Прочность Lap Сращивание из армированных волокном полимерные арматуры в бетоне
Есть очень ограниченные исследования связь сращивания армированных волокном полимера (FRP) баров, а усиление изгиба конкретных членов. Существующих стандартов для арматуры, не могут быть использованы для FRP бары из-за присущей различия в их механических свойств и поверхностных конфигураций. Результаты 12 бетонных балок размером 250 мм (9,85 дюйма) в ширину и 400 мм (15,76 дюйма) в толщину и натянутое на 4200 мм (165,48 дюйма) представлены. Пучков были укреплены сращивания углерода или стекла FRP бары. Воздействия стержень диаметром и длиной соединения на прочность исследованы. Кроме того, оценки существующих рекомендаций для сращивания баров FRP (ACI 440.1R-03, CAN/CSA-S806-02, ISIS-M03-01, и CAN/CSA-S6-00) представлена. Тесты показали, что предел FRP напряжения прямо пропорциональна длине соединения. Кроме того, метод анализа конечной сила может быть использована для прогнозирования максимального напряжения в сращивания баров FRP. Кроме того, в среднем сильные связи и критической длины соединения для баров FRP с различными диаметрами изложил ..
Ключевые слова: бары; балки; связь; волокон; изгиб; коленях соединения.
(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Стальной арматуры, используемых в конкретных уязвим к коррозии, которая может иметь негативного влияния на инфраструктуру. Для того чтобы избежать коррозии проблемы в суровых условиях, армированных волокном полимера (FRP) баров, используются для замены стальной арматуры в бетоне structures.1-3 В дополнение к коррозии, FRP арматуры легче и прочнее стали, арматуры. FRP бары используются в Северной Америке, в различных приложениях, как укрепление бетонных плит палубе и мостов, в соответствии с дизайном коды и дизайн guidelines.1-4 Некоторые аспекты FRP структурных поведения были исследованы с целью определения пригодности ФРП арматуры в качестве новых конструкционных материалов . Одним из таких основных аспектов связей между конкретными и укрепления bar.5-7 имеющихся данных на коленях-сплайсинга баров FRP в конкретных ограничено, хотя 1,3,8 сплайсинга необходимо, в частности на строительство суставов, потому что FRP бары изготавливаются в узком диапазоне lengths.7-9 прочности стержней FRP в бетоне зависит от нескольких факторов, таких как бар состояния поверхности, механические блокировки, химической адгезией, заливки длина прутка диаметром, родов, условий окружающей среды и нагрузки conditions.10-14.
Нынешние руководящие принципы дизайна для оценки длины соединения приведены по отношению к номинальной длины развития, которая основана на выводе критерия отказа. Развития длина определяется 440.1R ACI-031 в качестве
... (1)
где л ^ ^ к югу BF является развитие длина (мм), г ^ к югу Ь является диаметр FRP бар (мм), и / ^ ^ к югу-фу является разработка прочности бар FRP (МПа) с учетом льгот услуг окружающей среды. Сращивание длина соединения коленях напряженность равна поэтому 1.3l ^ ^ к югу BF и 1,6 ^ ^ к югу BF для классов А и В, соответственно. Класс относится к FRP бары подчеркнул ниже 50% от предела прочности при менее половины баров время сплайсинга. Класс B содержит всех остальных случаях. Это исследование использует значение 1.6L ^ ^ к югу BF по длине соединения напряженности круг для класса B сращивания напряженности на коленях.
Расщепление провал один из способов связи провал. Продольная расщепления бетон вокруг бара происходит за счет радиальных сил бар ребер или деформации поверхности. Радиальные силы вызывают окружной растягивающие напряжения в бетоне окружающих бар. Затем, трещины возникают в местах с тонкой бетона вокруг бара. В случае отказа расщепления, развитие длина определяется 440.1R ACI-031 и ISIS-M03-013 в качестве
... (2)
к югу, где л ^ ^ frpd является развитие Длина (мм), ^ ^ к югу FRP это область FRP арматуры (мм ^ 2 ^ SUP), е ^ ^ к югу frpu является предел прочности при растяжении FRP бар (МПа), и / '^ с ^ к югу является прочность на сжатие бетона (МПа). Значение 1.6L ^ ^ к югу frpd рекомендуется для класса B напряженности коленях сращивания с барами FRP. Развития длина определяется как CAN/CSA-S806-022
... (3)
где л ^ ^ Sub D является развитие длина (мм), к югу ^ Ь есть площадь FRP арматуры (мм ^ 2 ^ SUP), е ^ е ^ к югу является расчетное напряжение в усилении напряженности FRP на конечной предельное состояние (МПа), к югу ^ ^ 1 является фактором, в адресной строке, к югу ^ 2 ^ является конкретным фактор плотности, к югу ^ 3 ^ является фактором размера стержня, к югу ^ ^ 4 является фактором, бар волокна, А ^ подпункт 5 ^ является профилем поверхности заготовки фактор, и Л ^ ^ к югу CS является меньшее из: а) расстояние от шкафа бетонной поверхности к центру панели в стадии разработки; или б) две трети центра к центр интервал баров в стадии разработки. Термин D ^ ^ сз к югу, не принимаются больше 2.5D ^ Ь к югу. В CAN/CSA-S806-022 код, он уточнил, что длина соединения для баров FRP должны быть предусмотрены заводом-изготовителем. В канадской Автодорожный мост Дизайн кодекса CAN/CSA-S6-00, 4 длины развития дается следующим выражением
... (4)
где л ^ ^ Sub D является развитие длина стержней FRP (мм), к югу ^ ^ 1 является фактором, в адресной строке, к югу ^ ^ 4 является фактором, бар поверхности, является площадь поперечного сечения из FRP укрепление (мм ^ 2 ^ SUP), е ^ ^ к югу FRPu является указанный предел прочности FRP бар (МПа), е ^ о ^ к югу является растрескивание прочность бетона (МПа), E ^ ^ к югу FRP является модуль упругости баров FRP (МПа), E ^ S ^ к югу является модуль упругости стальной арматуры (МПа) и Л ^ ^ сз югу что меньше расстояния от ближайших бетонной поверхности к центру панели стадии разработки, или две трети от центра к центру расстояние баров разрабатываются (мм). Термин D ^ ^ сз югу K ^ югу tr ^ E ^ ^ к югу FRP / E ^ S ^ к югу, не принимаются больше 2.5db. K ^ ^ к югу tr поперечный индекс указан как укрепление K ^ югу tr = ^ ^ к югу tr F ^ югу у ^ / 10.5sn, где ^ ^ tr югу является площадь поперечного сечения поперечной арматуры (мм SUP ^ 2 ^), е ^ у ^ к югу является указанного предела текучести арматуры (МПа), п несколько баров развивается вдоль плоскости разделения и ы в центре к центру расстояние между поперечной арматуры (мм).
Исследовательской программы проводились на кафедре гражданского строительства университета Шербрука, Шербрук, Квебек, Канада, исследовать связь поведение сращивания баров FRP в бетонных балок и плит. Изучали параметры прутка диаметром, типа FRP бары, сращивание длины, использование в комплекте баров FRP, FRP армирования, размер образца, родов с различными конфигурациями стремена, различные распределения стремена, горизонтальных бетонных покрытий, вертикальных бетонных покрытий, интервал и типа нагрузки. В этом исследовании, является частью этой программы исследований, сращиваются стекла и углерода FRP FRP бары были использованы. Сращивания баров были заключены с 8 мм (0,315 дюйма) диаметр стремена стали с шагом 150 мм (5,91 дюйма). Было признано, что использование одного и того же сумму (диаметр и расстояние) от стремян FRP вместо деформированной стали стремена является менее значительным в улучшении связей силу сращивания укрепления bars.10, 11,15,16 Стоит отметить, что исследования по стремена FRP, как заключение или сдвига укрепление FRP железобетонных балок хорошо не установлено, и что последствия заключения FRP специально не параметром в данном исследовании.
Таким образом, из мягкой стали стремена были использованы вместо FRP стремена. Кроме того, в связи сила неограниченном или ограниченном соединение в пучке испытаний меньше испытаний балок с непрерывным FRP бары или вывода tests.5, 8,10,14,15,17.
Эффектов поперечной привести подкрепление равномерное распределение напряжений сцепления по развитию длины. В отличие от бетонных балок с поперечной арматуры, образцов без поперечной арматуры вдоль экспозиции сращивание длины неравномерным связи distribution.18 Таким образом, это исследование представляет связь поведение сращивания FRP бары, которые были заключены. Два типа FRP бары были использованы, а также четыре различных диаметров стержней FRP. Четыре точки изгиб проводились на 12 крупномасштабных бетонных балок с пролетом 4,2 м (165,48 дюйма). Результаты испытания пучков представлены. Одной из основных целей этой сообщила исследования является определение критической длины соединения, необходимые для разработки максимальные растягивающие напряжения FRP испытания арматуры.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование готовы развивать понимание связи поведение замкнутых сращивания баров FRP. Результаты этого исследования помогают исследования среднее напряжение связь FRP сплайсинга баров в бетоне и определения критической длины сплайсинга для баров FRP. Наконец, исследование очень важно, потому что она используется для оценки существующих рекомендаций для сращивания баров FRP в Северной Америке дизайн кодексов и руководящих принципов, касающихся дизайна FRP армирования железобетонных конструкций (ACI 440.1R-03, 1 CAN/CSA-S806-02, 2 ISIS-M03-01, 3 и CAN/CSA-S6-004).
Экспериментальная программа
Материалы
Бетонные сделал с типом портландцемента я и 19 мм (0,749 дюйма) номинальной максимального размера крупного заполнителя была использована. Водоцементное отношение (в / к) составляла менее 0,5 и номинальной силы после 28 дней составляла примерно 40 МПа (5,83 KSI). Конкретные характеристики были определены по тестированию по меньшей мере три стандартных цилиндров размером 100 мм (3,94 дюйма) в диаметре и 200 мм (7,88 дюйма) в высоту.
FRP панелей, используемых состоит из углерода или стекла армирующих волокон в смоле эфира винила и были изготовлены пултрузии. FRP свойства бар связи зависит от поверхности панели конфигурации, который был песок покрытием в этом случае. Рисунок 1 показывает, песчано-стекла с покрытием FRP (GFRP) и углерода FRP (углепластика) арматура используется. Песок покрытием углепластика и GFRP панелей, используемых в данном исследовании были произведены в той же компании. Два разных диаметров бар используются для каждого типа, а именно, 9,5 и 12,7 мм (0,3743 и 0,5 дюйма) и углепластика баров, 15,9 и 19,1 мм (0,626 и 0,753 дюйма) для баров GFRP. Двадцать GFRP и углепластика бар образцов (пять образцов для каждого вида бар и диаметре) были подвергнуты испытания на растяжение в соответствии с МСА 440.1R-03. Физические и механические свойства FRP панелей, используемых приведены в таблице 1.
Испытано пучков
Двенадцать железобетонных балок (250 Все пучков было два напряженности FRP бары сращиваются в постоянном регионе момент. Постоянная область момент был 1600 мм (63 дюйма) и сдвига пролетом 1000 мм (39,37 дюйма). Обычные 8 мм (0,315 дюйма) диаметр стремена стали расположенных на расстоянии 100 мм (3,94 дюйма) были использованы в сдвиговых службы и 150 мм (5,91 дюйма) с помощью сплайсинга длины. Два 12 мм (0,472 дюйма) диаметр стальных стержней были использованы в качестве верхней усиление поддержки стремена (вешалки). Трех пучков были усилены с 9,5 мм (0,374 дюйма) диаметр баров углепластика с тремя различными длинами соединения соответствует 500, 800 и 1400 мм (19,7, 31,52 и 55,16 дюйма). Два луча были укреплены 12,7 мм (0,5 дюйма) диаметр баров углепластика с двумя разными длинами соединения 500 и 800 мм (19,7 и 31,52 дюйма). Кроме того, два луча были укреплены 15,9 мм (0,626 дюйма) диаметр баров GFRP с двумя разными длинами соединения 500 и 700 мм (19,7 и 27,58 дюйма).
Четыре пучков были укреплены 19,1 мм (0,753 дюйма) диаметр баров GFRP с четырьмя различными длинами соединения 500, 700, 800 и 1100 мм (19,7, 27,58, 31,52 и 43,34 дюйма). Сращивание длины принимались в соответствии с МСА 440.1R-03 и ISIS-M03-01 в качестве руководства для первых трех образцов 12 образцов. Тогда, и по результатам этих трех образцов, сращивание длины остальных образцов Предполагается, соответственно. Последнее пучка, укрепленные непрерывными 19,1 мм (0,753 дюйма) диаметр баров GFRP (без сращивания) для сравнения, как показано на определение в таблице 2. Рис 2 (а) и (с) показывают, продольных и сечение детали испытания балки, соответственно, на рис. 2 (б) показывает усиление пучка образца 6G50, как, например, перед заливкой на месте соединения ..
Испытание установки и приборы
Компьютерных систем сбора данных система была использована для контроля за приложенные нагрузки и связанные величины отклонения, ширины трещин и деформаций в бетона и арматуры. Некоторые электрические датчики деформации, были использованы для измерения деформаций вдоль соединения из арматуры. Песок покрытие было удалено из той части поверхности, где бар тензодатчиков были прикреплены при очень малых областей (3 Таким образом, влияние тензометрических распределений на прочность можно пренебречь. Кроме того, конкретные тензодатчиков были прикреплены в середине и в конце соединения длины на сжатие поверхности. Кроме того, четыре линейных дифференциальных переменной преобразователей (LVDTs) были установлены в различных местах пучка для измерения величины отклонения связаны с приложенной нагрузки. Кроме того, четыре высокоточных LVDTs были установлены для измерения ширины трещин. Образование трещин испытуемых балок были отмечены и записаны.
Схема испытания на пучке установлен на загрузку картинок при тестировании на рис. 3 ..
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты 12 железобетонных балок с барами FRP представлены расследовать связи поведение растяжение переносной сращивания только бары FRP. Результаты испытаний представлены в виде деформаций арматуры и бетона, трещин поведение, режим отказа, конечной потенциала, оценку развития длины и соответствующие средние показатели прочности связи. Кроме того, полученные результаты тестов по сравнению с существующими рекомендациями для сращивания баров FRP приведены в североамериканском дизайн кодексов и руководящих принципов, касающихся дизайна FRP армирования железобетонных конструкций (ACI 440.1R-03, 1 CAN/CSA-S806-02, ISIS-2 M03-01, 3 и CAN/CSA-S6-004).
Штаммы в барах FRP и бетона
Рисунке 4 (а) приведены результаты измерений распределения деформаций в четырех различных местах вдоль сращивания баров FRP применяются против изгибающего момента. Очень низкая штаммы были записаны в барах до растрескивания бетонной балки, который отмечен резким увеличением деформации ценностей. Штаммов затем продолжать увеличиваться по мере изгибающий момент увеличился до отказа. Учитывая деформации распределения вдоль соединения для различных уровней нагрузки, как показано на рис. 4 (б), он заметил, что при загрузке уровня ниже недостаточности, деформации значения медленно меняется от свободного конца до середины соединения и быстрее загружаются на конце. Эти результаты показывают, что подчеркивает связь сосредоточены на загруженных конце сращивания баров FRP. Незадолго до отказа, деформации распределения вдоль соединения длина близка к линейной. Если напряжение в арматуре изменяется линейно, связь напряжений uniform.7, 10,19,20 рисунке 5 приведены результаты измерений конкретных штаммов в зоне сжатия на поверхности по сравнению с приложенной изгибающий момент ..
На рисунке 6 показан применяется изгибающего момента по сравнению с FRP и конкретных штаммов четырех пучков армированных 19,1 мм (0,753 дюйма) диаметр баров GFRP с четырьмя различными длинами соединения 500, 700, 800 и 1100 мм (19,7, 27,58, 31,52, и 43,34 дюйма). Кроме того, один пучка без сращивания был представлен для сравнения. Пунктирная линия на рис. 6 представляет собой теоретические значения на основе элементного анализа силы предсказать положение нейтральной оси. Таким образом, из-за деформации совместимость на любом уровне нагрузки, изгиб потенциала могут быть рассчитаны для разных длин соединения. Полученные результаты свидетельствуют о том, что все значения деформаций в конце сращивания FRP бары были очень близки к теоретическим предсказанием. Кроме того, измеряется максимальное растяжение FRP прямо пропорциональна длине соединения до разрыва в бар. Из рис. 6, результаты показали, что предсказания нейтральной оси на основе измерения деформации стержней FRP в конце сращивание длины и на верхней поверхности бетона на конец соединения длина очень близко к теоретическому предсказанию путем применения конечной прочность методом, как показано на рис.
7. Кроме того, из рис. 5, предсказывая нейтральной оси, на основе измерений деформаций на верхней поверхности бетона на конец соединения длину и на боковой поверхности бетона на разных расстояниях, также очень близко к теоретическому предсказанию, как показано на рис. 7. Хорошее согласие наблюдается между экспериментальными и теоретическими значениями бетона на сжатие при деформации конкретные тензодатчиков были прикреплены к концу сращивание длины на сжатие поверхности. Таким образом, можно рассчитать максимальные растягивающие напряжения FRP бары на основе теоретических предсказаний с применением метода конечных силы аналогично тому, который применяется к стали bars.21.
Теоретических пределов изгибающий момент была рассчитана с использованием расчет по предельным состояниям equations1, 3 рассмотрении материала сопротивление факторов, равным 1. Укрепление отношений всех образцов были меньше, чем сбалансированное соотношение подкрепления, как показано в Таблице 2. Соотношение FRP усиление может быть вычислена по следующей формуле
... (5)
где дюйм]), и г является эффективная глубина сечения (мм [дюйм]). Кроме того, соотношение FRP арматуры для сбалансированного может быть вычислена как follows1
... (6)
где (МПа [KSI]), е ^ ^ к югу frpu является предел прочности при растяжении стержня FRP (МПа [KSI]), является модуль упругости баров FRP (МПа [KSI]). Когда равновесие между C и T выполнено, где C является результирующей силы сжатия в бетоне и арматуре при сжатии (N [KIPS]) и Т внутренние растягивающие силы в укрепление FRP (N [KIPS]), изгибных потенциала конкретных разделов может быть вычислена следующим
... (7)
, где M ^ п ^ к югу является изгиб потенциала момент (Н · мм [0,08865 KIPS · дюйма]), в глубине нейтральной оси (мм [0,0394 дюйма]), а зависит от напряжения в concrete.3 Повышенную жесткость в области сращивания и разрыв арматуры на концах соединения зоны привело к растрескиванию в этих местах. В этих точках нейтральной оси был очень близок к конечной прогнозирования расчета на прочность. Таким образом, можно рассчитать прочность на растяжение баров FRP, когда сращиваются бар считается непрерывным. При деформации при предельной нагрузки не может быть измерена, она была получена путем экстраполяции к югу от неудачи данных или была рассчитана теоретически так же, как это было сделано для стали bars.21.
Крекинг и отказов
В ходе тестирования, трещин всегда была начата около сращивание концов, возможно, в связи с уменьшением жесткости в этих местах. Следующий трещины произошло близко к середине соединения, а затем между двух предыдущих местах. Процесс был продолжен в соответствии с той же схеме, а на следующий трещина около полпути между ранее в двух местах, и так далее. Распространение трещины в луч был записан во время тестирования. На рисунке 8 показана типичная картина трещины испытуемых балок в постоянной зоне изгиба. Два главных различные виды разрушения были опытные в ходе испытаний, а именно разделение и разрыв режимы отказа. Расщепление провал наблюдался в шесть образцов-3C50, 4C50, 4C80, 6G50, 6G70, 6G80 и. На рис. 9, расщепление режим отказа показана для образцов 6G70. Было отмечено, что расщепление провал последовал скольжения не впускать. Некоторые поперечные и продольные трещины произошло в районе соединения до отказа. FRP бары в четырех образцов, которые были надлежащим образом сплайсинга (3C80, 5G50, 5G70, и 6G110) разрыва.
На рис. 10, разрыв бар FRP показана для образцов 6G110. Разрыв баров FRP было наблюдать визуально, а также подтвердили напряжением записей. FRP бар разрыв наблюдался также в 6G образца (который был без склейки). Пунктирная линия на рис. От 8 до 10 указывает на место соединения в пучке ..
Кроме того, разрушение при сдвиге образцами 3C140 наблюдалась в котором конец соединения близок погрузки. В самом деле, тестирование этого пучка с использованием тех же установка была не нужны, поскольку разрыв наблюдается с образцами 3C80, которая соединения длиной 800 мм (31,50 дюйма), что меньше, чем у образца 3C140, которая имеет длину соединения 1400 мм (55,12 дюйма).
Четыре точки загрузки обеспечивает чистый изгиб моментом зоны в течение двух пунктов погрузки. Ожидается режим отказа для пучка армированные сращивания баров FRP трещит неудачи, когда сращивание длины меньше критической длины соединения. После того как критическая длина соединения будет достигнута, разрыв стержней FRP состоится. В образце 3C50, расщепление наблюдается провал, где сращивание длина 500 мм (19,69 дюйма). В 3C80, где сращивание длина 800 мм (31,50 дюйма), разрыв стержней FRP имели место. Таким образом, только в случае образцов 3C140, расстояние между применяемыми нагрузки была изменена на 1200 мм (47,24 дюйма) и сдвига пролетом 1200 мм (47,24 дюйма). Эти результаты показали, что концы соединения должны быть расположены вдали от точек применяются погрузки (высокой концентрации нагрузки).
Теоретических и экспериментальных конечной изгибающие моменты испытания балок и режим отказа приведены в таблице 2. Экспериментальных изгибающих моментов не включают влияние собственный вес балки. Крутящий момент, из-за собственный вес каждого из испытуемых балок составляет около 3,8 кН · м (336 KIPS · дюйма).
Прогнозирование критической длины соединения
Рисунок 11 (а) и (б) показать взаимосвязь между максимальной деформации и напряжения, соответственно, на концах сращивания баров FRP против сращивания длины. Было установлено, что максимальные напряжения или напряжения на концах сращивания баров FRP пропорциональны длине соединения до разрыва бар происходит, образуя линейная зависимость. Максимальных напряжений были рассчитаны путем деления максимального сил арматуры по площади поперечного сечения из FRP арматуры. Максимум сил рассчитывается путем деления экспериментальных изгиб потенциала минуту руку тот момент, когда была рассчитана с использованием метода конечных силы. Таким образом, можно определить критическую длину соединения на основе соединения несколько тестов, когда измеренные данные формы примерно линейная зависимость, как показано на рис. 11 (а) и (б). Предсказания критических длин соединения всех образцов приведены на рис. 12. Непрерывной горизонтальной линией на рис. 11 (а) и (б) и рис. 12 знаков максимального напряжения и стресса и горизонтальной пунктирной линией марки минимальной деформации или напряжения.
Максимальные и минимальные деформации и напряжения среднее значение каждого из них, которые используются в анализе, плюс-минус стандартное отклонение каждого из них, соответственно. Вертикальная линия показывает предсказал критической длины соединения. Наклонные линии проходит через результат теста и происхождения, продолжая максимального напряжения или стресса. Очевидно, по крайней мере одно испытание, необходимых для получения наклона и прогнозировать критическая длина соединения ..
На рисунке 12 показана максимальное напряжение в барах FRP в заговоре против сращивания длины для испытания балки. Как и следовало ожидать, бары с большим диаметром потребоваться больше длины соединения полностью реализовать свой потенциал. Было установлено, что максимальное напряжение, обратно пропорциональна бар диаметре. Эти результаты показывают, что применение стержней меньшего диаметра обеспечивает лучшую связь сила соединения. Максимальной силы на конец соединения были построены в отношении длины круга-соединения для всех испытуемых балок. Рисунок 13 показывает, что тенденция к максимальной силе близка к прямой линии, проходящей через начало координат. Эта тенденция может быть использована для прогнозирования критической длины соединения для других диаметров бара не включены в это исследование на вид бар используется.
Оценка развития длины
В таблице 3 приведены необходимые соединения FRP длины в зависимости от наличия уравнений дизайн коды и дизайн guidelines.1-4 Кроме того, относительная отношений между необходимой длины соединения и критической длины соединения в зависимости от результатов тестирования представлены. Ultimate сильных без сокращения (экологические сокращение или снижение расчетной прочности) были использованы. Результаты испытания показывают, что пучки применения формулы. (1) 1 для малых диаметров, руководствуясь вывода недостаточность, дает результаты, которые являются консервативными. Применение формулы. (1), не является консервативной, однако, для больших диаметров. Применение формулы. (2), 1,3 регулируется путем расщепления неудачи, обеспечивает более реалистичные предсказания сращивание длины. Таким образом, уравнение. (2), рекомендуется для прогнозирования адекватной длины соединения вместо формулы. (1), особенно для FRP бары с большого диаметра.
Кроме того, полученные результаты свидетельствуют, что применение формулы. (3) для малых диаметров консервативна. Применение формулы. (3) 2, не является консервативной, однако, большого диаметра. Применение формулы. (4) 4 для малого диаметра обеспечивает более реалистичное прогнозирование сращивание длины, однако, это уравнение не является консервативной большего диаметра.
Прочность оценки
Связь между сращивания баров в конкретных передает усилие натяжения из одного бара в другой через окружающие concrete.7, 10,19 Бонд провал сращивания барах, как правило, из-за расщепления окружающего concrete.7, 9,12
На рис. 12, прогнозирования линии для образцов, армированных 12,7 мм (0,5 дюйма) диаметр баров углепластика строится пройти происхождения и образцами, а не 4C80 4C50 объясняется более высокой прочностью на сжатие конкретные последнего, как показано в Таблице 2. Таким образом, прочности бетона на сжатие не может пренебречь при определении прочности при круг-сплайсинга FRP бары в бетон. Более того, конкретные прочности существенно влияет на расщепление провал.
Гистограммы на рис. 14 отражены последствия диаметр и длина соединения по прочности на растяжение, переносной сращивания FRP арматуры. Растягивающая сила, деленная на площадь бар огороженными сращивание длины, равная Средняя прочность определяется по формуле исходя из максимальной силы F ^ ^ к югу более, в предположении равномерного распределения напряжений связи вдоль стержня встроенные в concrete.1, 7,8,10,13 связи был рассчитан с использованием номинальных прутка диаметром. Результаты показывают, что связь стресс уменьшается по мере увеличения длины соединения при адекватной или более соединения длины. В случае недостаточной длины соединения, когда связь напряжений достигает своего критического напряжения облигаций ", строя на скамье достигает своей максимальной прочности на растяжение. Существует также обратная зависимость между прочностью связи, а диаметр FRP-бар. Сильные связи для баров из углепластика 9,5 и 12,7 мм (0,374 и 0,50 дюйма) диаметра 6,4 и 4,4 МПа (0,932 и 0,641 KSI), соответственно.
Сильные связи для баров GFRP на 15,9 и 19,1 мм (0,626 и 0,752 дюйма) диаметра 4,1 и 3,0 МПа (0,597 и 0,437 KSI), соответственно. Критической сильных связей являются средними сильные связи, соответствующей критическому длины соединения ..
ВЫВОДЫ
Двенадцать больших масштабах пучков были отлиты и тестирование. Каждый луч был призван включить сращивания баров напряженности в середине пролета. Переменных были использованы типа FRP бары, арматурного проката диаметром и длиной соединения. Все пучком образцы были подвергнуты четыре точки изгиба испытания при монотонной нагрузки до отказа. GFRP и углепластика песок покрытием баров были использованы. Четыре различных диаметров бар были использованы: 9,5 и 12,7 мм (0,374 и 0,50 дюйма) диаметра для баров углепластика, а 15,9 и 19,1 мм (0,626 и 0,752 дюйма) диаметра для баров GFRP. Номинальная прочность на сжатие через 28 дней от обычного бетона составляет примерно 40 МПа (5,83 KSI). Дно и боковые конкретные охватывает 40 и 45 мм (1,575 и 1,772 дюйма), соответственно, и обычных 8 мм (0,315 дюйма) диаметр стремена стали были использованы с шагом 150 мм (5,91 дюйма) с помощью соединения длины . На основе анализа результатов испытаний с точки зрения связи поведение, были сделаны следующие выводы:
1. Максимальное напряжение на концах сращивания баров FRP пропорциональны длине соединения, вплоть до разрыва FRP арматуры. Таким образом, критическая длина соединения могут быть получены из FRP бар механических свойств и некоторые результаты испытания соединения;
2. Силы развиваются на концах соединения с различными диаметрами пропорциональна длине соединения. Таким образом, критическая длина соединения для других диаметров могут быть предсказаны на основе результатов испытания для баров;
3. Критической связи напряжений, соответствующих критической длины соединения на 9,5 и 12,7 мм (0,374 и 0,50 дюйма) диаметр баров углепластика являются 6,4 и 4,4 МПа (0,932 и 0,641 KSI), соответственно. Критической связи напряжений для 15,9 и 19,1 мм (0,626 и 0,752 дюйма) диаметр баров GFRP являются 4,1 и 3,0 МПа (0,597 и 0,437 КСИ), соответственно;
4. Критической напряженности связь сращивания баров FRP обратно пропорциональна стержень диаметром и длиной соединения;
5. ACI 440.1R-03 рекомендаций (уравнение (1)) для сращивания баров FRP регулируется вывода неудачи являются более консервативными, для малых диаметров, но не для больших диаметров. Уравнение расщепления отказов (уравнение (2)), однако, является более реалистичным для прогнозирования критической длины соединения. CAN / CSA-S806-02 уравнения для малых диаметров, дает результаты, которые являются более консервативными. CAN/CSA-S806-02 уравнение, однако, не является консервативной большего диаметра. CAN / CSA-S6-00 уравнения для малых диаметров, обеспечивает более реалистичные предсказания сращивание длины, однако, это уравнение не является консервативной большего диаметра;
6. Конечном итоге сила может быть использована для прогнозирования напряжения на концах сращивания баров FRP встроенные в бетон;
7. Прочности бетона существенно влияет на расщепление неудачи и не следует пренебрегать при определении прочности из сращивания FRP бары, а также
8. На основании результатов испытания балки, критической длины соединения рекомендуются в качестве 70D югу ^ Ь (650 мм [25,59 дюйма]) и к югу 90D ^ Ь (1120 мм [44,09 дюйма]) в 9,5 и 12. 7 мм (0,374 и 0,50 дюйма) диаметр баров углепластика, соответственно, к югу 40D ^ Ь (600 мм [23,62 дюйма]) и 50 дБ (950 мм [37,40 дюйма]) на 15,9 и 19,1 мм (0,626 и 0,752 в .) диаметром баров GFRP, соответственно.
Авторы
Авторы хотели бы поблагодарить естествознания и техники Научно-исследовательского совета Канады (СЕНТИ), Фонд Квебека залить La Recherche ан природы и Technologie (FQRNT), а также сети центров передового опыта по интеллектуальным зондирования для инновационных структур (ISIS Канада) за финансовую поддержку. В натуральной форме вклада Pultrall Инк (Тетфорд мин, Квебек, Канада) за предоставление материалов FRP для данного исследования является весьма признателен. Особая благодарность F. Ntacorigira, техник на факультете гражданского строительства университета Шербрука, за помощь в изготовлении и испытании балок.
Ссылки
1. ACI Комитет 440 "Руководство по проектированию и строительству железобетонных с FRP бары (440.1R-03)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2003, 42 с.
2. CAN / CSA S806-02, "Проектирование и строительство зданий и сооружений компонентов с Fibre Железобетонная полимеров", Канадская ассоциация стандартов, Рексдейл, Онтарио, Канада, 2002, 177 с.
3. ISIS CANADA, "Усиление железобетонных конструкций с Fibre Железобетонная полимеров," Руководство по проектированию № 3, 2001, 156 с.
4. CAN/CSA-S6-00, "Канадский Автодорожный мост Дизайн кодекс", Канадская ассоциация стандартов, Рексдейл, Онтарио, Канада, 2000, 192 с.
5. Benmokrane, B.; Tighiouart, B.; и Chaallal О., "прочность и распределение нагрузки составных GFRP арматуры в бетоне", ACI Журнал материалы, V. 93, № 3, май-июнь 1996, с. 246-253.
6. Chaallal О., и Benmokrane, B., "Пулаут и Бонд закона Гласса-Fibre Жезлы уложенные в бетон и цементный раствор", RILEM материалов и конструкций Journal, V. 26, № 157, 1993, с. 167-175.
7. Pillai, SU, и Кирк, DW, железобетонных Дизайн, 2nd Edition, McGraw-Hill Райерсон, Торонто, Онтарио, Канада, 1988, 641 с.
8. Tighiouart, B.; Benmokrane, B.; и Mukhopadhyaya П., "Прочность стекла FRP Rebar соединений в пучках при статическом нагружении," Строительство и строительные материалы, 13 В., 1999, с. 383-392.
9. Rezansoff, T.; Akanni, A.; и Спарлинг, B., "Предел Lap сращивания при статическом нагружении: Обзор Предложено ACI 318 положений кодекса," Структурные ACI Journal, В. 90, № 4, июль-август . 1993, с. 374-384.
10. ACI Комитет 408 ", Бонд и развитию прямых арматуры при растяжении (ACI 408R-03)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2003, 49 с.
11. Rezansoff, T.; Zhang, S.; и Спарлинг, BF, "Влияние различных конфигураций Стеррап на коленях соединений в пучки," Canadian Journal строительства, № 24, 1997, с. 106-114.
12. Нарендра, T., и Gangarao, HVS, "Бонд Поведение FRP арматуры самой современное состояние", 46-й Международный симпозиум SAMPE мая 6-10, 2001, с. 1784-1796.
13. Tepfers Р., "Предел Lap сращивания с Ограничиваясь усиление", Международная конференция по Бонд в бетоне, Пейсли, Шотландия, П. Бартош, под ред. Прикладной науки Publishers, London, 1982, с. 318-330.
14. Tepfers, R.; Хедлунд, Г. и Rosinski, B., "Pull-out и растяжение усиление сращивания Тесты с GFRP бары," 2-я Международная конференция по композиты в области развития инфраструктуры, ИТПП, Тусон, штат Аризона, 2 В., 1998 , с. 37-51.
15. Kanakubo, T.; Yonemaru, K.; Фукуяма, H.; и Sonobe Ю., "Расщепление Бонд прочности бетона членов Усиленный FRP бары," Труды Института Японии бетона, V. 15, 1993, с. 305 -318.
16. Kanakubo, T.; Yonemaru, K.; Фукуяма, H.; Фудзисава, M.; и Sonobe Ю., "Бонд выполнения конкретной членов Усиленный FRP бары," Волоконно-металлопластиковых Арматура железобетонных конструкций: Международный симпозиум , SP-138, А. Нанни и CW Долан, ред. американские бетона институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1993, с. 767-788.
17. Tastani, SP, и Pantazopoulou, SJ, "Экспериментальная оценка Прямая испытание на растяжение Бонд Пулаут", Труды международной конференции по Бонд в бетоне, Будапешт, 2002, с. 268-276.
18. Али, RSM, "Экспериментальные и аналитические исследования по Бонд Поведение растяжение Lap сращивания FRP арматуры в бетоне", кандидатская диссертация, Университет Шербрук, Шербрук, Квебек, Канада, 2005, 194 с.
19. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона и комментарии (ACI 318M-05)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2005, 430 с.
20. CAN / CSA A23.3-94, "Проектирование железобетонных конструкций зданий", Канадская ассоциация стандартов, Рексдейл, Онтарио, Канада, 1994, 220 с.
21. Орр, DM F ", Lap Сращивание деформированных арматуры", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 73, № 11, ноябрь 1976, с. 622-627.
Ragi Али является Докторантура научный сотрудник Департамента гражданской инженерии в Университете Шербрука, Шербрук, Квебек, Канада. Он получил докторскую степень в строительстве из Университета Шербрук в 2005 году. Его исследовательские интересы включают крупномасштабных экспериментальных испытаний и аналитических исследований по вопросам связи поведения армированных волокном полимер арматуры для железобетонных конструкций.
Брахим Benmokrane, ВВСКИ, является СЕНТИ профессор Председатель исследований в FRP Арматура железобетонных конструкций в Департаменте строительства Университета Шербрук. Он является руководителем проекта в ISIS (Канадская сеть центров передового опыта по интеллектуальным зондирования для инновационных структур). Он является членом комитета ACI 440, армированных полимерных усиление. Его исследовательские интересы включают приложения и долговечность передовых композиционных материалов в гражданских инженерных сооружений.
Входящие в состав МСА Усамы Ebead является СЕНТИ Докторантура сотрудник, Департамент строительства, инженерного факультета Университета Шербрук. Он также является доцентом Хелуан университет в Египте. Он получил степень доктора наук из Мемориального университета Ньюфаундленда, Ньюфаундленд, Канада. Его исследовательские интересы включают экспериментальной отработки и моделирования конечных элементов железобетонных конструкций укрепить армированных волокном полимерных композитов.