения прочности на сдвиг крекинга в пучке столбцов соединения (Meinheit и Jirsa 1981), лишь небольшой осевой нагрузки, что соответствует примерно 4,0% от колонки осевой нагрузкой, была применена к колонке с помощью гидравлического гнезд.

Землетрясение вызванных перемещениями были смоделированы путем введения боковых смещений на верхней части колонны через гидравлический привод. Планируется боковой истории перемещения включены 20 обратном циклов перемещения от 0,5 до 5,0% (0,005 до 0,05 рад) дрейфа (боковым смещением После этого самобытную историю перемещения была завершена, образцы циклическое в два раза до 6,0% дрейфа. Следует отметить, что дрейф 6,0% это нереально высокой для структур RC рамы, и поэтому эти две дополнительные циклы были использованы только для оценки потенциала пучка вращения в опытных образцах.

Для кадра разработан после сильного колонка слабого пучка подход, сдвиг спроса стресса в связи области можно оценить как

... (1)

, где M ^ ^ иЬ югу является предел прочности момент пучков разработки в колонку в направлении нагружения; юлианский расстояние между внутренним сжатием и результирующие силы натяжения в пучках; V ^ с ^ к югу столбец сдвига, б ^ к югу J ^ является эффективным ширина шва, а также к югу H ^ C ^ столбец глубины. По данным Объединенной ACI-ASCE Комитет 352 рекомендаций (2002), среднее напряжение сдвига V ^ ^ к югу J = 5 / 4 [радикальных] е '^ с ^ к югу (МПа) допускается в связи с только пучков разработки в столбце с двух противоположных сторон, учитывая, что колонна-слабого пучка механизма обеспечивается и адекватного укрепления подробно приводится. Таким образом, на изгиб дизайн пучков в опытных образцах была проведена так, что сопоставимые совместных уровня напряжения сдвига будет вынесен на связи HPFRCC чтобы лучше оценить возможности использования материалов HPFRCC в качестве замены для совместной поперечной арматуры. Потому что использование только верхней и нижней продольной арматуры в лучах означает, что соединение не будет перешли любой горизонтальной арматуры, однако, промежуточных слоев пучка продольной арматуры, были использованы в связи региона для расширения совместной postcracking поведения.

Кроме того, эти промежуточные слои усиления поможет в распространении пучка неупругих деформаций от колонны лица, о чем свидетельствует Абдель-Фаттах и Уайт (1987). Конечный пучок изгиб дизайн для испытания образцов на рис. 3. Стоит отметить, что соотношение между глубиной ч столбец ^ с ^ к югу, а диаметр пучка продольной арматуры D ^ к югу Ь составил 18,7, что несколько ниже минимального соотношения 20, указанный в 2002 ACI Строительный кодекс и Объединенного ACI-ASCE Комитет 352 рекомендаций для оценки 420 стали ..

Для целей проектирования, совместное требование напряжения сдвига в опытных образцах оценивалась с помощью реальных свойств материала для арматуры и предположения об отсутствии вклада материала HPFRCC к пределу прочности момент пучка. Предположение не имеет значения вклада материала HPFRCC разумно для балок с продольными укрепление отношений больше 1,0% и подвергаются большой пластического шарнира поворота ( волокна вывода произошло бы на этих уровнях вращения. RC колонны в опытных образцах были разработаны таким образом, чтобы блок поведение будет регулироваться сильными столбца слабого пучка механизма. Номинальный момент в колонне прочности пучка прочность отношений для образцов 1 и 2, 2,2 и 1,6 соответственно (табл. 1).

Дизайн пучка поперечной арматуры вне пластического шарнира регионах была проведена в соответствии с главой 11 из 2002 ACI кодекса. Же поперечных дизайн укрепление затем был использован в пучке пластического шарнира регионов, которые нарушили требования максимального расстояния, указанные в главе 21 Кодекса ACI для сейсмостойкого строительства. Материал HPFRCC в шарнирах пучка пластик, однако, как ожидается, обеспечит достаточное родов и прочность на сдвиг, что никаких специальных укрепление подробно будут необходимы для поддержания больших неупругих откат ротации. Конструкция поперечной арматуры в колонке RC была проведена в соответствии с главой 21 Кодекса ACI 2002 и был оставлен одинакова для обоих образцах (рис. 3).

Свойства материалов и образцов СТРОИТЕЛЬСТВО

Каждый луч-столбец узла было построено с двумя типами цементной основе композиционных материалов: 1) HPFRCC (подключение beamcolumn и прилегающих пластической балки петли регионов) и 2) бетона (колонка и упругой регионов пучка). Материал, содержащийся HPFRCC 38 mmlong и 0,038 мм в диаметре прямой сверхвысокой молекулярной волокон полиэтилена в 1,5% по объему фракции. Эта доля объема волокна представлены минимальные суммы, на которую растяжение поведение упрочнения была получена из прямых испытаний напряженности. Прочность и модуль упругости волокна материала 2570 МПа и 117 ГПа соответственно. Другие компоненты в смеси HPFRCC включены: цемент (тип III), зола, кремневые песок ASTM 30-70, а вода в следующих пропорциях по весу: 1:0.15:1:0.5. Высокой дальности воды восстанавливающего агента была добавлена для обеспечения хорошей обрабатываемости смеси. Бетона были указаны конкретные силы 35 МПа, 150 мм, экономический спад, и 10 мм, максимальный размер совокупной известняка.

Опытные образцы были отлиты в горизонтальном положении. Пучка колонки совместных и соседних регионов пучка были размещены первые материальные HPFRCC. После цементно-волокнистые композитные закаленные, бетона был помещен в остальной части образца. Таким образом, два мостиков холода, перпендикулярной к оси пучка, находились на расстоянии в два раза превышает глубину пучка из колонки лица, в то время как два других мостиков холода находились в совместной колонку интерфейсы. Оба материала HPFRCC и регулярные бетона вибрации в процессе литья с электрическим вибратором.

Чтобы определить свойства материала HPFRCC используется, сжатие на 75 В таблице 1 приведены средние прочность на сжатие, средней силы postcracking (пик postcracking силы), а также возможности деформации растяжения (штамм на пике нагрузки) материала HPFRCC. Рисунке 4 (б) показывает, растяжение ответ напряженно-деформированного получил от одного из образцов dogboneshaped построены с материалом HPFRCC использоваться с образцами 2. Как видно, этот конкретный образец материала выставлены растяжение поведение упрочнения примерно до 1,5% напряжение (пиковое значение силы 2,5 МПа), что в переводе на формирование нескольких картина растрескивания. Для больших деформациях ущерб локализации (одно открытие трещины) доминировали отклика материала, что приводит к растяжение ответ размягчения вплоть до полного вывода волокна. Регулярные конкретных используемых в колонны и пучка регионы от соединения были получены из местных товарного бетона поставщика.

Оценка 420 сталь была использована в подкрепление колонки и продольных балок, балки. Урожайность и пределы прочности для стали использоваться в № 19M баров были образцами 1 540 и 660 МПа, соответственно, в то время как урожайность и конечной сильные стороны 435 и 695 МПа были получены Нету 19M баров с образцами 2. Заметим, что предел текучести Нету 19M панелей, используемых в образца 1 больше, чем предполагалось бар стресса 520 МПа (1.25f ^ югу у ^), указанных в ACI Строительный кодекс и Объединенного ACI-ASCE Комитет 352 рекомендаций (2002 ) для расчета совместного сдвига спроса стресса. 30% сверхпрочности наблюдается в этих барах, в сочетании с колонки глубину, равную 18,7 луч диаметром бар, привели к напряжение связи требуется существенно больше, чем ожидается в RC пучка столбцов соединения, как будет подробно рассмотрен в следующем разделе. Свойства Нету 10М баров были доступны только для образца 1. Эти бары выставлены текучести 500 МПа, а прочность на разрыв 770 МПа. Стали для Нету

6M стремена не удовлетворяют ASTM 615M стандартов. Эта сталь выставлены почти упруго-идеально пластического напряженно-деформированного поведение измеряется урожайности и пределы прочности в 560 и 610 МПа, соответственно ..

ПОВЕДЕНИЕ высокопроизводительных армированных волокном композитных ЦЕМЕНТ BEAM-COLUMN узлов

Целом ответ

В ответ нагрузки по сравнению с дрейфом гистерезиса, полученных для двух образцов (рис. 5), можно видеть, что оба соединения узлов проявляли устойчивое поведение до перемещения уровня 5,0% дрейфа для образцов 1 и 6,0% дрейфа для образцов 2 , указав, что в предлагаемой схеме соединения, пригодные для использования в районах с высокой сейсмичностью. Поведение два пучка HPFRCC колонки узлов регулируется главным образом неупругих вращений в пучке районах, прилегающих к колонке сугробы 2,0% или больше, а остальные элементы узла связи вели трещины упругих или выставлены ограниченной уступая . Крекинг в двух образцах начал на концах бруса во время выполнения циклов до 0,5% дрейфа, с несколькими изгиб трещины расположенных на расстоянии около 1 / 4 пучка глубины. Совместное диагональных трещин был впервые обнаружен в 1,0% дрейфа, а на 2,0% дрейфа, лишь незначительные повреждения, характеризующиеся большим числом флокенов и ограниченный уступая в пучке продольных балок, наблюдалась в обоих регионах и совместной пучка конце (рис. .

6). В циклов до 3,0% дрейфа, дополнительные диагональные трещины в стыках двух образцов, при максимальной ширине трещины 0,25 мм для образцов 1 и 1,0 мм для образца 2. Кроме того, первые признаки повреждения локализации в материале HPFRCC были замечены в пучке пластического шарнира регионах, где несколько изгиб трещины открыты с максимальной шириной 3,0 мм для образцов 1 и 1,25 мм для образца 2. Для выполнения циклов в 4,0 и 5,0% дрейфа, повреждения сосредоточены в основном на концах бруса и связи области выставлены лишь незначительные повреждения (рис. 7). Во втором цикле до 5,0% дрейфа, дробление материала HPFRCC в пучке пластического шарнира регионов образца 1 было отмечено, что привело к 25% снижению боковой силы узла. Для образца 2, Аналогичное замечание было сделано во втором цикле до 6,0% дрейфа, с примерно 20% спад в боковых сил. В конце испытаний, как соединение регионов наблюдаются лишь незначительные повреждения, которые не требуют ремонта. Большее число диагональных трещин наблюдается в 2 образца, однако, в первую очередь из-за большего спроса касательное напряжение, введенных в отношении совместных этого узла.

Смещение потенциала образцов 1 регулируется вращением потенциала пучка, который был единственным источником неупругие деформации в этом узле. С другой стороны, образец 2 проявляли стабильный ответ даже в первом цикле до 6,0%, поскольку дрейф нижнего пучка вращения требования были введены в отношении этого образца в связи с увеличением в совместных искажения сдвига, как это обсуждается в следующем разделе.

Подключение поведение

Образцы 1 был сконструирован таким образом, что пик напряжения сдвига совместных будет примерно такой же, ACI кодекса максимально допустимого предела 5 / 4 [радикальных] е '^ с ^ к югу (МПа), а лучи с образцами 2 были сконструированы так, чтобы совместное требование напряжение сдвига превысит ACI предписано совместное предельное напряжение. Совместных напряжений сдвига были рассчитаны по формуле. (1) с эффективной совместной шириной Ь к югу J ^ рассчитывается на основе Совместной ACI-ASCE Комитет 352 рекомендаций (2002). Кроме того, поскольку внутреннее усилие натяжения в пучках является результатом растягивающие напряжения в арматуре и материальный HPFRCC, постоянный момент рычага, JD = 0.9d, был использован для простоты.

Рисунок 8 показывает совместных напряжения сдвига по сравнению с сдвига ответ искажения для двух образцов, испытания. Как можно видеть, поведение связи с образцами 1 была близка к линейной с пиком спроса совместных напряжение сдвига около 7,3 МПа, что соответствует 1,2 [радикальных] е '^ с ^ к югу (МПа). На этом уровне напряжений сдвига, пик совместных искажения сдвига было 0,002 рад, что в переводе на незначительные повреждения суставов при максимальной ширине трещин 0,6 мм (рис. 7 (а)). В образце 2, пик спроса напряжение сдвига 9,3 МПа (1,4 [радикальных] е '^ с ^ к югу) был введен в связи пучка колонки. В этом образце, вели совместную крекинг-упругих до напряжения сдвига примерно 1,2 [радикальных] е '^ с ^ к югу (МПа), что согласуется с поведением наблюдали с образцами 1. Для больших напряжений сдвига, ограниченные совместных неупругих деформаций произошло с максимальной искажения сдвига примерно 0,008 рад, когда пик напряжения сдвига 1,4 [радикальных] е '^ с ^ к югу была достигнута. Совместное ущерб в 2 образца в конце испытания можно считать незначительными, как показано на рис.

7 (б), с максимальной шириной трещин 3,0 мм на 6,0% дрейфа и незначительной остаточной ширины трещин при разгрузке. Таким образом, наблюдаемое поведение совместных с образцами 2 показывает, что нынешние совместные напряжения сдвига пределах, указанных в ACI кодекса и Объединенного ACI-ASCE Комитет 352 рекомендаций можно безопасно применять в HPFRCC пучка колонки соединений без поперечной арматуры ..

Чтобы сравнить поведение HPFRCC пучка колонки связи с ожидаемым в совместных RC разработан с действующими стандартами, совместные напряжения сдвига-против-кривой совместного искажения конверт для двух образцов, испытания и получены для образцов X2 проверен Дуррани и Уайт (1982), показаны на рис. 9. Напряжение сдвига значения, показанные на рис. 9 были нормированы по максимальному совместных напряжение сдвига 5 / 4 [радикальных] е '^ с ^ к югу позволило Объединенной ACI-ASCE Комитет 352 и ACI Строительный кодекс для изучали конфигурацию. Дуррани и образец X2 Уайт был выбран для сравнения, в силу следующих причин: 1) Образец X2 представляет собой луч-столбец узла с пучками разработки в колонну с двух противоположных сторон, 2) совместное подробнее удовлетворены современным требованиям ACI (за исключением совместных обруч шагом 100 мм X2 образцов по сравнению с предельно допустимые расстояния от 90 мм), 3) пучка и размеров колонки были похожи на тех, в двух образцах HPFRCC связи, 4) пик спроса совместных напряжения сдвига с образцами X2 был примерно равен 5 / 4 [радикальных] е '^ с ^ к югу, на основе МСА 352 рекомендаций Комитета, 5) конкретные прочности при сжатии была близка к материальной HPFRCC, 6) столбец осевой нагрузки был похож на что в образцах, и 7) совместных сдвига стрессовая реакция-против-искажение в распоряжении авторов ..

Из рис. 9, то можно заметить, что два HPFRCC соединения были значительно жестче, чем совместные RC протестировано Дуррани и Уайт. На основании результатов испытаний, крекинг-упругих тугоподвижность суставов для использования в анализе и проектировании кадров RC построены с HPFRCC суставов может быть оценена как

... (2)

где V ^ югу J ^ является горизонтальный шов силы сдвига; и G ^ ^ к югу HPFRCC модуль сдвига упругости материала HPFRCC.

Из конверта кривых на рис. 9 видно, что совместное HPFRCC образца 2 выставлены выше прочность на сдвиг по сравнению с Дуррани и Уайт в образцами X2, который должен быть представитель силы ожидается в плоских RC интерьера соединения пучка колонки. Следует также заметить, что связь образцами X2 выставлены стресс плато примерно на код напряжения предела 5 / 4 [радикальных] е '^ с ^ к югу (МПа), что свидетельствует о больших неупругих искажений (и ущерб) может произойти в связи RC подвергается сдвигу требует около предполагается совместное прочности на сдвиг. С другой стороны, в связи с образцами 2 выставлены почти линейной упругой ответ с незначительной повреждения суставов до совместных напряжений сдвига чуть больше, чем стресс предел 5 / 4 [радикальных] е '^ с ^ к югу (МПа). Тот факт, что связи региона с образцами 2 выставлены лишь незначительные повреждения в сдвиговых искажения 0,008 рад предположить, что HPFRCC соединения могут быть рассчитаны на ограниченный опыт неупругих деформаций, снижение потребности в поворот петли пучка пластика.

Стоит отметить, что совместные распада напряжений сдвига образцов 1 и 2 на рис. 9 объясняется HPFRCC дробления в пучке пластического шарнира регионах, что привело к распаду в пучке момент силы и, следовательно, к сокращению спроса совместных сдвиговых напряжений ..

Поведение высокопроизводительных волоконно-армированного цемента составной балки пластических шарниров

Как показано на рис. 3, HPFRCC материал был использован в пучках по длине, равной удвоенной глубине их из колонки лицо устранить необходимость в специальной поперечной арматуры в пучке пластического шарнира регионов. Луч поперечной арматуры состояла п. 6M закрыты обручи на расстояние примерно равно половине эффективная глубина пучка D / 2 (150 мм), который обычно используется в пучке регионы от потенциальных пластиковые петли. При условии поперечной арматуры на д / 2 расстояния, хотя и достаточно противостоять применяется луч сдвига, не достаточно для обеспечения заключения в конкретных основных и бар поддержки, основанной на положениях главы 21 из ACI кодекса, которые требуют обруч шагом около 75 мм (г / 4).

Из-за малых деформаций, с которыми сталкиваются пучка столбцов соединения и RC столбец, ширина неупругих вращения составляет для большинства прикладных дрейфа с требованием образцами 1 были несколько больше, чем в 2 образца связано с уменьшением искажений в совместных образцов 1, как описано в предыдущем разделе. На рисунке 10 показано момент-против-пластического шарнира вращения ответ на один из лучей образцами 2. Пластическим шарниром повороты были измерены на длине 250 мм от лица колонке (0,7 Соответствующего пучка среднее напряжение сдвига также показано на рис. 10. Как видно, стабильные ответ гистерезис с точностью до поворота примерно 0,04 рад, вращение, при котором дробления материала HPFRCC произошло, что привело к падению пучка момент силы и жесткости. В обоих образцах, предельных момент луч точно предсказал, пренебрегая прочности материала HPFRCC. Из показаний потенциометра, сжимающие потенциала деформации материала HPFRCC оценивается в 0,01, и, следовательно, возможности вращения петель HPFRCC пучка пластик может быть просто оценивается в разделе кривизны, соответствующей максимуму сжимающие напряжения (0,01), умноженной на длину пластического шарнира ( 0,75

Пучка поведение наблюдается в двух образцов тест показывает, что HPFRCC материалы можно безопасно использовать в пучке пластического шарнира регионах в качестве средства для отдыха поперечной усиление требований для обеспечения надлежащего неупругих потенциала вращения RC изгиб членов. Даже несмотря на то сдвиг спроса, введенных в отношении пучков образцы 1 и 2 была относительно низкой (

Усиление крепления требования в высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композитных соединений

Из-за изменений в моменты в балке столбцов соединения кадров RC подвергаются землетрясения вызванного боковой загрузкой, балки и столбцов продольных балок, как ожидается, будут под напряжением, с одной стороны соединения и сжатия или почти до нуля растягивающие напряжения на противоположной стороне , учитывая, что идеальный связь осуществляется между стальной арматуры и прилегающих бетона. Пик среднем связи напряжений в продольных балок, проходящих через соединение, однако, как правило, порядка 5,5 МПа (Леон и Jirsa 1986) и, следовательно, больших пучка и размеров столбцов, часто необходимо для достижения такого идеального поведения. Исходя из результатов испытаний пучка колонки узлов, Леон (1989) сделан вывод, что крепления длиной не менее 28 диаметров бар, необходимых для достижения почти идеальной связи поведение пучка и столбцов продольных балок, проходящих через соединение RC. Совместное ACI-ASCE Комитет 352 рекомендаций в настоящее время определить, что луч-столбец соединения должны быть пропорции, что крепления длиной не менее 20 диаметров бар предусмотрено 420 Оценка продольной арматуры, проходящих через соединение.

Чтобы оценить возможности использования материалов HPFRCC по улучшению условий в связи пучка и столбцов продольных балок, проходящих через соединение RC, света и колонки глубине образцов 1 и 2, равным 18,7 колонны и диаметр пучка бар, соответственно. Потому что большой неупругих поворотов произошло на пучке районах, примыкающих к колонне в две испытательные образцы, особый акцент был сделан на связи напряжения, возникающие в продольных балок, балки. На рисунке 11 показано распределение напряжений по связи колонке глубины пучка лонжероном образцами 2. Напряжения в арматурного проката были определены с помощью модифицированной Giuffre, Menegotto и Пинто модели, предложенной Сакаи и Кавасима (2003). Средняя связи напряжений рассчитываются за предположить пучка пластического шарнира длины, а также над передней и задней половины глубины столбцов, как показано на рис. 11. Средняя связи напряжений, больших, как 19 МПа были рассчитаны при сжатии стороны соединения, в то время как средняя связь напряжений в диапазоне от 2 до 4 МПа были рассчитаны на напряжение стороне.

Из полученных результатов для различных пучка продольных балок образцами 1 и 2, пик среднее напряжение связи на всю глубину столбце 10 МПа были получены. Для оформления целей, однако, минимальная длина крепления диаметром 16 бар рекомендуется для использования в HPFRCC пучка столбцов соединения держать арматурного проката скольжения до минимальных уровней ..

Прочность, разработанные в продольных балок пучка на различных уровнях дрейфа была также проведена с помощью параметра связи эффективности (Леон 1989). В этом исследовании, облигаций эффективность определяется как отношение среднего напряжения связи, разработанные в данной арматурного проката и стресс, которые необходимы для производства уступая в бар на одной стороне соединения и нулевое напряжение на другой стороне. Таким образом, эффективность связи значений, превышающих 1,0 потребует изменения напряжения в арматурного проката больше, чем предел текучести е ^ у ^ к югу через соединение регионе. На рисунке 12 показана зависимость эффективности связи по сравнению с дрейфа, полученные для различных баров пучка образцами 1 и 2. Как можно видеть, максимальной эффективности связи значения, равные или более 1,0 были получены дрейфует в диапазоне от 3,0 до 5,0%, указывая на отличные поведение связи, даже при большой бар неупругих деформаций. Следует отметить, что связь эффективности значения приблизительно 0,7 сообщили Леон (1989) в связи с RC крепления длиной 20 бар диаметром ..

РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ

Результаты исследовательской программы, направленные на развитие весьма терпимым ущерб соединения балка-колонна, которые не требуют заключения (поперечная) укрепление с помощью упрочнения FRCCs или HPFRCCs не поступало. Предложенная схема связи была оценена через испытания двух крупных пучка колонки узлы построены с HPFRCC материала в связи и соседних регионов пучка при большой откат перемещения. Следующие выводы можно сделать из результатов этого исследования:

1. Beam-столбец соединения построена с материалом, HPFRCC содержащий 1,5% объемной доли сверхвысокой молекулярной волокон полиэтилена выставлены превосходную прочность, деформация потенциала, а также ущерба терпимости. Тот факт, что соединения образцами 1 и 2 устойчивый пик напряжения сдвига требования 7,3 и 9,3 МПа (1,2 и 1,4 [радикальных] е '^ с ^ к югу [МПа]), соответственно, показывает, что текущее напряжение сдвига ACI ограничения для соединения с пучков разработки в колонну с двух противоположных сторон являются адекватными для использования в связи HPFRCC без каких-либо заключения (поперечной) арматуры. Образцы 1 и 2 выставлены стабильное поведение до 5,0 и 6,0% дрейфа, соответственно, большинство из неупругих деятельность сосредоточена на боку. Кроме того, лишь незначительные повреждения суставов наблюдается при сдвиге искажений до 0,008 рад, предполагая, что умеренные искажения могут быть разрешены в связи HPFRCC сейсмостойких структур, которые могли бы привести к снижению требований пучка вращения;

2. Никаких признаков ухудшения связей пучка продольных балок, проходящих через соединение наблюдались в образцах, хотя колонке представлены глубине 18,7 пучка бар диаметра и луч баров подвергались большой неупругих деформаций. Пик среднее напряжение связи около 10 МПа был разработан в пучке продольных балок без каких-либо заметных скольжения арматуры. Для целей проектирования, минимальный срок крепления диаметром 16 бар рекомендуется для использования в связи HPFRCC кадров подвергаются большой неупругих деформаций, а также

3. Использование материалов HPFRCC в пучке пластического шарнира регионов позволила увеличить расстояние между продольной арматуры на половину глубины эффективного пучка. В обоих образцах, дробления штамм 0,01 оценивалась для материала HPFRCC, что в переводе на пластического шарнира вращения мощностью около 0,04 рад.

Авторы

Исследования, описанные здесь был организован при поддержке Национального научного фонда по гранту № 0408623 CMS и Университета штата Мичиган инженерия. Мнения, выраженные в данном документе, являются мнениями авторов и не обязательно отражают точку зрения авторов. Авторы также хотели бы выразить признательность за поддержку и предложения Е. Нааман и Дж. К. Уайт.

Ссылки

Абдель-Фаттах, Б. и Wight, JK, 1987, "Исследование Перемещение луча Пластиковые движущиеся зоны для сейсмостойких сооружений из R / C зданий", ACI Структурные Journal, В. 84, № 1, январь-февраль ., с. 31-39.

ACI Комитет 318, 2002, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон Хиллс, Mich, 443 с.

Bayasi, З. и Gebman, М., 2002, "Приведение Боковое укрепление в сейсмических подключения Луч-Column Виа Применение стальных волокон", ACI Структурные Journal, В. 99, № 6, ноябрь-декабрь, стр. . 772-780.

Chompreda П., и Парра-Монтесинос, ГДж, 2005, "Создание и деформации сдвига прочность армированных волокном композитных цемента при изгибе членов подвергавшимся перемещения Убыток" Доклад UMCEE 05-03, Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет штата Мичиган , Анн-Арбор, штат Мичиган

Крейг, R.; Mahadev, S.; Patel, C.; Витери, M.; и Kertesz, C., 1984, "Поведение стыков Железобетонная фибробетон", армированного волокном бетона: Международный симпозиум, SP-81, GC Хофф, под ред. американские бетона институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, с. 125-167.

Дуррани, AJ, и Wight, JK, 1982, "Экспериментальное и аналитическое исследование внутреннего луча в колонке соединения, подвергнутого обратном циклического нагружения, Доклад № UMEE 82R3, Департамент гражданской и экологической инженерии Мичиганского университета, Ann Arbor, Mich ., 275 с.

Ehsani, MR, и Wight, JK, 1982, "Поведение внешних железобетонной балки в колонке соединения, подвергнутого сейсмическая нагрузка типа, Доклад № UMEE 82R5, Департамент гражданской и экологической инженерии, Мичиганский университет, Анн-Арбор, штат Мичиган , 243 с.

Filiatrault, A.; Пино, S.; и Уд, J., 1995, "Сейсмическая Поведение стали армированный бетон внутренних дел шарниры Луч-Column", ACI Структурные Journal, В. 92, № 5, сентябрь-октябрь ., с. 543-552.

Gefken, PR, и Рамей, MR, 1989, "Повышение Совместное Хооп Расстояние в 2 типа сейсмических стыков армированного волокном бетона", ACI Структурные Journal, В. 86, № 2, март-апрель, с. 168-172 .

Хансон, NW, 1971 ", сейсмостойкости бетона Рамки с Grade 60 Усиление" Журнал структурного подразделения, ASCE, В. 97, № ST 6, с. 1685-1700 гг.

Хансон, NW, и Коннор, HW, 1967, "Сейсмостойкость железобетонных шарниры Луч-Column" Журнал структурного подразделения, ASCE, V. 93, № ST 5, с. 533-560.

Henager, CH, 1977, "Сталь Волокнистые, ковкий конкретных совместных сейсмической устойчивостью структуры," Железобетонные конструкции в сейсмических зонах, SP-53, американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, с. 371-379.

Jiuru, T.; Chaobin, H.; Kaijian, Ю. и Yongcheng Ю., 1992, "Сейсмическая поведение и сдвиговой прочности подставил Совместное стали с использованием армированного бетона" Журнал строительной техники, ASCE, В. 118 , № 2, с. 341-358.

Совместное ACI-ASCE Комитет 352, 2002, "Рекомендации по Дизайн Луч-Column Стыки монолитных железобетонных конструкций (ACI 352R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 37 с.

Леон, РТ, 1989, "Интерьер шарниры с переменной длины Анкоридж," Журнал строительной техники, ASCE, В. 115, № 9, с. 2261-2275.

Леон Р., Jirsa, JO, 1986, "Двунаправленная Загрузка RC шарниры BeamColumn," Землетрясение Spectra, V. 2, № 3, с. 537-564.

Li, VC, 1993, "От Микромеханика для зданий и сооружений-Дизайн Цементные композиты применению в подземном строительстве", JSCE Журнал структурной механике и сейсмостойкого строительства, V. 10, № 2, с. 37-48.

Меггет Л.М., и парк, Р., 1971, "Железобетонные Внешние шарниры Beam-колонна под сейсмических нагрузок", новой техники Зеландия (Веллингтон), V. 26, No 11, с. 341-353.

Meinheit, DF, и Jirsa, JO, 1981, "Сила сдвига R / C соединения BeamColumn" Журнал структурного подразделения, ASCE, В. 107, № ST 11, с. 2227-2244.

Нееман, А. Е., 1999, "Волокна с Слип закалки Бонда," High Performance армированного цемента композиты 3 (HPFRCC 3), Труды третьего международного семинара RILEM, HW Reinhardt, А. Е. Нееман, ред., Майнц, Германия, RILEM Публикации SARL , Cachan Cedex, Франция, май 1999, с. 371-385.

Парра-Монтесинос Г., Уайт, Д. К., 2000, "Сейсмическая Ответ Внешний RC Луч Колонка к стали соединения" Журнал строительной техники, ASCE, В. 126, № 10, с. 1113-1121.

Сакаи, J., и Кавасима, К., 2003, "Модификация Giuffre, Menegotto и Пинто Модель за выгрузку и перегрузку пути с малым Штамм Вариации", Журнал структурной механике и сейсмостойкого строительства, JSCE, № 738/I- 64, с. 159-169. (На японском)

Uzumeri С. М., Seckin, М., 1974, "Поведение железобетонных шарниры Луч-Column подвергавшимся Низкая нагрузка Убыток" Доклад 74-05, Департамент строительства, Университет Торонто, Торонто, Онтарио, Канада, с. 85.

Входящие в состав МСА Густаво J. Парра-Монтесинос, доцент строительства в Университете Мичигана, Энн Арбор, штат Мичиган он секретарь комитета ACI 335, композитный и гибридных структур; 544, фибробетона и является членом ACI подкомитета 318-F, новые материалы, товары и идеи, и Объединенный комитет ACIASCE 352, узлов и соединений в монолитных бетонных конструкций. Его исследовательские интересы включают сейсмических поведения и проектирования железобетонных fiberreinforced бетона, а также гибридные железобетонных членов и структур.

Sean В. Peterfreund является инженер-строитель с HDR в Бостоне, штат Массачусетс. Он получил MSE в строительстве из Университета штата Мичиган. Его исследовательские интересы включают сейсмических поведения железобетонных и укрепление высокоэффективных стали.

Входящие в состав МСА Ши-Хо Чао является аспирант в Департаменте гражданской и экологической инженерии в Университете штата Мичиган. Его исследовательские интересы включают сейсмических поведения стальных конструкций и высокоэффективных армированных волокнами цементных композитов.