Односторонняя Прочность на сдвиг толстых плит и широкий Балки
Хотя основные выражения для одностороннего сдвига в ACI 318-05 является одинаковым для узких пучков, широкие балки и плиты, инженер позволило разработать более высоких напряжений сдвига в двух последних случаях до поперечной арматуры, является обязательным. Существует опасение, что эти существующие положения могут быть unconservative применительно к толстой плиты или большие, широкие балки. В настоящем документе рассматриваются девять последних испытаний предназначен для исследования этих проблем. Член ширина наблюдалось не имеют существенное влияние на трение на неудачу в одном направлении плит и для широких пучков. Кроме того, наличие усадки и температуры подкрепление не влияет на односторонний срез. На основании экспериментальных данных и связанной с узкой полосой испытаний плиты из литературы, в документе делается вывод, что ACI 318-05 сдвига положения может привести недостаточный уровень безопасности как для толстых плит и больших широких пучков.
Ключевые слова: балки, железобетонные; плит, температура арматуры.
(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
При проектировании зданий, современных архитектурных ограничений толкает инженеров в предоставлении более четкие пролетов по разумной цене. В то же время существует необходимость свести к минимуму общие структурные глубины, которая может быть достигнута за счет использования широких пучков или толстой структурных плит. Когда толстые плиты используются, экономия времени в строительстве из-за простоты опалубки, армирование размещения и обеспечения доступа следующих торгов может значительно повысить экономическую эффективность проекта в целом.
ACI 318-05 Строительство Code1 требует, чтобы срез плит проверяется в отношении как пучка действий, где критический раздел распространяется в плоскости по всей ширине пластинки (то есть, в одну сторону сдвига), и двусторонняя действий, когда в результате неисправности включает штамповки из усеченного конуса вокруг сосредоточенной нагрузки или реакции. guides2 Дизайн, 3 рекомендовать, что при проверке один конец сдвига, инженеры могут рассматривать плиту как ряд узких полос произвольной ширины. Таким образом, разработка процедуры 300 мм (1 м) в ширину плиты полосы будут идентичны, что и 300 мм (1 м) в ширину пучка для расчета секционных требует сдвига. На основании ACI 318-05,1 однако, полезная емкость секционные срез плиты полосы будет в два раза больше геометрически идентичные узким пучком поперечной арматуры, если не была представлена. Значительные research4-8 показал, что основным выражением ACI для сдвига потенциала крупных, узкие, слегка усилить пучков может быть весьма unconservative. Для узких пучков, этот недостаток в значительной степени смягчены требования к снижению полезной доля V ^ с ^ к югу на 50%.
Оба широкий балок и плит, однако, данное требование не распространяется, а следовательно, вопросы могут быть подняты сдвига безопасности таких членов. Лубелл al.4 др. показали, что путем применения положений для широких пучков, прототип большого широкий образец полностью соответствует ACI 318-05 положения могло не при нагрузке меньше, чем соответствующие нагрузки услуги дизайна при сдвиге. Обширную программу исследований в Университете Торонто в настоящее время сосредоточена на разработке дизайна сдвига положения, которые обеспечивают последовательное безопасности по всему спектру членов типов. Настоящий документ содержит результаты рамках этой программы, в котором рассматривается влияние членов ширина и наличие усадки и температуры арматуры, два фактора, которые могут повлиять на мощность сдвига плит ..
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Значительное число тесты показали, что ACI уравнений для прочности на сдвиг больших, слегка усилить узких пучков, не содержащих поперечной арматуры может быть серьезно unconservative.4-8 Эти тесты включают члены подвергаются как равномерно распределенной нагрузкой и сосредоточенной нагрузкой, что более характерна для больших элементов передачи. Исследования, представленные в настоящем документе отмечается, что одностороннее поведение сдвига в широких балок и плит аналогично, как и в узких пучков, без существенного влияния на сдвиг потенциала стран-членов ширина или усадки и температуры арматуры. Это означает, что целесообразно использовать аналогичные процедуры проверки конструкции в один конец мощность сдвига узких пучков, широкой балки и плит.
ACI 318-05 НОЖНИЦЫ ПОЛОЖЕНИЯ
ACI 318-05 Кодекса указано, что номинальная прочность на сдвиг железобетонных разделе подвергаются сдвига и изгиба, которые не содержат поперечной арматуры, можно считать (ACI 318-05, уравнение. (11-3)):
... (МПа единиц) (1a)
... (Фунтов на квадратный дюйм единиц) (1, b)
Это выражение, разработанных для ACI 318-63 Code9, 10 на основе 194 испытаний, имеющие средний размер 194 мм (7,6 дюйма) в ширину и 340 мм (13,4 дюйма) глубокий, должна была быть консервативным оценкам среднее напряжение сдвига, при котором диагональные трещины скалывания форме. При отсутствии поперечной арматуры, чтобы контролировать эти трещины, это считается соответствующей оценки прочности на сдвиг элемента. Интересно, что только четыре члена в исходный набор данных был сдвига сильные ниже, что определяется формулой. (1), а результата не было ниже 88% от прогнозируемых силы.
Потому что это выражение было разработано с помощью тестов на сравнительно мелких членов, не был выявлен в тот момент, когда среднее напряжение сдвига уменьшается в связи с тем, как член глубине increases.4-6, 11 В 1971 году код был ACI adjusted12 требует минимальных уровней поперечной арматуры в узких пучков раз факторинговой сдвига превысил 0.5 Отчасти это было, чтобы компенсировать негативные последствия неожиданного растягивающая сила, которая, как считалось, являются причиной ряда неудач сдвига в ВВС warehouses.13 Нет такого изменения в требованиях было сделано несколько классификаций членов, однако, в том числе широких пучков с коэффициентами widthto высоты более 2 аспекте, так и для плит. Для этих случаев полной стоимости Комментарии в разделе R11.5.6.1 МСА 318-05 обсуждении этих исключений отмечает, что широкий балок и плит "исключены из минимального усиление сдвига, потому что есть возможность распределения нагрузки между слабыми и сильными районах". 1 Это предположение становится сомнительным, когда почти равномерное сдвига спрос существует по всей ширине в один конец охватывающей членов.
Важно также отметить, что комментарии к оригинальным 1971 исключения wording12 определили применимое широкий луч типов, как мелких, но на этот отборочный был удален в последующие издания. Потому что большие плиты, передачи или широкие пучки часто размером в толщину, чтобы избежать необходимости для поперечной арматуры, важность правильного прогнозирования потенциала этих членов имеет решающее значение ..
Развитие положений 1963 ACI сдвига объясняется в докладе ACI-ASCE Комитет 326 озаглавленный "Shear и диагонали напряженности". 9 В рамках обсуждения этого доклада, Диас де Cossio14 предложил новые данные 57 исследования испытаний ширина воздействие на односторонний срез лучей. образцов Диас де Коссио можно охарактеризовать как сильно армированного при изгибе (около 2% подкрепление) и довольно мелкие, с эффективной глубины обычно не превышает 170 мм (6,7 дюйма). Из этих испытаний, Диас де Коссио заявил, что отношение ширины к эффективной глубины (Ь югу W ^ / г) соотношение было существенным параметром при прогнозировании срез. Путем изменения основных ACI 318 сдвига выражение это отношение, он получил лучшее испытания до предсказал прочность отношений для набора данных. В свете современных знаний о размерный эффект сдвига, где касательное напряжение в связи с тем уменьшается по мере увеличения глубины членов, пересмотр своих данных является оправданным. Типичные результаты Образцы A8.5-34A и A8.5-34B и А34-А34 8.5A и 8.5B-14 в номер, например, предлагают очень разные отношения, чем предложенный Диас де Коссио.
Образцы A8.5 пучков были размеры Ь к югу ш = 85 мм (3,35 дюйма) и D = 340 мм (13,4 дюйма), в то время образцов А34 пучков были югу б ^ ш = 339 мм (13,35 в . в) и г = 86 мм (3,4 дюйма). Таким образом, два набора пучков, по существу, одинаковые значения сдвига области Ь к югу W ^ г, а к югу б ^ ш ^ и г были взаимозаменяемы. Уже (и выше) не удалось образцы по самым низким напряжением сдвига всех результатов Диас де Коссио в пучке, примерно в 0,187 ... (МПа единиц), в то время как мелкие, широкие товарищей не удалось при изгибе при выполнении более чем вдвое напряжения сдвига. Кроме того, образцами A8.5 пучки имеют наименьшее значение испытания до предсказал результаты с помощью модифицированного уравнения Диас де Коссио, по крайней 0,76, что указывает, что предложенная модель была плохо подходит для глубокого членов. В целом, эти результаты не могут оправдать утверждение, что Ь к югу W ^ / д непосредственно влияет на срез широкого члена, когда более соответствующим влиянием абсолютная величина г не был в полной мере учитывать ..
Влияние членов ширина на касательные напряжения в связи с тем было также исследовано Kani.11 серии испытаний Его сравнивали потенциала 610 мм (24 дюймов) в ширину и 305 мм (12 дюйма) глубоко пучков с 162 мм (6 дюймов ) в ширину и 305 мм (12 дюйма) глубокий собеседник балки, при сдвиге службы к глубине отношений (/ д), 3, 4, 5 и 6. Провал напряжения сдвига в широких пучков были в пределах 10% от провала напряжения сдвига соответствующих узких пучков. Таким образом, в отличие от Диас де Коссио, Кани к выводу, что отношение ширины к глубине отношение не оказали существенного влияния на трение на провал.
Shear-членов классификации
Для оценки действия ACI 318-05 более высокий разрешается напряжений сдвига в толстых плит или больших широких пучков, по сравнению с узких пучков, необходимо изучить характеристики членов, которые отличают этих трех категорий. Основное отличие заключается в ширину члена: широкий луч должен иметь ширины к высоте более 2, а плиты, как правило, имеют гораздо больше отношения. Плиты должны содержать усадки и температуры укрепление ортогональных на главную изгиб арматуры, а пучки не имеют такой потребности. Плиты имеют никаких требований для распределенных усиление контроля за трещины член высоте, а большие пучки должны обеспечить усиление контроля трещин вдоль боковых граней. Покрытия потребностей плит, как правило, меньше, но поскольку ни учета данного критерия осуществляется отдельно от среднего конкретный вклад в V ^ с ^ к югу срок, это не представляет значительный интерес в данном исследовании. Плиты обычно содержат низкий процент, чем усиление изгиба балок, и им разрешено иметь более низкие минимальные количества арматуры.
Наконец, мертвый груз tolive отношения, или загрузки шаблонов, плит и балок может варьироваться. Это не имеет значения, в целях создания прогнозов, но будет влиять на относительные уровни безопасности ..
В настоящем исследовании уделяется члены подвергаются концентрированных нагрузок, что дизайнер может считать, что нагрузки могут быть аппроксимировать равномерно распределены по ширине членов. Экспериментальные серии были разработаны для расследования член геометрии и ширина и высота, и температура аспекты укрепления плиты, широкий луч, и узкая классификация пучка.
ДЕЙСТВИЕ ЧЛЕНОВ ШИРИНА
ACI 318-05 положения определяют различные односторонний сдвиг потенциала между узких пучков и широких пучков из членов ширину, с плиты относиться подобным образом к широкой балки. Для устранения этого различия, АТ-2 серии сдвига критической образцов был разработан и изготовлен с государствами-членами шириной в качестве основного параметра испытания.
Образцы дизайна
Подробная информация о пакете пять образцов в АТ-2 серии приводятся на рис. 1 и в таблице 1. Образцы были изготовлены в номинальной толщиной 470 мм (18,5 дюйма) и различными по ширине от 250 до 3005 мм (9,8 до 118,3 дюйма).
Широкий образца, показали при нагрузке близко к провалу на рис. 2, представлены три отсека, в одну сторону охватывающих передачи плиты. Компаньон образцов представлены одной бухты и узкие полоски дизайн взят из больших плит. Три разных сечений можно рассматривать как плита, широкий луч, и узкого пучка. Все члены содержат те же размеры бар и расстояние для продольной арматуры. Каждый лонжероном было площадь поперечного сечения 500 мм 2 ^ SUP ^ (0,775 in.2) и текучести 465 МПа (67,4 KSI). Чем шире образцы содержали температуры подкрепления, в то время как 250 мм (9,8 дюйма) в ширину образцов этого не сделали. Пять образцов были брошены одновременно с использованием бетона, с указанного 28-дневного силу 25 МПа (3625 фунтов на квадратный дюйм). Во время тестирования, его численность была около 40 МПа (5800 фунтов на квадратный дюйм). Бетона с использованием щебнем известняка с указанным максимальный размер 10 мм (3 / 8 дюйма). Члены были разработаны для сдвига критической, с номинальным изгиб потенциала примерно на 30% выше, чем соответствующий номинальной мощности сдвига, когда предсказывается ACI 318-05 Кодекса ..
Схема экспериментальной установки
Образцов натянутое 2600 мм (102,3 дюйма) и были подвергнуты каждый момент нагрузок в середине пролета, в результате чего а / д примерно 3,0, что находится в пределах диапазона, для которых ACI 318-05 в секционных моделей сдвига применяются. Сосредоточенных нагрузок были применены по 152
Образцы AT-2/250A и AT-2/1000B были поддержаны 152 12 мм (0,5 дюйма) в толщину пластины контакты стали помещался между неопрена и бетона. Эта мера обеспечила довольно гибкую поддержку, которая позволила горизонтального перевода и принимая вращения с минимальным сдержанность. Образцы AT-2/250B AT-2/1000A и были поддержаны на обычные ролики стали 152 мм (6 дюймов) стали опорные пластины по всей ширине образцов, но утверждали, 152 ) пластина размерами в середине пролета.
За три бухты, 3 м (9,8 футов) в ширину образца AT-2/3000, три концентрированной нагрузки, равномерно расположенных по всей ширине образца, и три собрания неопрена площадки были использованы на каждом конце носителя. Эти опоры были в тех местах, отмечены стрелками на рис. 2, с образцом охватывающих слева направо. Жесткая балка разбрасыватель при загрузке машины при условии примерно равные нагрузки в каждой полосе. Общая нагрузка, включая вес аппарата был записан из машины головой, с дополнительной нагрузкой клеток в каждой точке нагрузки. Некоторые различия в величине каждого приложенной нагрузки произошло, однако, близкое банкротство, эти нагрузки клеток показали, что три концентрированных нагрузок 33, 34 и 33% от общей нагрузки на запад, центр и восток местах respectively.15 Электрическое сопротивление деформации датчиков, проставленный на измерения вертикальных деформаций на четыре лица каждый из которых поддерживает стали пьедестала были использованы для подтверждения нагрузки пути и поперечных сил сдержанность. Перемещение преобразователей мониторинг горизонтальных бетонных движения в нижней части каждого образца вблизи поддерживает подтвердить, что минимальные ограничения оказали поддержку ..
Электрические тензометров были размещены на изгиб и температуры усиление в каждом образце. Места были выбраны по расследованию изменения в баре сил в колонке полосы и средней полосы. измерения вертикального перемещения были зафиксированы в результате перемещения преобразователей для захвата дифференциальных деформации по ширине членов. Отсутствие скольжения между продольной арматуры и окружающего бетона в зоне крепления до сдвига отказа подтверждена с помощью преобразователей перемещений, связанных с системой сбора данных на высокой скорости, чтобы измерить движение некоторых арматурного проката по сравнению с концами на бетонную поверхность .
Каждый образец был загружен примерно семь приращений нагрузки до отказа. На каждом этапе нагрузки, нагрузка была снижена примерно на 10% для обеспечения безопасности в то время как лицо трещины были отмечены, измеряется с помощью компаратора датчиков, и фотографировали. Безопасность соображения помешали подробного изучения структуры трещины в нижней части образцов. Время непрерывной записи перемещений и укрепление штаммы были представлены по всей истории нагружения. Каждый тест для узкого образцов занимает примерно 2,5 часа. В случае образцов AT-2/3000, загрузка была остановлена после четырех этапов нагрузки и пиковой нагрузки примерно 2000 кН, из-за проблем с поперечной устойчивости общей setup.15 образец был выгружен и стабильности проблем были решены . Образец был повторно на следующий день еще четыре шага нагрузки до отказа. Для простоты сравнения, только прогиба от нагрузки конверт, представленные в настоящем документе.
Экспериментальные результаты
Нагрузка-смещение "для пяти образцов, нормированные на метр шириной, представлены на рис. 3. Гибкость неопрена позволяет некоторым изгибе перпендикулярно принцип охватывает направления в AT-2/3000 образца, в результате чего колонна полосе бухты центра появляются примерно на 15% меньше, чем жесткие внешние колонки полосы (рис. 4).
Результаты представлены в таблице 1, которые были с поправкой на собственный вес образца до критического раздела D от края пластины поддержки, показывают, что образец шириной не оказали существенного влияния на провал напряжения сдвига. Интересно отметить, что в 3 м (118,3 дюйма) в ширину образца не удалось на самом низком напряжения сдвига. Этот результат противоречит предположения ACI 318-05 положения, которые позволяют высшего напряжения сдвига в слябах и широкие балки.
фотографии с высоким разрешением были приняты в размере около трех кадров в секунду по одной стороне лица на каждом образце. Дисплее индикатора видна в каждой фотографии позволили соотношение трещины истории развития с пре-и пост-максимальной чувствительностью образцов. Как показано на рис. 5 и 6 для случая образцов АТ-2 / 250B и AT-2/3000, типичная последовательность крекинга состоял из: 1) образование трещин от изгиба в области высоких момент, 2) распространение изгибных наклонной трещины в направлении поддерживает, 3) расширение диагональные трещины скалывания от верхних концов изгибных трещин примерно две трети высоты образца; 4) снижение нагрузки отображается с указанием пиковая производительность достигнута; 5) расширение трещин сдвига в сторону пластины и 6) развитие продольных трещин вдоль изгиба армирования поддержки. В связи с типично хрупких отказов наблюдается, Шаги (4) через (6) произошло достаточно быстро, в течение примерно 40 кадров фотографию или примерно 15 секунд AT-2/3000 образца.
Крекинга моделей наблюдается на боковых гранях всех членов образцов АТ-2 серии были одинаковой формы, расположение, высота и ширина на сопоставимых этапах нагрузки. После провала широкой образца, конкретные выше первичной трещины неудачи был смещен с поста единое целое. В результате поверхность (рис. 7) показал очень равномерной формы трещины, лишь с небольшими волнами, происходящих в непосредственной близости от пунктов погрузки. Аналогичные равномерной формы трещины от 2 м (78,7 дюйма) широкий луч неудачу в сдвига сообщили Лубелл др. al.4 В настоящее испытание, максимальная ширина трещины измеряется вблизи нижнего края AT-2/3000 образца после достижения 94% от разрушающей нагрузки были 0,25 мм (0,010 дюйма). Для таких плиту в реальной структуры, только трещины на нижней поверхности будет видно, как представляется, носит изгиб трещины, и эти небольшие трещины шириной не будет иметь никакой причины для беспокойства. Тем не менее, когда нагрузка на плите была увеличена лишь на 7%, плиты не удалось с отклонением в пик нагрузка должна быть меньше, чем один пятисотый пролета ..
Влияние нагрузки и поддержку подробнее
Испытания в АТ-2 серии включены нагрузки более узким, чем членов и как полного, так и частичное ширина размеры поддержки в соответствии с проектной практике. В обоих случаях, ACI 318-05 потребует дизайнера оценить один конец срез, рассматривая разрез через всю ширину члена. Относительно равномерное форму отказа поверхности образца AT-2/3000 (рис. 7) показывает, что это имеет смысл для геометрии рассматриваются. Тем не менее, важно понимать, о том, что груз и поддерживать детали могут иметь реальные возможности сдвига.
Леонхардт и Walther16 испытан ряд плит полосы в четыре-точечную нагрузку, используя поддержку, которые были на всю ширину образцов. Одна из пластин на верхней грани каждого образца полную ширину, а другой пластины загрузки только около 15% членов ширину. Семь из девяти образцов сообщил, терпит неудачу при сдвиге сделал это на стороне узкой пластиной загрузки, что указывает на влияние загруженных шириной не намного больше, чем типичные экспериментальные разброс. Серна-Рось и др. al.17 сообщил на испытания мелкие, широкие члены, которые не содержат поперечной арматуры, в котором три образцы имели полную ширину нагрузки и поддерживать условия, и один образец имел полную ширину нагрузки, но поддерживают ширину, которые каждый 40% член ширину. Образца с узкой условия поддержки были сдвига мощностью от 85 до 105% три спутника образцах с шириной условиях, после нормализации результатов квадратный корень из бетона. В текущем исследовании, уменьшения ширины поддержку 15% членов ширина образцов АТ-2 / 1000B, уменьшение разрушающей нагрузки примерно на 5% по сравнению с образцами AT-2/1000A ..
Эта ограниченная данных поддерживает идею о том, что точки нагрузки и поддержку более узким, чем образец может иметь небольшое отрицательное влияние на срез в один конец охватывающей членов. Таким образом, оценка принципов, принятых в дизайне коды должны быть достаточно консервативным для учета геометрических вариаций, которые возникают на практике. Ширина отношения оцениваются в настоящее время исследования в рамках этого практического диапазона.
ДЕЙСТВИЕ усадки и ТЕМПЕРАТУРА УКРЕПЛЕНИЯ
ACI 318-05 Кодекса предусматривает, что минимальное количество укрепление предоставляться в плит ортогональных на главную изгиб арматуры. Большая плита может быть частично сдержан в отношении сокращения и температуры движения и тем самым подпадает под трещин. Чтобы минимизировать и контролировать количество, интервал и ширина этих трещин, температура усиление требуется в размере 0.0018A ^ югу г ^ для оценки стали 60, в максимальной бар расстояние не более пяти раз толщина плиты или 450 мм ( 18 дюйма).
Важно отметить, что дизайн кода не требует конкретных вертикальных место для такого подкрепления в плите. Очень часто размещены в рамках непрерывного укрепления мат дно, но часть могут быть размещены в рамках верхнего мат там, где есть отрицательный момент на опорные балки и колонны. Таким образом, температура подкрепление может находиться либо на изгиб и растяжение изгиб сторону сжатия члена. В настоящем исследовании, только усиление напряженности на стороне рассматривается, поскольку маловероятно, что усиление в зоне сжатия без трещин окажет значительное влияние на диагонали напряжение крекинга мод, связанных с односторонним сдвига потенциала.
Образцы дизайна
AT-3 серии испытаний был разработан для оценки влияния температуры усадки и подкрепления один конец срез плит. Этот тест серия состояла из четырех членов номинально 338 мм (13,2 дюйма) высокого на 700 мм (27,5 дюйма) шириной, с центральной службы 2080 мм (81,9 дюйма). Подробнее образцов в серии AT-3 представлены в таблице 2 и на рис. 8. Два из образцов, содержащихся усадки и температуры арматуры, а не два. Усадки и температуры укрепление хорошо закреплены с помощью стандартного 180-градусную крючки в горизонтальной плоскости (см. рис. 9). Каждый образец содержал идентичные конфигурации из продольных балок, арматуры, каждая из которых имеет площадь поперечного сечения 500 мм 2 ^ SUP ^ (0,775 in.2) и текучести 450 МПа (65 KSI). Образцы были одновременно использованием литого бетона, содержащего 20 мм дробленая Манитулин Известняк совокупности с указанной номинальной силой 25 МПа, а прочность ожидается около 35 МПа. Таким образом, ожидаемый номинальных изгиб мощность приблизительно 17% больше, чем ожидалось номинальной мощностью сдвига, в соответствии с МСА 318-05 ..
Схема экспериментальной установки
Все тесты в серии AT-3 были проведены с использованием аналогичных установки и процедуры испытаний. Одной сосредоточенной нагрузки был применен в середине пролета, действуя через жесткий луч разбрасыватель, для загрузки всей ширине образца равномерно. Полная ширина роликов и опорных пластин были представлены на каждом конце, с тем чтобы предотвратить вращения и осевой сдержанность, которая была проверена путем контроля горизонтальных перемещений с помощью набора датчиков. Приборы включены электрического сопротивления тензорезисторов на изгиб и температура арматуры, как показано на рис. 9. Перемещение преобразователей используются для мониторинга изменений в вертикальных деформаций по ширине образцов.
Каждый образец был загружен примерно пять нагрузки шагом к провалу. На каждом этапе нагрузки, нагрузка была снижена примерно на 10% по безопасности и треск и ширины были отмечены и фотографировали. Время непрерывной записи перемещений, усиление деформаций и средних деформаций сдвига на один лица были переданы членам всей истории нагружения. Каждый тест занимает примерно 2 часа.
Экспериментальные результаты
Результаты представлены в таблице 2, которые были с поправкой на собственный вес образца до критического раздела D от края пластины поддержки, показывают, что не было никаких существенных различий в силу своих членов и без температуры арматуры. Нагрузка-смещение "для четырех членов, показаны на рис. 10. Все лучи неудачным в одном направлении сдвига. Электрическое сопротивление тензорезисторов в середине пролета два внешних баров в каждом образце показали никаких признаков уступая образцами AT-3A и AT-3B, и в небольшой степени нелинейного отклика в одном из двух баров в каждом из образцов при-3C и AT-3D.
Электрические тензодатчики установлен в середине ширины некоторых температуры баров укрепление предоставил возможность оценить его эффективность. Рисунок 9 иллюстрирует изменение деформации по длине образца. Прочность штаммов больше тех, кто связан с растрескивание бетона были записаны с более высокими значениями вблизи середине пролета. Это согласуется с образованием некоторых продольных трещин в районе изгиба баров в области высоких момент, и штаммы быстро стабилизировалась. Потому что нет никакой существенной разницы при сдвиге потенциала очевидно между образцов с температурой и без подкрепления, но его присутствие как представляется, не привели к какой-либо существенной разницы в общем поведении.
Нет существенной разницы в форму, местонахождение, или ширина трещин было очевидно для четырех пучков в настоящем исследовании. На рисунке 11 показана степень растрескивания в каждом образце после аварии.
ДЕЙСТВИЕ ЧЛЕНОВ DEPTH
За последние 40 лет произошло большое количество studies5, 6,11 в относительно узких пучков, документирование снижение напряжения сдвига в связи с тем, что происходит по мере увеличения глубины членов, членов, которые не содержат поперечной арматуры. Это было названо размерный эффект при сдвиге. Испытания в АТ-2 и АТ-3 серии представлены в данном документе и испытание AT-1 серии сообщалось ранее, 4 показывают, что провал напряжения сдвига плит, широких пучков, а также узкие пучки очень похожи, если члены имеют ту же глубину, тот же бетон, то же соотношение загрузки и тот же процент от продольной арматуры. Таким образом, вполне уместно использовать результаты тестов из узких пучков, чтобы оценить безопасность текущего сдвига методы проектирования для слябов и широких пучков.
Хотя разработка ACI сдвига уравнений безнадзорности размерный эффект, простое выражение, что составляет этот эффект был предложен Лубелл др. al.4
... (МПа единиц) (2а)
... (Фунтов на квадратный дюйм единиц) (2b)
с ... не принимали больше 8,3 МПа (100 фунтов на квадратный дюйм).
Это выражение считает, что влияние членов глубины через воздействие на трещины расстояние посредством эффективного трещины расстояние срок с ^ е ^ к югу. Для участников без поперечной арматуры и без продольных балок, распределенных по высоте для контроля трещины, трещины на расстояние middepth пропорциональна глубине членов. Большие члены будут иметь больший интервал трещины и, следовательно, большей ширины трещины. Касательное напряжение, которые могут передаваться через такие трещины уменьшается при увеличении ширины трещины и как совокупный размер уменьшается. Рекомендованный выражение с учетом этих эффектов
... (В мм) (3a)
... (В дюймах) (3b)
У представителей из высокопрочного бетона, трещины проходят через агрегат, а не вокруг агрегата, уменьшение влияния на совокупный размер трещины шероховатости как конкретные увеличивает прочность. Таким образом, при / '^ с ^ к югу превышает 70 МПа (10000 фунтов на квадратный дюйм), целесообразно принять максимальный размер ^ ^ г югу равным нулю при оценке S ^ е ^ к югу. Линейное уменьшение, в совокупности к нулю при е '^ с ^ к югу идет от 60 до 70 МПа (8500 до 10000 фунтов на квадратный дюйм) предлагается, чтобы избежать резкого скачка предсказал сильные стороны.
Чтобы проиллюстрировать влияние параметра размерного эффекта с ^ е ^ к югу от провал напряжения сдвига, рис. 12 сравниваются результаты из девяти экспериментов, описанных в настоящем документе, и 40 испытаний в виде таблиц, Лубелл др. al.4 с предсказаниями формулы. (1) и (2). Видно, что, хотя уравнение. (2) делает хорошую работу приближения тенденция экспериментальных результатов, уравнение. (1) становится unconservative как эффективный шаг трещины параметр увеличивается.
Толстые плиты передачи, превышающей 750 мм (30 дюйма) становятся все более распространенными в промышленной практике и представляют собой один областей, вызывающих обеспокоенность. Если учесть, что большинство крупных элементов передачи будет иметь отношение к мертвым грузом жить нагрузки, превышающей 3, ACI 318-05 нагрузки и сопротивления факторов будет указано, что номинальная мощность сдвига должна быть примерно в 1,7 раза полезной нагрузки при сдвиге. Это означает, что сдвиг полезной нагрузки напряжение может достигать примерно 0,098 ... (МПа единиц) (1,18 ... [пси единиц]). Из рис. 12, предсказал сдвигу по формуле. (2) будет меньше, чем соответствующая служба ACI нагрузки, когда эффективный шаг трещины с ^ е ^ к югу превышает примерно 1150 мм (47 дюйма). Это соответствовало бы эффективной глубины примерно 1280 мм (52 дюйма) для нормальной прочности бетона, имеющие максимальный размер 19 мм (3 / 4 дюйма). Следует подчеркнуть, что эти глубины, на которой очень толстые плиты, по прогнозам, падение на эксплуатационные нагрузки.
ВЫВОДЫ
Это исследование продемонстрировало, что ширина члена не имеют существенного влияния на трение на провал. Кроме того, наличие усадки и температуры арматуры в плите не изменяет напряжение сдвига на односторонний отказ от геометрически идентичных пучка без такого усиления. Таким образом, ACI 318-05 в положения, которые определяют различные уровни полезная мощность сдвига для плит, широких пучков, а также узкие пучки не подходят. Кроме того, поскольку узкие полоски дизайн как было показано, ведут себя при сдвиге таким же образом, к более широкому членов, четко установленного размера эффект снижения напряжения сдвига в связи с тем по мере увеличения глубины членов распространяется также на широкий балок и толстые один конец плиты. Рекомендуется, чтобы пересмотр ACI 318-05 в основной выражение для прочности на сдвиг быть разработаны для более точного прогнозирования сдвига потенциала членов независимо от глубины или классификации. Результаты одного из таких методов было показано, обеспечить хорошо согласуется с тенденцией размерный эффект при сдвиге.
В промежуточный период, в целях обеспечения достаточной безопасности, рекомендуется, чтобы плиты и широких пучков больше 600 мм (24 дюйма) по глубине, которые не содержат поперечной арматуры быть предназначены для пучка сдвига по формуле. (2) ..
Авторы
Экспериментальных исследований описанных в этой статье было профинансировано естествознания и техники Научно-исследовательского совета Канады. Авторы хотели бы поблагодарить эту организацию за долгосрочную поддержку сдвига программы научных исследований в Университете Торонто. Помощь студент Г. Поттер во время строительства и испытаний образцов с благодарностью.
Ссылки
1. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2005, 430 с.
2. Мак-Грегор, JG, и Wight, JK, железобетон: механики и дизайна, 4-е издание, Пирсон Prentice Hall, Верховья реки седла, NJ, 2005, 1314 с.
3. "СПС Заметки о ACI 318-05 Строительный кодекс Требования Железобетона с дизайн применения", портландцемент Ассоциации Скоки, штат Иллинойс, 2005, 1008 с.
4. Lubell, A.; Шервуд, T.; Бенц, E.; и Коллинз, М., "Безопасный Shear проектирования больших Широкая балка," Бетон International, V. 26, № 1, январь 2004, с. 66-78 .
5. Shioya, T., "Shear свойства больших железобетонных Участники" Специальном докладе, технологический институт, корпорации "Симидзу", Япония, № 25, февраль 1989, 198 с.
6. Коллинз, член парламента, и Кучма, Д. "Как пригодная для нашей большой, слегка железобетонных балок, плит, а также Фундамент"? ACI Структурные Journal, V. 96, № 4, июль-август 1999, с. 482-490.
7. Angelakos, D.; Бенц, ЕС и Коллинз, М., "Влияние прочности бетона и минимального Stirrups Прочность на сдвиг на больших членов", ACI Структурные Journal, В. 98, № 3, май-июнь 2001, с. 290 -300.
8. Бенц, ЕС, "Эмпирические Моделирование железобетонных Shear Размер эффекта прочности для государств-членов без стремян," Структурные ACI Journal, В. 102, № 2, март-апрель 2005, с. 232-241.
9. Совместное ACI-ASCE Комитет 326 ", сдвиг и диагонали напряженность", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 59, № 1, 2, 3, январь, февраль и март 1962, с. 1-30, 277 - 344 и 352-396.
10. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования к железобетона (ACI 318-63)," Американский институт бетона, Фармингтон Хиллс, Mich, 1963, 144 с.
11. Кани, GNJ "Как пригодная для наших крупных бетонных балок? ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 64, № 3, март 1967, с. 128-142.
12. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования к железобетона (ACI 318-71)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1971, 104 с.
13. Элстнер, RC, и Hognestad Е., "Лабораторные исследования твердого Отказ Frame", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 53, № 1, январь 1957, с. 637-668.
14. Диас де Коссио Р., сдвиг и диагонали напряженность ", обсуждение 59-9, МСА ЖУРНАЛ, Труды В. 59, сентябрь 1962, с. 1323-1332.
15. Lubell, AS ", сдвиг на рынке широкоформатной железобетонных Участники", диссертация, Университет Торонто, Торонто, Онтарио Канада, май 2006, 455 с.
16. Леонхардт Ф., Вальтер Р., "Штутгарт Тесты Shear, 1961," Перевод № 111, цемента и бетона Ассоциации, Лондон, 1964, 134 с.
17. Серна-Ros, P.; Fenandez-Prada, MA; Мигель-Соса, P.; и Дебб, OAR, "Влияние распределения Стеррап и поддержка Ширина на сдвиговой прочности железобетонных Широкая балка," Журнал конкретных исследований, V . 54, № 3, июнь 2002, с. 181-191.
Входящие в состав МСА Эдвард Г. Шервуд является кандидат кандидата в Департаменте строительства в Университете Торонто, Торонто, Онтарио, Канада. Его исследовательские интересы включают улучшение инфраструктуры прочность за счет интеграции современных материалов, методам реабилитации, а также аналитические методы текущего армированных и предварительно напряженного бетона практики дизайна.
Входящие в состав МСА Адам С. Лубелл является профессором строительства в Университете Альберты, Эдмонтон, провинция Альберта, Канада. Он получил докторскую степень в Университете Торонто. Его научные интересы включают в себя разработку и реабилитации армированных и предварительно напряженных железобетонных конструкций, а также развитие структурных подробно руководящих принципов позволяет использовать высокопроизводительные материалов.
Входящие в состав МСА C. Эван Бенц является адъюнкт-профессор гражданского строительства в Университете Торонто. Он является членом комитета ACI 365, срок службы прогнозирования и совместной ACI-ASCE Комитет 445, сдвига и кручения. Его исследовательские интересы включают механики из железобетона, службы моделирования, а также создание практических инструментов, что передача железобетонных обследования инженерных сообщества.
Michael P. Коллинз, ВВСКИ, профессор университета и Бахен-Таненбаум профессор гражданского строительства в Университете Торонто. Он является членом комитетов МСА 318, структурные конструкции здания Кодекса; 318-E, сдвиг и кручение; 318-G, сборного и предварительно напряженного бетона, а также совместное ACI-ASCE Комитет 445, сдвига и кручения. Его исследовательские интересы включают развитие рационального и последовательного сдвига спецификаций для структурных конкретных приложений.