Армированных волокном полимерные оболочки и формы-Modified сжатия членов: I-экспериментальной Поведение

Армированных волокном полимера (FRP) композитов являются эффективными для укрепления круговой железобетонные колонны. В случае квадратные и прямоугольные колонны, FRP заключении осевой силы менее эффективными из-за формы сечения, однако осевой деформации потенциала все еще может быть увеличена. Форма изменения могут устранить колонке углы и плоские стороны, тем самым повышая способность осевой силы FRP-только квадратные и прямоугольные железобетонные колонны. В данной статье изменения формы квадратные и прямоугольные конкретных членов сжатия ограничивается использованием пост-натянутой FRP композитных оболочек с экспансивной конкретные цемента расследование; заключения эффективность по сравнению с квадратного и прямоугольного сжатия только с членами связанных FRP куртки. Экспериментальные результаты демонстрируют эффективность изменения формы с экспансивной конкретные цемента с применением химических после натяжения оболочки FRP. По сравнению с образцами только с связанного FRP пиджаки без изменения формы, формы модифицированных квадратных членов сжатия с пост-натянутой оболочки FRP достигли значительного увеличения осевой силы, сжимающие осевые деформации, а поглощение энергии; форма модифицированные прямоугольные членов сжатие аспект отношений 2:1 и 3:1 достигнуто умеренное увеличение осевой силы.

Ключевые слова: колонны, лишение свободы; экспансивных-бетона; posttensioning; растяжения.

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

ВВЕДЕНИЕ

Армированных волокном полимера (FRP) композиционных материалов были использованы для улучшения бетонная колонна осевой потенциал прочности, пластичности перемещения, или обоих. FRP композитных куртки обеспечивают эффективную боковую удержания круговых сечений, если они созданы правильно. FRP заключения, однако, гораздо менее эффективным для повышения осевой силы квадратного и прямоугольного сечения, как это наблюдалось в тестах (Рошетт и Лабошьер 2000; Pessiki и др.. 2001). Концентрация напряжений в 90-градусные углы и отсутствие заключения в плоской стороны квадратных или прямоугольных секций привести к снижению эффективности заключения. Наличие стали связей ограничивает возможности округления углу радиуса в существующих квадратных или прямоугольных колонн. Нижняя FRP заключения эффективности результатов в смягчении поведения квадратных или прямоугольных секций, высокой прочности композиционных материалов FRP не в полной мере использовать и FRP сложных разрывов преждевременно. Даже тогда, когда FRP заключения квадратных или прямоугольных секций результаты в умеренных повышения прочности, однако, значительное увеличение осевой деформации потенциала можно наблюдать, как показано в настоящем испытаний и те и другие исследователи (Lam и Дэн 2003).

Кроме того, FRP заключение является эффективным средством увеличения перемещения пластичности квадратных колонн для сейсмических укрепления (Pantelides и др.. 1999; Е. и др.. 2003) ..

Один из способов повышения эффективности FRPconfined квадратных или прямоугольных колонн является выполнение shapemodification сечения на эллиптическую, овальная или круглого сечения. В этом исследовании, сборные круговой или эллиптической FRP композитный корпус используется как оставаться в недрах опалубки для литья дополнительные широкие конкретные цемент вокруг квадратной или прямоугольной части сжатие, соответственно. При широких конкретные цемента используется внутри корпуса FRP сборных, его расширение сдерживается корпуса FRP; композитных FRP подчеркивается в напряженности, создавая таким образом пост-эффект натяжения, который ограничивается первоначальной конкретные, а также широкие конкретные цемента и таким образом, увеличивает эффективность удержания. Кроме того, широкие конкретные цемента оказывает радиальных предварительного напряжения сжатия на оригинальном конкретные ядро на сжатие.

Экспансивного цемента состоит из портландцемента и кальциево-sulfoaluminate ангидрита компонент, который вызывает расширение гидратации. Клейн и др.. (1961) изучали свойства экспансивных цемента для химической предварительного напряжения. Факторы, влияющие на величину и скорость реакции включают обширный химический состав компонентов, пропорции этих двух компонентов в общем цементирующий материал, богатство смеси, условия лечения, степень сдержанности. Бенуска и др.. (1971) дополнительно изучить лечебное действие на расширение и механического поведения широкие конкретные цемента. Экспансивного бетона является эффективным для сборных элементов, в которых оптимальное количество необходимых предварительное напряжение было относительно низким.

Экспериментальной программы был проведен для изучения изменения формы квадратные и прямоугольные сжатия членов только с композитами FRP; углерода fiberreinforced полимера (углепластика) системы и стекла из армированных волокном полимера (GFRP) системы были использованы. Форма изменения проводилось при помощи сборных FRP композитных оболочек с экспансивной конкретные цемента. Результаты тестирования представлены в отношении отказов и напряженно-деформированное поведение; сопоставлений между формой модифицированных образцов с posttensioned FRP композитных оболочек и образцов связанных FRP композитных куртки. Конфайнмента понятия вводятся для развития аналитической модели напряженно-деформированного из волокнита только бетон.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Сосредоточение конкретным применением изменения формы квадратные и прямоугольные членов использованием сжатия после натянутый FRP композитных оболочек с экспансивной конкретные цемента исследованы. Опубликовать натяжение FRP композитных оболочек уменьшает угол эффектов и повышает эффективность заключения. Квадратные и прямоугольные разделы были внесены изменения в круговые и эллиптические разделы, соответственно, а затем были протестированы в соответствии сжимающей нагрузки. Осевая прочность на сжатие, осевое сжимающее напряжение, и поглощение энергии были повышены существенно для сжатия членов с квадратным сечением только с пост-натянутой FRP композитных оболочек. Метод изменения формы использования после натянутый FRP оболочек Преимущество использования после натянутый FRP корпуса, опалубка пребывания в месте.

Экспериментальных наблюдений

Образцы

Изучение FRP-ограниченных конкретных членов сжатия, использующих труд закабаленных FRP куртки и жакеты с пост-натянутой оболочки FRP была проведена (Ян 2005). В настоящей работе экспериментальных данных и заключение концепции нуждаются в разработке аналитической модели напряженно-деформированного из волокнита только конкретные представлены. Эксперименты включены три группы образцов: S, R2, R3, S обозначает серию квадратных образцы; R2 и R3 обозначают две серии образцов с прямоугольным сечением пропорции 2:1 и 3:1, соответственно. Все образцы были 914 мм (36 дюйма) высокого и не продольные или поперечные арматуры была представлена, причем матчи с другими исследовательскими программами, а худшем случае. Методы для объединения удержания из стальных обручей и FRP композитных куртки имеющиеся (Е. и др.. 2003). Вклад продольной арматуры для осевой силы могут быть включены в дизайне с использованием наложения или с помощью метода конечных элементов с использованием волоконно элементов (Pantelides и др..

Каждая группа включает неограниченный (базовый уровень) образца, две особи с оригинальной разделе ограничена связанных углепластика и композитных GFRP куртки, а две формы модифицированных образцов построена с использованием сборных углепластика или GFRP оболочек с экспансивной конкретные цемента. В таблице 1 приведены подробности образцов без изменения формы и 2 приведены детали формы модифицированных образцов. В первой части идентификационный код раздела (квадратной или прямоугольной формы) и кросс-секционных пропорции (2:1 или 3:1), вторая типа FRP композитный (углепластика или GFRP) и числа слоев (два или шесть). В третьей части кода, формы модифицированных образцов с экспансивной конкретные цемента обозначается как E, а 0 означает не изменения формы для образцов с оригинальной разделе квадратной или прямоугольной формы. Все образцы с оригинальным разделе квадратной или прямоугольной формы был угловой радиус 19 мм (3 / 4 дюйма). Прямоугольные образцы shapemodified на эллиптической сечения была несколько иной окончательный поперечные размеры по их высоте из-за строительства вариации ..

Рисунок 1 показывает процесс создания формы модифицированных образцов использования после натянутый FRP снарядов. Из первоначальных членов сжатия первых ролях, как показано на рис. 1 (а). Впоследствии корпуса FRP построен с использованием опалубки с волокнами в поперечном направлении, и вылечить, как показано на рис. 1 (б). Корпуса FRP затем разрезают в вертикальном направлении на две половины цилиндров, как показано на рис. 1 (с). Два баллоны из композитных материалов FRP половины расположены вокруг на сжатие и коленях сращиваются с использованием непрерывного FRP композитных полос волокон в поперечном направлении, как показано на рис. 1 (г). Ширина поперечной FRP композитного соединения коленях полоски 305 мм (12 дюймов) с каждой стороны, дополнительные FRP композитных слоев размещаются с волокон в поперечном направлении, и вылечить, чтобы завершить общее число FRP композитных слоев требуется. Широкие конкретные цемента потом бросили в разрыв между первоначальными конкретных членов сжатия и FRP оболочки, как показано на рис. 1 (е). Минимальный размер зазора 6 мм (1 / 4 дюйма) между первоначальным членом сжатия и FRP корпуса был использован в опалубку для облегчения потока, которая была заполнена в процессе литья.

Для образцов построена в лаборатории, широкие конкретные цемент был заполнен сверху, но и в области применения следует закачивается снизу чтобы свести к минимуму образование воздушных зазоров. Наконец, вес был помещен в верхней части образца, как показано на рис. 1 (F), чтобы минимизировать экспансии в вертикальном направлении и способствовать расширению в поперечном направлении. В области, это может быть достигнуто с помощью специальной опалубки удержать вертикального расширения. Широкие конкретные цемент был излечен, по крайней мере 60 дней и был проверен с тензодатчиков наносится на корпус FRP. Изменение сечения квадратных образцов круговых и прямоугольных образцов эллиптической; сечения пропорции изменение раздел был близок к оригиналу до изменения формы ..

Свойства материалов

Бетон-Two конкретных видов были использованы регулярные конкретные и широкие конкретные цемента. Регулярные бетона с 28-дневной прочности на сжатие 15 МПа (2175 фунтов на квадратный дюйм) был использован для приведения экземпляры, квадратного и прямоугольного сечений, низкая сила дизайна из-за ограничений испытательного оборудования. Низкая прочность бетона, однако, иногда может быть найден в старых строительства требует восстановления (FEMA 356 2000, и др. Ilki. 2004); эффективность удержания lowstrength бетона куртки FRP более выраженными. Экспансивного бетона была использована для выполнения изменения формы. Экспансивный цемент использовался тип цемента K и тип компонента K. Два основных компонентов типа цемента и типа K K компонента являются кальций sulfoaluminate и гипса или сульфата кальция. Причина расширения является формирование эттрингит кристаллы, образующиеся в результате гидратации две компоненты. Когда расширение сдерживается FRP композитный корпус, широкие конкретные цемента вызывает растягивающие напряжения на корпусе FRP, которые вызывают после натяжения.

Кроме того, радиальные предварительное сжатие напряжения, оказываемого на оригинальные конкретные квадратные или прямоугольные сечения. Смеси дизайн для экспансивных конкретные цемента указано в таблице 3. 28-дневный прочность на сжатие экспансивных конкретные цемента 10 МПа (1450 фунтов на квадратный дюйм). Смеси дизайн был создан после испытаний с различными соотношениями для экспансивных портланд цемента (Pantelides и др.. 2004) ..

FRP композиты FRP-Two составных систем были использованы для удержания сжатия членов. Один из них был высокопрочных однонаправленные ткани из углеродного волокна с эпоксидной смолой и других было однонаправленным предварительно пропитанной стеклоткани с уретановые смолы. Оба FRP составных систем были вылечены при комнатной температуре. Механические свойства определяются из испытания на растяжение купона (12 углепластика и 12 GFRP купоны) в ASTM D 3039 (2000) приведены в таблице 4; свойствами на основе брутто-ламинат области методом 440.2R ACI (ACI Комитет 440 2002).

Первоначальный деформации после натянутый поперечных волокон в FRP композитных оболочек

Тензометры, прикрепленный к внешней стороне FRP композитный корпус по периметру на midheight образцов, измеренные расширение композитных FRP в поперечном направлении, во время отверждения широкие конкретные цемента. Среднее значение измеряемой деформации считался деформации поперечных волокон. Рисунок 2 показывает, поперечные волокна нагрузку на корпус FRP в зависимости от времени, начиная после литья широкие конкретные цемента. Поперечной деформации волокна подходили величиной постоянной в течение 60 дней, а эта величина определяется как первоначальный пост-натянутой поперечной деформации волокна из-за широких бетона Первоначальный пост-натянутой поперечной деформации волокна ^ к югу J ^ к малой оси D ^ J ^ к югу. Из проведенных опытов (Ян 2005), эмпирическая связь между

... (1)

, где для корпусов с двух слоев углепластика композитных C ^ 1 к югу = 0,0020, а для оболочек с шестью слоями GFRP композитных C ^ 1 к югу = 0,0025; значение константы с ^ 1 ^ к югу является существенным зависимым и уменьшается с ростом модуль упругости композитного FRP. Восемь точек данных были использованы для создания эмпирической формуле. (1), которая касается пропорций сечения на степень расширения вызванных широкие конкретные цемента.

Циркуляр снарядов от площади разделы достигли высоких разложения по поперечной деформации волокна в то время как эллиптические оболочки из прямоугольных секций с самым высоким пропорции были маленькие расширения, как показано на рис. 2. GFRP снарядов достигли более высоких поперечных деформаций волокна по сравнению с углепластика снарядов. Из испытаний, проведенных на стандартных бетонных цилиндров, после первоначального натянутый волокна поперечной деформации от 15 до 20% от конечной FRP растяжения было достаточно, чтобы обеспечить эффективное после натяжения FPP композитных оболочек (Pantelides и др.. 2004); смеси, указанной в таблице 3, приведшие к первоначальной после натянутый поперечной деформации волокна был также использован для крупномасштабных образцов.

Загрузка и приборы

Испытания проводились с использованием 8,9 MN (2000 KIPS) привода, все образцы были подвергнуты монотонной одноосного нагружения, при перемещении управления с постоянной скоростью 1,3 мм (0,05 дюйма) в минуту до отказа. Два линейных дифференциальных переменной преобразователей (LVDTs) были установлены параллельно оси на сжатие для измерения осевой деформации сжатия, несколько датчиков деформации измеряется поперечной деформации волокна в поперечном окружности сечения. Для квадратных и прямоугольных образцов, четыре дополнительных LVDTs были использованы для оценки общего уровня поперечной деформации по бокам на сжатие при midheight. Образца установки и конфигурации LVDTs и тензодатчиков, показаны на рис. 3.

Отказов И СТРЕСС-деформаций

Несоблюдение режима

Для квадратных или прямоугольных членов сжатия только с композитного связанных FRP куртки, отказ начинается с конкретных дробления следует перелом куртку FRP; FRP композитных переломов появился на углу в области вблизи midheight. Конкретные конуса наблюдается после удаления куртку FRP. Отказ был хрупким, как показано на рис. 4 (а), из-за концентрации напряжений в углах и неэффективным заключения на четыре лица сечения от углов.

Несоблюдение формы модифицированных образцов с пост-натянутой оболочки FRP проявилось в разрушении оболочек FRP первых, после растрескивания широкие конкретные цемента и бетона ядра. FRP разрушения распространяется на всю высоту на сжатие, показывая широкое участие корпуса FRP в заключении. В конце теста, большинство образцов остались в один кусок, как показано на рис. 4 (б) и сдвига и сжатия трещины наблюдались обширные конкретные цемента. Образцы с пост-натянутой оболочки FRP достигли конечной выше осевой силы по сравнению с образцами с FRP связанных куртки, демонстрируя эффективность после натянутой оболочки FRP; образцов с большей пропорции достигла нижней осевой силы.

Напряженно-деформированное ответ

FRP-ограниченных конкретных сжатия членов выставку или закалки или размягчения поведение, как показано на рис. 5. Это разделение было использовано в прошлом другими исследователями (Рошетт и Лабошьер 2000; Лам и Дэн 2003). Эффективно только конкретные сжатия членов выставки закалки; напряженно-деформированного параметров: п '^ к югу сс = осевой силы и 5 (а). Для сжатия членов с пост-пик размягчения поведения, которые являются умеренно или слегка ограничить, как это показано на рис. 5 (б), е '^ к югу у.е. = конечной осевое напряжение, и

6 представлена осевой ответ напряженно-деформированного базовых образцов, образцы только с композитного углепластика связанных куртки, и образцы с пост-натянутой углепластика композитных оболочек. Углепластика-размерных связанных квадратных образца S-C2-0 показали ограниченные поведение закалки. Углепластика-размерных связанных прямоугольные образцы R2-C2-0 и R3-C2-0 продемонстрировали размягчения поведения, снижение осевой стресса наблюдалось после первоначальной осевой силы была достигнута и степень размягчения возрастает с пропорций. Для shapemodified образцов после натяжения, напряженно-деформированного кривые восходящими ветвями. Из-за ограниченности пространства, кривые деформационного упрочнения образцов GFRP не представлены. Полное описание напряженно-деформированное поведение всех образцов, испытанных можно найти в другом месте (Янь 2005).

Для характеристики напряженно-деформированное поведение FRP-ограниченных конкретных членов сжатия, прочность и деформации параметров и пластичности коэффициент Пластичности соотношение используется для оценки эффективности FRP-только конкретные и рассчитывается как отношение общей площади под кривой деформации в зоне, ограниченной склоне первоначального упругой жесткости и пластиковые плато (Рошетт и Лабошьер 2000). Для образцов с упрочнением поведения, пластиковые плато проходит через неограниченном прочности бетона е '^ к югу соре. Для образцов со смягчающими поведения, пластиковые плато проходит через пик осевой силы F '^ ^ к югу вв. Таблица 5 дает объемное соотношение к югу J, INI ^ и поперечной деформации волокна в связи с тем

Как видно из таблицы 5 и рис. 6, которые формируют модифицированных образцов со снарядами FRP и экспансивный бетона предлагают значительное увеличение осевой прочности и пластичности соотношения, связанные с поглощением энергии, по сравнению с образцами, ограниченном связанных куртки FRP. Уровень улучшения зависит от пропорции сечения. Из рис. 6 (а), улучшение имеет большое значение для квадратных сжатие S-C2-E-форму изменить круглого сечения. Улучшение было менее значительным для формы модифицированные прямоугольные член сжатие соотношении 3:1 аспект R3-C2-E, как показано на рис. 6 (с). Эффективности изменения формы с экспансивной конкретные цемента снижается как в разделе "становится плоским эллипса. Конфайнмента эффективность может быть значительно увеличена за счет уменьшения пропорции в виде изменения формы, чтобы овальные или круглого сечения. Уровень улучшения зависит также от прочности при сжатии исходной бетона (Ilki и др.. 2004). Несколько более высокий уровень улучшения показано в настоящем результатов из-за низкой прочности бетона используются.

По сравнению с образцами только с связанного куртки FRP, формы модифицированных квадратных членов сжатия с пост-натянутой оболочки FRP, достигнутый в среднем увеличение на 90% в осевой силы и 110% в поглощение энергии. Форма модифицированные прямоугольные членов сжатия с форматным соотношением 3:1 достигнут, в среднем, увеличилась всего на 10% в осевой силы и 70% в поглощении энергии ..

Поперечной деформации поведения образцов с экспансивной конкретные цемента и пост-натянутой FRP снаряды отличаются от тех, кто связан FRP куртки на регулярной бетона. В качестве иллюстрации осевых напряжений по сравнению с осевой и поперечной деформации отношений представлены на рис. 7 для пост-натянутой образцов S-C2-E, а на рис. 8 образцов для S-C2-0 с связанного куртки FRP. Как показано на рис. 7 для образцов S-C2-E, после первоначального натянутый поперечной деформации волокна оболочки производства цемента широкие конкретные до начала испытаний, показано в таблице 5. Существует точка поворота, после чего волокна поперечной деформации увеличивается с крутого склона на провал. Для квадратных или прямоугольных секций, распределение поперечной деформации по сечению не является единообразной. Рисунок 8 показывает, напряженно-деформированное поведение образцов S-C2-0. В левой части диаграммы показаны осевое напряжение по сравнению с поперечной деформации измеряется LVDTs, поперечной деформации волокна в середине участка стороны, и поперечной деформации волокна на углу.

Поперечная деформация волокна локальной деформации измеряется тензорезисторов на обложке FRP, как показано на рис. 3. Ясно, что S-образцов C2-0 на рис. 8 показывает поведение билинейной закалки, но с умеренным склон после поворота по сравнению с формой модифицированных образцов S-C2-E на рис. 7. Поперечной деформации волокна на углу ниже, чем в середине стороне, потому что FRP заключения на углу более эффективно, чем в середине стороны, и конкретные расширения на углах будет надежно удерживаться. На рисунке 8 показано, что поперечная деформация измеряется LVDTs росли очень быстро, поперечной деформации волокна увеличилось медленно, со слоем штамм, на углу с наименьшей расти. Это наблюдение показывает, что конкретные вошел в фазу размягчения после пика осевое напряжение, пиджака FRP не может обеспечить достаточно заключения в конкретных внутри, так что конкретные расширения в поперечном направлении, быстро увеличить ..

ПАРАМЕТРЫ FRP В МЕСТАХ ЛИШЕНИЯ СВОБОДЫ

Конфайнмента концепции разработаны для различных типов FRP заключения, в том числе связанных FRP композитных куртки и пост-натянутой FRP композитных оболочек, на разработку аналитической модели удержания растяжения.

FRP удерживающего напряжения

Для FRP-ограниченных конкретных членов сжатие связанных куртки FRP или после натянутый FRP снарядов, общее выражение для FRP удерживающего напряжения F ^ ^ л к югу предлагается

... (2)

где А равно фактором удержания эффективности. Для связанных FRP куртки K = K ^ Ь к югу, для пост-натянутой FRP снарядов к = к ^ к югу р; FRP композитных и Для связанных куртки FRP, к югу ^ Ь можно представить в виде

К югу ^ б = югу K ^ S ^ (3)

к югу, где K ^ S ^ равна фактор формы, которая определяется как отношение фактически ограничивается сечения бетонной площадке ^ с ^ к югу, к общей площади поперечного сечения ^ ^ т к югу. Район к югу ^ с ^ определяется с помощью теории с archingeffect сегмент второго порядка параболы развернулась между закругленными углами поперечного сечения, как показано на рис. 9; югу K ^ S ^ определяется из угловой радиус в сторону соотношение длины и сечения пропорции. Для квадратных членов сжатия

... (4)

где Ь равна площади крест стороне секции и г равна угловой радиус. Для прямоугольных членов сжатия

... (5)

где равна по длинной стороне и б равна короткой стороне прямоугольного сечения.

Испытания доказали эффективность из-за изменения формы пост-натяжения оболочек FRP; заключения FRP коэффициент эффективности югу К ^ р счетов для эффекта после натяжения. По уровню химического после натяжения, используемые в данном исследовании, к югу ^ р находится в диапазоне от 1,70 до 2,1 и в среднем 1,90 за фигура изменение сжатия членам корпуса FRP круглого сечения. Для корпуса FRP эллиптического сечения, эмпирические соотношения для K ^ югу р предлагается в качестве (Pantelides и др.. 2004)

... (6)

Эффективный коэффициент удержания

Конечная FRP удерживающего напряжения F ^ ^ лу югу получается, когда напряжение в рубашке или FRP FRP оболочки достигает своего предельного значения

... (7)

В настоящее время испытания, Одним из факторов эффективности куртка K ^ ^ к югу

... (8)

Для связанных FRP куртки, к югу Из уравнения. (7) и (8), Р ^ ^ лу к югу можно записать в виде

... (9)

Коэффициент эффективности куртка K ^ ^ к югу Распределение поперечных деформаций волокна по окружности кругового куртка форме, в то время как неравномерность поперечных деформаций волокна наблюдается в некруговых куртки, как показано на рис. 8. Для квадратного и прямоугольного сечения, к югу ^ ^ В настоящее время испытания, эмпирические соотношения для K ^ ^ к югу

... (10)

Для прямоугольных членов сжатие связанных куртки FRP, к югу ^ ^

... (11)

По форме модифицированного сжатия членам posttensioned оболочек FRP, FRP композитных уже в напряжении до применения осевой нагрузки, а к югу К ^ ^ Рис. 7 и 8. На основе этого исследования, к югу ^ ^ Для эллиптических оболочек FRP с пост-натяжения, к югу ^ ^

... (12)

Эффективный коэффициент удержания е ^ ^ к югу лу / ж '^ к югу соре определяется как отношение конечной FRP удерживающего давление F ^ ^ лу к югу на неограниченном прочности бетона е' ^ ^ сотрудничества к югу, и указанием максимально ограничивая давление предоставляемый пиджак или FRP FRP оболочки. По форме модифицированного сжатия членов, е '^ к югу соре относится к среднему неограниченном прочности бетона на изменение сечения. Эффективный коэффициент удержания непосредственно связана с конечной осевой силы, потому что она включает в себя воздействие фактора формы и куртку, которые влияют на эффективность удержания жесткости. Эффективный коэффициент удержания также свидетельствует о напряженно-деформированного. На рисунке 10 показана нормированная осевой силы F '^ ^ к югу см / ж' ^ ^ к югу сотрудничества по сравнению с эффективным соотношением заключении экспериментальные результаты, полученные в этом исследовании (Pantelides и др.. 2004). Результаты теста, Рошетт и Лабошьер (2000) и др. Pessiki. (2001), включены также увеличить базу данных. Граница между образцами с упрочнением поведения и тех, кто смягчение происходит на эффективное удержание FRP равное 0,2.

Это подтверждается на рис. 11, что свидетельствует о FRP-компрессии членам эффективный коэффициент удержания меньше, чем 0,2 (образцы 1 и 2 на рис. 10) показывают, смягчение поведения и тех, кто эффективный коэффициент удержания больше 0,2 (образцы 3 и 4 на рис. 10) поведение показать закалки. Другие исследователи, в том числе и Дэн Лам (2003), предлагаем различные значения для этого порога, однако, стоимость зависит от экспериментальной базы, в том числе прочности бетона, образец размеров, FRP свойств композитных материалов. Это пороговое значение должно быть проверена в будущих исследованиях ..

Смягчение коэффициент

Из-за эффекта фактор формы, несколько квадратных или прямоугольных образцов связанных FRP куртки в этом исследовании выставки размягчения поведение, как показано на рис. 6, где конечная осевых напряжений е '^ ^ к югу кубометров меньше, чем осевой силы F' ^ ^ к югу куб.см, как они определены на рис. 5 (б). Размягчения коэффициент, определяемый как отношение е '^ ^ к югу у.е. / ж' ^ ^ к югу см меньше, чем 1,0 для образцов со смягчающими поведения. Рис 12 представлены результаты для образцов со смягчающими поведения в этом исследовании; эмпирическое соотношение между коэффициентом размягчения и эффективного удержания соотношение

... (13)

Уравнений представлены для заключения эффективности используются в развитии аналитического заключения напряженно-деформированного модели в сопроводительном документе.

ВЫВОДЫ

Форма изменения использованием сборных FRP композитных оболочек после натянут с экспансивной бетона изменения формы сечения и устраняет регионах с неэффективным заключения для квадратных и прямоугольных конкретных членов сжатия. Выше осевой сжимающей силы и энергии поглощения наблюдались shapemodified квадратного и прямоугольного сжатия членов с пост-натянутой оболочки FRP по сравнению с использованием только члены связаны FRP куртки с одинаковым числом FRP композитных слоев. Изменения формы метод может превратить напряженно-деформированное поведение легко или умеренно FRP-размерных квадратной или прямоугольной формы членов сжатия от размягчения к укреплению и таким образом позволит сжатие для достижения более высокой производительности.

Первоначальный пост-натянутой поперечной деформации волокна от химических после натяжения от 15 до 20% от конечной FRP растяжения является удовлетворительным для улучшения заключения. Эффективности изменения формы во многом зависит от пропорции изменение сечения. Форма модифицированные квадратных членов сжатия с пост-натянутой оболочки FRP достигнуто значительное увеличение осевой силы и поглощение энергии. Форма модифицированные прямоугольные членов сжатия с пропорции 2:1 и 3:1 достигнуто незначительное увеличение. Сжатие членов с первоначальных квадратного сечения только с пост-натянутой оболочки FRP достигли высшего осевой сжимающей потенциала деформации, чем связан FRP куртки. Эти результаты являются репрезентативными для конкретных использоваться, который имеет низкую прочность на сжатие. Хотя данные других тестов в литературе были использованы при разработке эмпирических уравнений, решения должны быть использованы в их применении для бетонов разной силы.

Эффективный коэффициент удержания была разработана с целью учета различных типов заключения FRP, в том числе влияние геометрии, метод обертывания, FRP куртку эффективности, а также пост-эффект натяжения для образцов с пост-натянутой оболочки FRP. Эффективный коэффициент заключения была также использована различать размягчения и упрочнения поведение FRP-ограниченных конкретных образцов либо связанных куртки FRP или после натянутый FRP снарядов. Значение, используемое для различия между размягчения и закалки зависит от прочности бетона, образец размера и FRP свойств композитных материалов и должна быть проверена в будущих исследованиях.

Метод изменения формы использования после натянутый FRP снаряды могут быть реализованы с преимуществом построения FRP оболочек покинуть сайт, производят их сборку на месте, и использовать их в качестве проживания в месте опалубки, которая приведет к экономическим выгодам. Хотя в настоящем экспериментальном исследовании подчеркивается FRP заключения обычного конкретных членов сжатия, результаты могут быть применены к железобетонных колонн, комбинируя воздействия FRP составной арматуры и арматуры. Устойчивость сжатого продольной арматуры и ее влияние на куртке FRP также должны быть рассмотрены. Исследования на полномасштабную железобетонных колонн с пост-натянутой оболочки FRP в осевых нагрузок и моделирования сейсмических боковых сил должно осуществляться продлить результаты настоящего исследования.

Авторы

Авторы признают, финансовую поддержку, оказанную Юта Департамента транспорта, вклад FRP композиционных материалов Sika и воздуху Логистика и вклад типа цемента и K Компонент от CTS компании. Авторы хотели бы поблагодарить рецензентов за их конструктивные замечания.

Нотация

^ К югу с = эффективно только площадь поперечного сечения

^ К югу т = общая площадь поперечного сечения

= длина длинной стороне прямоугольного сечения

B ^ югу J = длина большой оси эллиптических разделе

б = длина короткой стороне прямоугольного сечения

с ^ 1 к югу = коэффициент для первоначального после натянутый поперечной деформации волокна

D ^ к югу J = длина малой оси эллиптической разделе

E ^ югу J = модуль упругости FRP композитных

е '^ к югу сс = осевой силы FRP-только конкретные

е '^ ^ к югу см / ж' ^ к югу сотрудничества = нормированные осевой силы

е '^ к югу сотрудничества = неограниченном прочности бетона

е '^ к югу у.е. = конечной осевого напряжения FRP-размерных конкретные со смягчающими поведение

е '^ ^ к югу у.е. / ж' ^ к югу сс = коэффициент размягчения

F ^ югу л = FRP удерживающего напряжения

F ^ югу лу = конечной FRP удерживающего напряжения

е ^ ^ к югу лу / ж '^ к югу сотрудничества = эффективный коэффициент удержания

к = коэффициент эффективности для удержания куртки FRP

К югу ^ б = заключения коэффициент эффективности для связанных куртки FRP

К ^ к югу р = заключения коэффициент эффективности для пост-натянутой оболочки FRP

К югу ^ ы = формой поперечного сечения фактор

К ^ к югу

К ^ к югу

К ^ к югу

г = угол радиус прямоугольного или квадратного сечения

Ссылки

ACI Комитет 440, 2002, "Проектирование и строительство Внешне Таможенный системы FRP для укрепления бетонных конструкций (ACI 440.2R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 45 с.

ASTM D 3039 / D 3039M-00e1, 2000, "Стандартный метод испытаний для прочностных характеристик полимерной матрицы композиционных материалов", ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 13 с.

Бенуска, KL; Бертеро В.В., Поливка, М., 1971, "Self-напряженного бетона для сборных строительство" PCI Journal, март-апрель 1971, с. 72-84.

356 ФЕМА, 2000 ", Prestandard и комментарии для сейсмических реабилитации зданий и сооружений", Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям, Вашингтон, округ Колумбия, 483 с.

Ilki, A.; Kumbasar, Н., и Koc В., 2004, "Low прочности бетона членов Внешне замкнутых с FRP бюллетени," Проектирование зданий и сооружений и механики, V. 18, № 2, с. 167-194.

Клейн, A.; Карби, T.; и Поливка, М., 1961, "Свойства Экспансивного Цемент для химической предварительного напряжения", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 58, № 1, июль 1961, с. 59-82.

Лам, L., и Дэн, JG, 2003, "Дизайн-ориентированной напряженно-деформированного модель FRP-Бетон в замкнутых прямоугольных колонн," Журнал армированных пластиков и композитов, В. 22, № 13, с. 1149-1186 .

Pantelides, CP; Gergely И., Ривели, Л. Д., а также Volnyy, В. А., 1999, "Модернизация R / C с моста Пир углепластика Расширенный композиты" Журнал строительной техники, ASCE, В. 125, № 10, стр. . 1094-1099.

Pantelides, CP, и Gergely, J., 2002, "Карбон-армированных волокном полимерные сейсмических Модернизация RC Бент-Бридж: Проектирование и in-situ проверки," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 6, № 1, с. 52-60.

Pantelides, CP; Ян, З. и Ривели, Л., 2004, "Shape Модификация замкнутых прямоугольных колонн с FRP композиты", Research Report CVEEN-04 / 4, Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет штата Юта, Солт-Лейк-Сити , Юта, декабрь 2004, 166 с.

Pessiki, S.; Харрис, KA; Кестнер, JT; Заузе, R.; и Ricles, JM, 2001, "Осевые Поведение железобетонных колонн с замкнутых Куртки FRP," Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 5, № 4, с. 237-245.

Рошетт, P., и Лабошьер П., 2000, "Осевые Тестирование прямоугольных замкнутых Колонка Модели с композиты" Журнал композиты для строительства, ASCE, Т. 4, № 3, с. 129-136.

Ян, З., 2005, "Shape Модификация замкнутых прямоугольных колонн с FRP композиты", диссертация, Университет штата Юта, Солт-Лейк-Сити, штат Юта, май, стр. 301.

Е. Л. П.; Zhang, K.; Чжао, SH и Фэн, П., 2003, "Экспериментальные исследования по сейсмическому усилению RC Колонны с обернутая углепластика листов", журнал "Строительство и строительные материалы, V. 17, с. 499 -506.

Zihan Ян является инженер Nishkian Menninger Консалтинг и инженеров-строителей, Сан-Франциско, штат Калифорния Он получил степень магистра из Центральной научно-исследовательский институт Строительство и Китайской Народной Республики, а также докторскую степень в Университете штата Юта, Солт-Лейк-Сити Юта. Его научные интересы включают в себя укрепление бетона армированных волокном полимерных композитов, структурные диагностики и восстановления железобетонных зданиях.

Входящие в состав МСА Крис П. Pantelides является профессором гражданской и экологической инженерии в Университете штата Юта. Он является членом комитетов МСА 341, сейсмостойкость железобетонных мостов; 369, сейсмическая ремонту и реконструкции; 374, основанным на показателях деятельности проектирование сейсмостойких зданий и сооружений бетона; 440, армированных полимерных Укрепление и совместных ACI-ASCE Комитет 352, суставы и Соединения в монолитных бетонных конструкций. Его исследовательские интересы включают проектирование сейсмостойких сооружений, оценка и восстановление железобетонных строительства и мостостроения.

Входящие в состав МСА Лоренс D. Ривели является профессором гражданской и экологической инженерии в Университете штата Юта. Его исследовательские интересы включают performancebased строительного проектирования и реконструкции существующих сооружений.