Бонд Характеристики Усиление высокопрочной стали

В настоящем документе кратко расследования, проведенного для изучения связей характеристик арматурной стали высокой прочности баров коммерческое название микрокомпозитной, многоукладность, деформируемых стали (MMFX). Целью исследования является изучение применимости ACI 318-02 уравнения и предлагаемой в настоящее время уравнения Цзо и Дарвина под залог поведение стальной арматуры для конкретных членов. Экспериментальные программы включены две фазы. Первый этап экспериментальной программы состояла тестирования четыре пучка на конец образцов армированных баров MMFX стали, а второй этап включал в себя тестирование восемь пучка соединения образцов армированных баров MMFX стали. Выбранные четыре фактора рассматриваются в этом исследовании были бар размер, уровень родов, связанных длины, и положение бар брошен. Связь поведение баров MMFX стали оказалась аналогичной с обычными Оценка 420 МПа (60 КСИ) стали до предела пропорциональности в 550 МПа (80 KSI). Прочность на MMFX существенно меняется растягивающие напряжения, разработанные в бар превышать предела пропорциональности.

Результаты испытаний показали, что оба ACI 318-02 уравнения и предлагаемого в настоящее время уравнения Цзо и Дарвин по облигациям, являются адекватными и в результате консервативного прогнозирования при низком уровне напряжения до 550 МПа (80 KSI). На высоких уровнях, однако, подчеркнуть, прогнозирования с использованием как уравнений unconservative из-за нелинейного поведения отношения MMFX растяжения. На основании ограниченного числа образцов считается в этом исследовании, изменения для обеих ACI 318-02 уравнения и Цзо и Дарвин предложено уравнение для прогнозирования связь сил за предел пропорциональности для MMFX стальной арматуры ..

Ключевые слова: связь; лишения свободы; изгиб; соединения; сталь; силы.

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

ВВЕДЕНИЕ

Бонд поведение арматурной стали бары конкретных является одним из наиболее важных механизмов, которые должны быть надлежащим образом спроектирована для обеспечения удовлетворительного выполнения железобетонных конструкций. Прочность и режим связи недостаточности зависит от многих факторов. Наиболее важными факторами являются толщина четкие конкретные крышки (нижней и / или боковой), открыто расстояние между баров, номинальным диаметром бар, заливки или разработки и соединения длина, количество поперечной арматуры и бетона на сжатие. Индивидуальный вклад этих факторов трудно отделить или количественно. Еще одним фактором, который влияет на прочность стержней глубина свежий бетон под панелью в процессе литья.

В целом, любое увеличение удержания бар окружающими бетона, и / или увеличения поперечного усиление прочности и сводит к минимуму расщепления. Конфайнмента в конкретных зависит от конкретных четких крышки (нижней и / или боковой) панели и расстояния. Повышение развития / сращивание длины арматурного проката увеличивает его прочность. Прочность при заданной длине, мобилизованных и конкретные поперечной арматуры, увеличивается по мере увеличения диаметра бар. Прочность стержней только поперечными увеличивает усиление с увеличением относительной площади ребра. Топ-литых брусков имеют более низкую прочность, чем снизу литой решеткой. Кроме того, прочность связи с увеличением конкретные прочность на сжатие для баров не ограничиваются поперечной арматуры примерно с 1 / 4 мощности прочности на сжатие ( Дополнительную прочность связи, предоставляемые поперечной арматуры, возрастает примерно в 3 / 4 мощности прочности на сжатие (

Заметим, что е '^ к югу с ^ ^ SUP 1 / 4 ^ было показано, обеспечить лучшую представленность эффект прочности бетона по облигациям, чем /' ^ к югу с ^ ^ SUP 1 / 2 ^. Эта точка признал МСА Комитет 408 и в МСА 318, который определяет верхний предел значения Р '^ к югу с ^ ^ SUP 1 / 2 ^ для использования в дизайне. Увеличение совокупного количества и силы приводит также к увеличению прочности. Более подробная информация о факторах, которые влияют на связь арматурной стали для бетона может быть найдено в МСА 408R-03,1.

Бонд характеристики обычных арматурной стали углерода и эпоксидным покрытием подкрепление конкретными тщательно исследовали многие исследователи SUP ^ 2-12 ^ и рассматривались с точки зрения развития связи и длины. Их экспериментальные результаты способствовали ACI Комитета 408 на базе "Бонд и развитию прямых арматуры в Tension" и были использованы при разработке текущих уравнений в обоих ACI 318-02 [13] и МСА 408R-03 [1], чтобы предсказать связь силы.

Экспериментальные исследования представлены в данной работе, направленных на изучение связи поведение высокопрочной стали (коммерческое название бара стали MMFX) и включить эффект бар размер, уровень удержания с поперечной арматуры, таможенные длины, и положение бар литые . Стали MMFX баров выставки превосходные механические свойства по сравнению с обычной арматурной стали, 14 и требования в отношении проведения деформации ребер размеры (длина, высота и частота вдоль полосы) такие же, как обычных стальных стержней и соответствует ASTM 1035-06 [ 15] и ASTM 615-04.16 действия таких новаторских арматуры и ее способности для передачи напряжения с окружающими через конкретные связи должны быть рассмотрены. Насколько известно авторам, очень мало информации о прочности арматурной стали высокой прочности. Таким образом, MMFX арматуры был рассмотрен доступ к базе данных и знаний о связи из высокопрочной стали для бетона и сравнить поведение обычных А615 Оценка 420 МПа (60 КСИ) углерода арматурной стали ..

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Типичные уравнений нормы проектирования попытка спрогнозировать необходимые связанных длины, которые приведут к податливость бар до разрушения сцепления. Важность проведения экспериментальных исследований по выявлению связи характеристик типовых высокой прочности арматурной стали бары бетоном чтобы обеспечить безопасное, надежное и эффективное использование этой стали. Данные, собранные при помощи двух независимых экспериментальных программ по сравнению с текущим ACI Code13 уравнения, а также предлагаемые уравнения Цзо Darwin12 и используется для прогнозирования связь силы (а длина связи)-го класса 420 МПа (60 КСИ) арматуры. Исследование представляет собой оценку и ограничения использования этих уравнений для доступных стальной арматуры MMFX. На основании ограниченных данных, приведенных в настоящем документе, предварительные модификации существующих уравнений сильной связи предлагается расширить их использование в MMFX стальной арматуры за предел пропорциональности.

Экспериментальная программа

Для баров MMFX стали приемлемыми для конкретных общин, ряд конструктивных и подробно характеристики должны быть определены, а также их основных механических характеристик, в том числе связь характеристик арматуры для железобетонных конструкций. Два экспериментальных программ было проведено изучение связи характеристик и развития длина стержней MMFX как напряжение изгиба арматуры для бетонных балок. Цель первой программы заключается в предоставлении предварительных результатов за связь силы MMFX к конкретным использованием пучка на конец образцов армированных MMFX стальной арматуры различных размеров. Для пучка на конец образцов, параметры Были рассмотрены адресной строке в процессе литья и количество поперечной арматуры ограничить связанных длины. Второй этап экспериментальной программы, представляет собой более глубокое исследование о связи свойств MMFX использованием крупномасштабных образцов луч-соединения. Для пучка соединения образцов, рассматриваемых параметров были размером бар и сращивание длины при максимальной постоянный момент региона ..

Механические свойства MMFX

Одноосном растяжении проводились с целью определения характеристик stressstrain MMFX стального проката (ASTM E 8-01 [17] и ASTM-370 97a18). Поведение во время тестирования контролировалась на 50 мм (2 дюйма) расчетная длина осевой механической экстензометры и тензодатчиков, установленных в середины длины баров. Для сравнения, напряжение испытания были проведены на № 19 (№ 6) Оценка обычных 420 МПа (60 КСИ) стальной арматуры с номинальным диаметром 19,1 мм (0,75 дюйма), как показано на рис. 1. Более подробную информацию можно найти в Эль-Хача и Rizkalla.19, 20 модуля Юнга упругости, E, для стали MMFX определяется как наклон линейных упругих часть напряженно-деформированного curve21 составляла 200 ^ МПа (29 Как показано на рис. 1, стали MMFX не имеет определенного предела текучести и не имеет уступая плато. По этой причине, 0,2% был нейтрализован method21 был использован для определения текучести е ^ у ^ к югу.

0,2% был нейтрализован текучести был найден равным 827 МПа (120 КСИ) для № 19 и № 25 (№ 6 и № 8) баров и 793 МПа (115 KSI) за № 13 (№ 4 ) баром. Напряжение соответствует 0,2% был нейтрализован текучести MMFX была определена как 0,6%. Максимальной прочности MMFX, е ^ и ^ к югу, является 1227 МПа (178 КСИ) для № 19 и № 25 (№ 6 и № 8), и соответствующие деформации 6%. В № 13 (№ 4), однако, максимальная прочность на растяжение 1138 МПа (165 KSI) на напряжение 5%. Поведение стали MMFX является нелинейной за приносит до максимальной прочности достигнут, после чего произошло перетяжки, отражается уменьшение соответствующее напряжение инженерных и разрушения произошли на штамм 13% за № 13 (№ 4) , 20% за № 19 (№ 6), и 24% за № 25 (№ 8) стали бары ..

Фаза I: луч на конец образцов

В общей сложности четыре пучка на конец образцов с номинальной размерности 356 мм (14 дюймов) в ширину, 508 мм (20 дюйма) высокого и 2032 мм (80 дюймов) были протестированы. Конфигурация пучка был выбран для удовлетворения требований ASTM 944-99 [22] для сравнения прочности из арматуры к конкретным использованием пучка на конец образцов. Каждый конкретный луч был усилен один MMFX стальной прут в напряжении. Три луча каждого усилен один № 13 (№ 4) MMFX стальной прут (Балки B1, B2, B3 и), а четвертый один пучок с № 25 (№ 8) MMFX стальной прут (Beam B4). Все образцы имели снизу литых брусков, за исключением одного, который topcast баров (Beam B2). Связанных длины для № 13 (№ 4) MMFX стали бар был 356 мм (14 дюйма) (28 дБ) и длиной 864 мм (34 дюйма) (34D ^ подпункта Ь) была использована для № 25 (№ 8) MMFX стальной прут. Четыре № 25 (№ 8) Оценка 420 МПа (60 КСИ) деформированных стальных стержней были размещены в сторону напряженности пучка осуществлять силы натяжения вдоль debonded длины образцов. Сжатие укрепление было предоставлено два Нету

19 (№ 6) Оценка 420 МПа (60 КСИ) деформированных стальных стержней в каждом пучке. Shear укрепление состояло из двойного ноги закрытые стремена, № 10 (№ 3) Оценка 420 МПа (60 КСИ) деформированной стали баров в центре, к центру шагом 229 мм (9 дюймов), за исключением одного луча (Beam B3), который был усилен № 13 (№ 4) MMFX-центра к центру расстояние между стремена была 76 мм (3 дюйма)-исследование влияния лишения свободы по прочности. Чтобы избежать возможных конической провал, первая 102 мм (4 дюйма) стержня MMFX стали с бетонной поверхности в конце были загружены debonded помощью пластиковой трубки, как показано на рис. 2. Матрицы для испытания программы луч на конец образцов приведены в таблице 1. Подробная информация о тестовой системе, показаны на рис. 3 ..

Бар MMFX сталь была натянута помощью гидравлического домкрата, а также образец удерживается на месте с использованием стальных балок и высокопрочных стальных стержней Dywidag крепятся к полу в лаборатории, как показано на рис. 3. Применяется натяжения измерялась динамометр размещен на угон стороны пучка на конец образца. Three 6 мм (0,25 дюйма) датчики 120 Ом электрическое сопротивление деформации, установленный на таможенном поверхности каждого бара стали MMFX, были использованы для измерения деформации распределения по длине связанных бар, л ^ Ь к югу, на расстоянии л ^ к югу Ь / 6, л ^ к югу Ь / 2, и 5 л ^ к югу Ь / 6. 50 мм (2 дюйма) экстензометра был использован для измерения деформации несвязанных загружается (угон) конец бара стали MMFX. Как загружается и разгрузки (умерших) конец проскальзывания была измерена с помощью линейных дифференциальный трансформатор переменного (LVDT).

Пучка на конец образцы были отлиты с помощью обычной прочности бетона 41,4 МПа (6000 фунтов на квадратный дюйм), поставляемой на местный бетонный завод. Стандартные цилиндры 102 х 204 мм (4 х 8 дюймов) было подано в соответствии с ASTM C 31-00 ^ 23 ^ SUP с целью определения прочности при сжатии бетона. Цилиндры были вылечены в том же порядке, что и опытных образцов. Средний конкретные прочность на сжатие для каждого образца, измеренная в день тестирования с использованием трех цилиндров в соответствии с ASTM C 39-01, ^ ^ SUP 24 приведены в таблице 1.

Результаты пучка на конец образцов

Несоблюдение режима Балки-B1, B2, B3, и каждый усилен один № 13 (№ 4) MMFX стальной прут, не по разрыву бар MMFX. Как увеличить нагрузку, количество и ширину изгиб трещины развивались вдоль связанных длине полосы стали MMFX увеличилось. Расстояние между этими трещинами было примерно равно расстоянию между стремена. Никаких признаков разрушения сцепления были замечены в этих пучков. Был сделан вывод о том, что связанные длины были больше, чем длина развития, необходимых для разработки предел прочности бар на содержание заключения предоставляются на трех лучей. Для пучка усилен один № 25 (№ 8) MMFX стальной прут (Beam B4), продольной трещины, разработанные в бетонное перекрытие на загруженных конца и распространяется в сторону разгрузки конец образца вдоль стальной прут, с указанием типичный способ расщепления связи провал, как это показано на рис. 4. Чрезмерное увеличение ширины первой изгиб трещины вблизи загруженного конца не наблюдалось. Рисунок 5 показывает, растяжения и среднее напряжение связи, разработанные в бар MMFX стали луч B4 против скольжения измеряется в загружаются и выгружаются концах бара ..

Бонд распределения На рис 6 показано распределение напряжений в сцеплении и ^ ^ би югу на расстоянии х ^ ^ я к югу от загруженной конце вдоль связанных длине стержня MMFX стали для луча B1 на различных уровнях напряжения на основе линейного поведения в MMFX упругой области для определения напряжений F ^ ^ я к югу, что соответствует измеряется напряжение. Рисунок 6 была разработана следующим образом: на определенном уровне напряжения бар, соответствующие показания деформации вдоль связанных длина, измеряемая три тензодатчиков, были определены. Использование напряженно-деформированного кривой, полученной из механических свойств стали MMFX бар, соответствующий уровень стресса были получены для каждого показания тензометрических вдоль стержня. Эти значения напряжений линейно связаны предположении линейного распределения напряжений по длине связаны. На основании линейных предположение, напряжение связи между любыми двумя последовательными штаммов считается постоянным. Предполагая, нулевых значений для связи напряжений на обоих концах связаны длина стержня, среднее напряжение, связь между любыми двумя соседними датчиками штаммы были рассчитаны.

... (1)

Изучив все связи кривые распределения напряжений, ясно, что распределение напряжений в сцеплении характерны для поведения обычных стальных сообщил Лутц и Gergely25 и др. Azizinamini al.7, 26 стресс ниже предела текучести. Как индуцированных напряжений превысили предел текучести, форма кривой распределения напряжений связи стало существенно различаются с максимальными значениями ближе к концу загружен. Это может быть связано с нелинейного поведения напряженно-деформированное отношение MMFX, которые могут привести к чрезмерному удлинению ребра на этом высоком зоны напряжения баре недалеко от загруженной конца.

Оценка кабального длины резюме предсказал и экспериментальные результаты испытаний приведены в таблице 2. Фактические значения лишения свободы, определяется с использованием Цзо и Darwin12 (формула (4, c) или (4D)) и ACI 318-02 [13] (формула (11с)), как показано в таблице 2, опишите уровень заключения, представленные как бетона и поперечное армирование окружающих связанных длины. Таблица также показывает заключении параметра ограничения 4 и 2,5 указанных как Цзо и Darwin12 и МСА 318-02,13 соответственно. Видно, что уровень удержания пучков предусмотрено в B1, B2, B3 и были выше, чем ограничений. С другой стороны, фактический уровень удержания луча на B4 был меньше, чем лишение свободы ограничения указанного Цзо и Darwin12 и больше, чем один указанный ACI 318-02.13 Используя уравнение ACI, с более высоким уровнем заключения за ограничение уравнения, обеспечивает, как ожидается, консервативный прогноз облигационного длин MMFX в пучках B1, B2 и B4.

Экспериментальные и прогнозируемый коэффициент облигационного длина Цзо и Darwin12 и ACI 318-02 [13] уравнений приведены на рис. 7 и 8 соответственно. Результаты испытаний показали, что предсказания с использованием как консервативных уравнений помощью заключения ограничения каждого подхода. Результаты также показывают, что с использованием фактических уровней заключения, которые находятся вне указанных ограничений и при условии консервативной оценке, за исключением одного, при использовании ACI 318-02 [13] код уравнение для очень высокий уровень удержания в 6,4 Луч B3, где стремена были использованы каждые 76 мм (3 дюйма). Как удержания уровня, предусмотренного Луч B4 была в пределах указанных ограничений на Цзо и Darwin12 и МСА 318-02,13 обоих уравнений привели в более надежный прогноз связан длины № 25 (№ 8) MMFX стальной прут. Поскольку длина связанных предусмотренных № 13 (№ 4) MMFX стали бар больше, чем на требуемую длину развития, однако, применение обоих уравнений не могут быть четко рассмотрел ..

Чтобы удовлетворить заключения недостатки обоих Цзо и Darwin12 и ACI 318-02 [13] уравнений, второй этап экспериментальной программы включены пучка соединения образцов. Следует отметить, что испытания установки для луча конце образцов позволяет только поворота сечения без отклонения пучка в месте расположения связанных длины. Отклонение изгиба пучков моделируется пучком соединения образцов позволяет отклонения луча, которая уменьшает прочность на сращивания баров, а отклонения сил сращивания бар предпринять дополнительные внешние давления на дно бетонное перекрытие, в результате чего преждевременного выхода из строя сшивки. Такое поведение поддерживается Ferguson и Thompson.27

Фаза II: луч-соединения образцов

В общей сложности восемь крупномасштабных бетонных балок, армированных стальной арматуры MMFX сращиваются в середине пролета были протестированы. Четыре образцы каждого усилен двумя № 19 (№ 6) MMFX стальной прокат и другие четыре с одним № 25 (№ 8) стали MMFX бар. Пучка соединения образцы были разделены на четыре группы, как показано в таблице 3. Каждая группа состояла из двух образцов с одинаковыми размерами, но конкретные имеют различные суммы (одна или две) и размеров (№ 19 или № 25 [№ 6 или № 8]) арматура MMFX стали. Образцов в группы I и II представляют собой прямоугольные в сечении, тогда как в группах III и IV были Т-образного сечения. Сращивания длины варьировалась от одного образца к другому и колебалась от 305 до 1829 мм (от 1,0 до 6,0 м), как показано в таблице 3. Чтобы свести к минимуму влияние нагрузках на сращивания длины, расстояние между концом соединения длину и в центре нагрузку всегда было больше, чем 305 мм (1,0 кв.м). Для образцов армированных № 25 (№ 8) MMFX стальной арматуры, двойные ноги закрытые стремена были равномерно распределены по длине соединения обеспечивают необходимый уровень удержания вокруг сращивания баров.

Для предотвращения возможного преждевременного выхода из строя сдвиг, сдвиг подкрепление осуществляется с использованием № 10 (№ 3) Оценка 60 двойных ноги закрытые стремена с шагом 127 мм (5 дюймов) по сдвигу службы для всех протестированных образцов пучка. Сжатие укрепление было предоставлено два № 13 (две № 4) Оценка 420 МПа (60 КСИ) стальных стержней, как верхней арматуры. Изменение размеров пучка была выбрана для достижения различных уровней напряжения в баре сталь длина MMFX на провал. Дно и боковые крышки и конкретные поперечной расстояние между сращивания баров были постоянными для всех пучков усилен двумя № 19 (две № 6) баров MMFX стали. Выбранного значения 1.8d ^ Ь к югу, к югу 3D ^ б ^ ^ и 6d югу Ь, где г ^ к югу Ь является бар диаметре. Для пучков усилен один № 25 (№ 8) MMFX стальной прут, дно и боковые конкретные охватывает также постоянным при значениях 1.375d ^ Ь к югу и к югу 5д ^ Ь, соответственно. Таблица 3 показывает текущее измеренное размеров образцов после заливки ..

Матрицы для испытания тестовой программы пучка соединения показано в таблице 3. Первая буква пучка обозначение "B" означает луч, средний номер определяет размер бар-No. 19 и № 25 (№ 6 и № 8), тогда как последняя цифра представляет сращивания длина стержня в дюймах. Стандартных бетонных цилиндров, 102 х 204 мм (4 Цилиндры были вылечены в том же порядке, что и опытных образцов. Средний конкретные прочности при сжатии, определяется с помощью трех цилиндров в соответствии с ASTM C 39-01,24 в возрасте 28 дней была 41,8 МПа (6071 фунтов на квадратный дюйм). Таблица 4 показывает, бетона на сжатие сильные измеряемый в день тестирования.

Все лучи опертой загружен в четыре точки изгиба. Нагрузка применяться с использованием привода МТС работает в режиме перемещения контроля при постоянной скорости загрузки 1,07 мм / мин (0,042 дюйма / мин). Постоянной службы региона момент был 1829 и 2438 мм (6 и 8 футов) 4879 и 6096 мм (16 и 20 футов) в длину образцов, соответственно, как показано на рис. 9. Пучков приборами для измерения прогиба в середине пролета использованием LVDT. Два 6 мм (0,25 дюйма) датчики 120 Ом электрического сопротивления деформации были установлены на баров MMFX стали, по одной на каждой стороне соединения длины в постоянной зоне момент, чтобы измерить напряжение в баре. Бетонные деформация верхней поверхности балки образцов также измерялась с помощью потенциометра датчиков. Испытание установки и приборы пучка-соединения образцов показаны на рис. 9. Трещины были отмечены на пучок и трещины шириной была измерена с помощью компаратора трещины.

Результаты пучка соединения образцов

Несоблюдение режима-отказов все пучком соединения образцов расщепление провал связи. Это было связано с образованием обширных модель трещины вдоль соединения длины, как показано на рис. 10. Как приложенной нагрузки на пучках увеличился более изгиб трещины развивались и диагональных трещин, образовавшихся в рамках постоянной регионе момент в образцах прямоугольного поперечного сечения пучка. Все пучков усилен двумя № 19 (№ 6) MMFX стальной арматуры демонстрировал чрезмерное увеличение ширины основных изгиб трещины, образуются на концах соединения длина вместе с облигационным провал в результате продольного расщепления, , как показано на рис. 11. Рассеяние и скалывания бетона, связанных с неспособностью образцов армированных № 19 (№ 6) MMFX стальной арматуры из-за отсутствия поперечной арматуры, как показано на рис. 11.

Для пучков усилен один № 25 (№ 8) MMFX стальной прут с короткой длиной соединения показали чрезмерное расширение основных изгиб трещины на момент отказа, как показано на рис. 10 для луча B-8-24. Подобное поведение наблюдается в луч B-8-12. Для пучков с большой длины соединения, однако, нет значительного увеличения трещины было отмечено в связи с тем, как показано на рис. 12 для луча B-8-48. Подобное поведение наблюдается в луч B-8-72. Для образцов, армированных № 25 (№ 8) баров MMFX стали, неудача, содержащиеся в длину соединения, как показано на рис. 10 и 12. Растягивающие напряжения, возникающие в барах MMFX стали перед неудачей, рассчитанного с использованием анализа кривизны момент, приведены в таблице 4.

Оценка прочность соединения и длины

Экспериментальные результаты связи силу № 19 и № 25 (№ 6 и № 8) стали бары MMFX были сопоставлены с предсказаниями из уравнения предложенный Цзо и Darwin12 и ACI 318-02 [13] уравнение . Связь силы рассчитывали бар напряжения определяется с помощью экспериментальной кривой напряженно-деформированного стержня MMFX (рис. 1) за соответствующий измеряется напряжение чтении в бар, измеряемый тензодатчиков при баров MMFX стали.

Цзо и Darwin12 уравнению связи потенциала № 19 и № 25 (№ 6 и № 8) баров MMFX стали оценивали с использованием уравнение, предложенное Цзо и Дарвина, 12, как показано на рис. 13 и 14, соответственно. Результаты испытаний показали, что Цзо и Darwin12 уравнения при условии консервативного прогнозирования связи возможности № 19 (№ 6) MMFX стальной арматуры на напряжение до уровня пропорциональна силе 579 МПа (84 КСИ), и при условии непосредственной близости прогнозирования на облигацию потенциала № 25 (№ 8) MMFX стальной арматуры до пропорциональна силе 607 МПа (88 KSI). На более высоких уровнях, однако, подчеркнуть, уравнение в результате unconservative прогноз для № 19 и № 25 (№ 6 и № 8) баров MMFX стали. Результаты испытаний мнение, что есть необходимость изменить Цзо и Darwin12 уравнения включают высшего напряжения. Напряжение ограничения, накладываемого ACI 318-0213 на максимальный допустимый дизайн текучести 550 МПа из (80 КСИ) была выбрана в качестве верхней границы для использования уравнения Цзо и Darwin.12 Таким образом, изменение уравнение было предложено за уровень стресса на 550 МПа (80 KSI) ..

Бонд уравнений как правило, связаны бар напряжения, длины связей. Уравнение, предложенное Цзо и Darwin12 для прочности стержней не только с поперечной арматуры (T ^ подпункта б = T ^ C ^ к югу и к югу T ^ S ^ = 0), с точки зрения связи T ^ силу подпункта б ^ как и в случае пучков B6-12, B6-24, B6-36, и В6-60, имеет вид

СИ

... (2а)

Императорский единиц

... (2b)

Для ограничения применимости формулы. (2а) и (2b) в случаях, когда расщепление регулирует провал

СИ или английскими единицами

... (2C)

Уравнений (2а) или (2, b) были внесены изменения, меняя только числовых констант для обеспечения консервативных прогнозов на любой стресс уровне между 550 и 831 МПа (80 и 120,5 KSI). Предлагаемые изменения в Цзо и Darwin12 уравнение для MMFX за стресса уровне 550 МПа (80 KSI) является

СИ

... (3a)

Императорский единиц

... (3b)

Использование модифицированного уравнения (формула (3, a) или (3, b)) для прогнозирования возможностей связи № 19 (№ 6) MMFX стальной прокат для напряжения выше уровня 550 МПа (80 KSI), участок на рис. 13 иллюстрирует максимальный тест / предсказать отношение 1,22 (Beam B6-36).

Цзо и Darwin12 уравнение для прочности стержней только с поперечной арматуры (T ^ подпункта б = T ^ югу C ^ T ^ S ^ к югу), с точки зрения связи T ^ силу подпункта б ^, как и в случае с пучками B8-12, B8-24, B8-48, и В8-72, имеет вид

СИ

... (4а)

Императорский единиц

... (4В)

Для ограничения применимости формулы. (4а) и (4, b) в случаях, когда расщепление регулирует провал

СИ

... (4в)

Императорский единиц

... (4D)

Первое слагаемое в формуле. (4а) или (4, б) так же, как в бар без заключения определяется формулой. (2а) или (2b), а второе слагаемое представляет собой эффект лишения свободы, с поперечной арматуры предоставляемый стремена, на прочность. Предлагаемые изменения в Цзо и Darwin12 уравнение

СИ

... (5а)

Императорский единиц

... (5b)

Следует отметить, что первое слагаемое в предложенном уравнении (формула (5а) и (5b)) является формулой. (3a) и (3b), который представляет случае бар без заключения.

Используя формулу. (5а) и (5b) для прогнозирования возможностей связи № 25 (№ 8) MMFX стальной прокат для напряжения выше уровня 550 МПа (80 KSI), участок на рис. 14 иллюстрирует максимальный тест / предсказать отношение 1,04 (Beam B8-48). Изменение Цзо и Darwin12 уравнения точно предсказал связи силу № 25 (№ 8) MMFX стальной прут только с поперечной арматуры выше уровень стресса от 550 МПа (80 KSI).

Таким образом, на основе этих ограниченных данных, использование и Цзо Darwin12 уравнения (формула (4а) и (4, b)), рекомендуется предсказать продолжительность соединения стержней MMFX стали стресс до 550 МПа (80 KSI) для не . 19 и № 25 (№ 6 и № 8) и использования модифицированных уравнений (уравнения (5а) и (5b)) для высшего уровня стресса от 550 до 831 МПа (80 и 120 КСИ) для № 19 (№ 6) баров, а также между 550 и 952 МПа (80 и 138 KSI) за № 25 (№ 8) баров.

ACI 318-02 [13] уравнение-связь потенциала № 19 и № 25 (№ 6 и № 8) баров MMFX стали оценивали с использованием текущих ACI 318-02 [13] уравнение, как показано на Рис. 15 и 16, соответственно. Результаты испытаний показали, что 318-02 [13] уравнение текущие ACI условии консервативные прогнозы потенциала связи № 19 и № 25 (№ 6 и № 8) MMFX стальной арматуры на напряжение до уровня пропорциональна силе 579 и 607 МПа (84 и 88 KSI), соответственно. На более высоких уровнях стресса, предсказание оказалось быстро к unconservative стороны. Таким образом, существует необходимость изменить текущее ACI 318-02 [13] уравнения. Как говорилось ранее, 550 МПа (80 КСИ) будут также использоваться в качестве среза уровня модифицированное уравнение. Текущего ACI 318-02 [13] уравнение для баров не только с поперечной арматуры (T ^ югу б = T ^ C ^ к югу и к югу T ^ S ^ = 0), как и в случае пучков B6-12, B6-24, B6-36, и В6-60, связи T ^ силу подпункта Ь дается

СИ

... (6а)

Императорский единиц

... (6b)

Уравнений (6а) и (6b) можно переписать в терминах L ^ Sub D ^ следующим

СИ

... (7а)

Императорский единиц

... (7б)

Уравнения (7а) и (7б), были написаны с точки зрения текучести. Для определения развития длина стержня в испытуемых балок, однако, это напряжение должно рассматриваться как текущее измеренное напряжение в барах MMFX стали.

На основании результатов испытания, уравнение. (6а) и (6b) была изменена путем изменения числовых констант и добавление термина функция D ^ подпункта б ^ ^ ^ SUP 2. Предлагаемые изменения в ACI 318-02 [13] уравнение для MMFX за стресса уровне 550 МПа (80 KSI) является

СИ

... (8а)

Императорский единиц

... (8b)

Уравнений (8а) и (8b) можно переписать в терминах л ^ ^ Sub-D, а именно

СИ

... (9а)

Императорский единиц

... (9b)

Используя формулу. (8а) или (8b) для прогнозирования возможностей связи № 19 (№ 6) MMFX стальной прокат для напряжения выше уровня 550 МПа (80 KSI), максимальная скорость испытания / предсказать соотношение составляло примерно 1,19, как это видно на рис. 15.

Текущего ACI 318-02 [13] уравнение для баров только с поперечной арматуры (T ^ югу б = T ^ C ^ югу T ^ S ^ к югу), с точки зрения связи T ^ силу подпункта Ь, как Балки случае B8-12, B8-24, B8-48, и В8-72, дается

СИ

... (10а)

Императорский единиц

... (10b)

Уравнения (10а) и (10b) можно переписать в терминах L ^ Sub D ^ следующим

СИ

... (11а)

Императорский единиц

... (11b)

Чтобы ограничить вероятность вывода недостаточность, ACI 318-02 требует, чтобы

... (11с)

На основании результатов испытания, уравнение. (10а) и (10b) была изменена путем изменения числовых констант только. Таким образом, предлагаемое изменение ACI 318-02 [13] уравнение для MMFX за стресса уровне 550 МПа (80 KSI) является

СИ

... (12а)

Императорский единиц

... (12b)

Уравнение (12а) и (12б) можно переписать в терминах л ^ ^ Sub-D, а именно

СИ

... (13а)

Императорский единиц

... (13b)

Используя формулу. (12а) и (12б) для прогнозирования возможностей для связи № 25 (№ 8) MMFX баров, бар напряжения выше уровня 550 МПа (80 KSI), максимальная скорость испытания / предсказать соотношение не превышает 1,0, как это видно на рис. 16. Изменение ACI 318 - 02 [13] уравнение точно предсказал связи силу № 25 (№ 8) MMFX стальной прут только с поперечной арматуры выше уровень стресса от 550 МПа (80 KSI).

Поэтому, исходя из ограниченных тестовых данных, использование ACI 318-02 [13] уравнение (уравнение (10а) и (10b)) рекомендуется предсказать продолжительность соединения стержней MMFX стали стресс до 550 МПа ( 80 KSI) за № 19 (№ 6) и до 505 МПа (73 KSI) за № 25 (№ 8) баров, использование модифицированного уравнения (уравнение (12а) и (12б)) для напряжений уровнях между 550 и 831 МПа (80 и 120,5 КСИ) рекомендуется № 19 (№ 6) баров, а также между 505 и 954 МПа (73 и 138,5 KSI) за № 25 (№ 8) баров. Однако, ограниченные данные представлены в текущих расследований, модифицированных уравнений можно рассматривать плотную посадку в очень немногих точках, указанных данных, чтобы проиллюстрировать связь поведение на высоких уровнях стресса и больше данных, необходимых в этом диапазоне напряжений выше предела пропорциональности . Таким образом, существующие уравнения unconservative на этих уровнях напряжения и дополнительные данные, необходимые для получения лучшего выражения для этих диапазонов напряжений. Авторы рекомендуют более тесты должны быть проведены в полной мере развивать более точные уравнения для высших связи подчеркивает ..

Экспериментальных и предсказал бар стресс для № 19 и № 25 (№ 6 и № 8) баров MMFX стали, с использованием текущих и изменение Цзо и Darwin12 и ACI 318-02 [13] уравнений, приведены на рис. 17 и 18, соответственно.

Соединение длина / диаметр отношение бар-бар измерять напряжения для № 19 и № 25 (№ 6 и № 8) MMFX стальных стержней против сращивания длине прутка диаметром приведены на рис. 19. Результаты испытаний показали, что стресс (или облигаций силу) практически линейно связаны, но не пропорционально, к длине соединения бар Коэффициент диаметра (L ^ югу S ^ / д ^ югу Ь) до минимального предела текучести "Нет" . 19 и № 25 (№ 6 и № 8) баров MMFX стали. Отношений также предполагает, что соединения длиной 30D югу ^ Ь можно безопасно использовать для достижения максимального предела текучести 550 МПа (80 KSI), ограниченное ACI 318-02.13 Как показано на рис. 19, соединения длиной 45D ^ югу Ь могут быть использованы для достижения предела текучести 758 МПа (110 КСИ) для баров MMFX стали. Линейной, а не пропорционально, распространяется на отношения напряжений 831 МПа (120,5 КСИ), что соответствует длине соединения 50dB. Помимо текучести, отношения становятся весьма значительными нелинейными и сращивание длины, необходимых для достижения более высоких уровней стресса, который может быть нецелесообразным использовать для типичных приложений ..

Нагрузки прогиба в середине пролета-поведение нагрузки для прогиба в середине пролета пучка соединения образцов усилен двумя № 19 (№ 6) MMFX баров и образцы армированных один № 25 (№ 8) MMFX бар с разными длинами соединения в диапазоне от 305 до 1829 мм (12 на 72 дюймов), показаны на рис. 20. Два важных моментов стоит отметить. Как видно, для пучков усилен двумя № 19 (№ 6) баров MMFX или один № 25 (№ 8) MMFX бар, поведение зависит от длины соединения при которых повышение соединения увеличения длины прогиб в конечной. Сравнивая пучков с одинаковой длиной соединение (например, B-6-12 и B-8-12) на всей территории пост-трещинами часть прогиба в середине пролета нагрузки, и в любой уровень нагрузки, отклонения для пучков с выше армирования всегда меньше, чем для пучков с нижней армирования. Такое поведение объясняется более высокой жесткости в результате высшего армирования. На протяжении postcracking поведения, представленные жесткости наклона кривых, также неодинаковы.

Для пучков с нижнего армирования, склон был меньше, чем для пучков с высшим армирования. Разница оказалась близкие разница в укреплении соотношение пучков с более высокими коэффициентами усиления и балок с низкого уровня усиления. Конечная грузоподъемность выше для пучков с более высокими коэффициентами, чем усиление балок с низкого уровня усиления. Обратите внимание, что результаты Балки B-6-36 и B-8-48 не показано на рис. 20 из-за проблем, которые имели место в ходе испытаний при измерении прогиба в середине пролета ..

ВЫВОДЫ

Следующие выводы были сделаны на основе ограниченного числа проверенных образцов:

1. Бонд поведение баров MMFX стали похож на обычных Оценка 420 МПа (60 КСИ) из углеродистой стали до стресса уровня, соответствующего пропорционального ограничения, установленные ACI 318-02,13 от 550 МПа (80 KSI). На более высоких уровнях стресса, разрушения сцепления изменилось по сравнению с типичными внезапной и хрупкого разрушения, как правило, наблюдается обычная сталь, чтобы постепенно и пластическое разрушение из-за нелинейного поведения стали MMFX бары в этой области;

2. Нелинейных пластичного ответ из баров MMFX на высоких уровнях стресса после пропорционального предела прочности имеет сильное влияние на снижение прочности на MMFX баров по сравнению с 420 Оценка МПа (60 КСИ) стали;

3. Текущего уравнений, предложенный Цзо и Darwin12 и ACI 318-02 [13] для связи силу при условии, консервативные прогнозирования связи потенциала для № 19 и № 25 (№ 6 и № 8) MMFX стальной арматуры до 550 МПа (80 KSI). Для стресс превышает 550 МПа (80 КСИ) и до уровня напряжения в 831 МПа (120,5 KSI) за № 19 (№ 6) MMFX баров и 955 МПа (138,5 KSI) за № 25 (№ 8 ) MMFX баров, соответственно, оба уравнения были изменены, чтобы обеспечить лучшее предсказание потенциала сил связи, а также

4. Сращивание длины прутка диаметром соотношение почти линейно, но не пропорционально, связанные с стресса, вызываемого в баре стали MMFX до предела текучести. Отношений становится сильно нелинейной за уровнем напряжения в 758 МПа (110 KSI).

Авторы

Авторы хотели бы поблагодарить технический персонал и аспирантов в лаборатории построенных объектов на NC государственный университет за помощь в подготовке лабораторных работ. Авторы выражают благодарность поддержке MMFX технологий корпорации за предоставление материалов из стали.

Нотация

^ К югу tr = площадь каждого стремя или галстук пересечения потенциальных плоскости расщепления прилегающих к усилению разрабатываются или сращивания

B ^ югу е = ширина фланца пучка

Ь к югу W ^ = ширина веб-пучка

с ^ к югу Ь = толщина нижней ясно бетона

с ^ к югу макс = максимум с ^ Ь к югу или к югу г ^ ^

с '^ мин к югу = минимум конкретных охватывает окружающих бар или наполовину четкое расстояние между баров, минимум с ^ си ^ к югу и (с ^ к югу Ь или с ^ ^ к югу так)

с ^ к югу мин = минимум с ^ Ь к югу или к югу г ^ ^

с ^ к югу ы = минимум с ^ ^ к югу так и с ^ ^ к югу си 6,35 мм (с ^ ^ к югу си 0,25 дюйма)

с ^ к югу си = половина четкое расстояние между сращивания баров

с ^ к югу так = толщина четкие конкретные боковой крышки

D = эффективная глубина пучка

г ^ к югу б = номинальный диаметр стальной прут

г ^ к югу й = стремена диаметра

е '^ к югу с = прочности бетона сжатие

F ^ югу я = бар напряжения в точке деформации колеи (я)

F ^ югу я-1 = бар напряжения в точке следующего тензодатчика (я - 1)

F ^ югу ы = растягивающие напряжения, разработанные в барах MMFX стали перед неудачи, рассчитываемый с использованием анализа момент кривизны

F ^ югу у = текучести усиление напряженности

е ^ ^ у, к югу = предел текучести поперечной арматуры

H = высота пучка

К ^ к югу tr = поперечной индекс укрепления

L = длина пучка

л ^ к югу б = связанных длина стальной прут

л ^ к югу ы = длина соединения

M = изгибающий момент рассчитывается на момент отказа на стыке месте, в том числе влияние собственной массы образца

N = общее количество стремена по длине соединения

N = номер бара MMFX, количество сращивания бар MMFX

P = нагрузку на провал

R ^ югу г = относительная площадь ребра усиления (отношение прогнозируемых ребра области нормали к оси бар на произведение номинальной периметру бара и осевой-tocenterline ребра расстояние

S = средняя дистанция хомутов (поперечной арматуры)

T ^ подпункта б = общей численности облигации развитых или сращивания бар = T ^ югу C ^ T ^ S ^ к югу

T ^ югу с = конкретный вклад в общую силу облигаций "," силы, которые будут развиваться без поперечной арматуры

T ^ югу ы = стали вкладом в общую силу облигаций, дополнительную прочность при условии поперечными стали

T ^ Sub D = терм, представляющий влияние бар размера T ^ S ^ к югу. T ^ Sub D = 0.03d ^ югу Ь 0,22 (СИ) или T ^ Sub D = 0.78d ^ югу Ь 0,22 (дюйм-фунт единиц)

т ^ к югу г = терм, представляющий влияние бар размера T ^ S ^ к югу. т ^ к югу г ^ ^ = 9.6R югу г ^ 0,28

и ^ к югу би = среднее напряжение, связь между тензометрических (я) и (я-1)

х ^ к югу я = расстояние между загруженными конца и тензометрических (I)

х ^ к югу я-1 = расстояние между загруженных конца и тензометрических (я-1)

CONVERSON ФАКТОРЫ

1 дюйм = 25,4 мм

1 фут = 0,3048 м

1 кип = 4,44822 кН

1 койка-р = 1,35582 кН? М

1 = 6,89475 KSI МПа

Ссылки

1. ACI Комитет 408 ", Бонд и развитию прямых арматуры при растяжении (ACI 408R-03)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2003, 49 с.

2. Чинн, J.; Ferguson, ТЧ, и Томпсон, JN, "Lapped соединений в железобетонных балок," ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 52, № 2, октябрь 1955, с. 201-214.

3. Чемберлин, SJ, "Расстояние между сращивания Бары в пучках", ACI ЖУРНАЛ, Труды V. 54, № 8, февраль 1958, с. 689-698.

4. Ferguson, ТЧ и Брин, JE, "Lapped сращивания для высокопрочных арматурных сталей," ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 62, № 9, сентябрь 1965, с. 1063-1078.

5. Хестер, CJ; Salamizavaregh, S.; Дарвина, D.; и МакКейб, SL, "Бонд из эпоксидным покрытием Усиление: сращивания", ACI Структурные Journal, В. 90, № 1, январь-февраль 1993, с. 89-102.

6. Rezansoff, T.; Akanni, A.; и Спарлинг, B., "Предел Lap для сращивания при статическом нагружении: Обзор Предложено ACI 318 положений кодекса," Структурные ACI Journal, В. 90, № 4, июль-август . 1993, с. 374-384.

7. Azizinamini, A.; Старк, M.; Роллер, J., и Гоша, S., "Бонд Выполнение арматуры уложенные в высокопрочного бетона", ACI Структурные Journal, В. 90, № 5, сентябрь - Октябрь 1993, с. 554-561.

8. Azizinamini, A.; Чисала, M.; и Гоша, S., "Напряженность развития Длина арматурных прутков уложенные в высокопрочного бетона", инженерных сооружений, V. 17, № 7, 1995, с. 512-522.

9. Дарвина, D.; Толен, мл; Idun, Е. К. и Цзо, J., "сращивания Длина высокой относительной площади ребер арматуры", ACI Структурные Journal, V. 93, № 1, январь-февраль 1996, с. 95-107.

10. Дарвина, D.; Толен, М. Л. и Idun, EK, "Развитие Длина Критерии для обычных и высоких относительная площадь ребер арматуры", ACI Структурные Journal, V. 93, № 3, май-июнь 1996, с. 347 - 359.

11. Цзо, J., и Дарвин, D., "Прочность высокой относительной площади ребер арматуры," Доклад С. М. № 46, Университет штата Канзас, научно-исследовательский центр, Лоуренс, Kans., 1998, 350 с.

12. Цзо, J., и Дарвин, Д. ", для сращивания Длина обычного и высокой относительной района ребер арматуры в нормальных и высоких прочности бетона", ACI Структурные Journal, В. 97, № 4, июль-август 2000, с. 630-641.

13. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 443 с.

14. MMFX стали 2002, продукт бюллетень, MMFX корпорации стали Америки, февраль 2002, стр. 13.

15. ASTM 1035 / 1035M-06, "Стандартные спецификации для деформированных и равнины, Low-Carbon, хром, стальные прутки для армирования бетона," ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 2006, стр. 5.

16. ASTM 615 / 615/M-04 "Технические нормативы для деформированных и прутки Заготовка-Сталь для армирования бетона," ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 2004, стр. 6.

17. ASTM E 8-01, "Стандартные методы испытаний на растяжение Испытание металлических материалов", ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 2001, 22 с.

18. ASTM 370-97A, "Стандартные методы испытаний и определения механических испытаний металлопродукции", ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 1997, 52 с.

19. Эль-Хача Р., Rizkalla, SH, "Основные свойства материала MMFX стальной прокат," Научно-исследовательский доклад RD-02/04, Университет штата Северная Каролина, построенных объектов лаборатории, Роли, штат Северная Каролина, июль 2002, 62 с.

20. Эль-Хача Р., Rizkalla, SH, "Поведение MMFX-2 микрокомпозитной и нержавеющей стали бары при одноосном растяжении," технический доклад Университета штата Северная Каролина, построенных объектов лаборатории, Роли, штат Северная Каролина, ноябрь 2002, 25 с.

21. ASTM E 111-97, "Стандартные методы испытаний для модуля Юнга, касательного модуля и модуля Аккорд", ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 1997, стр. 6.

22. ASTM 944-99, "Стандартный метод испытаний для сравнения Бонд прочность арматуры для бетона используют луч-End образцов," ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 1999, стр. 4.

23. ASTM C 31 / C 31М-00, "Standard практике для приготовления и отверждения бетонных образцов испытаний на местах," ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 2000, стр. 5.

24. ASTM C 39-01, "Стандартный метод испытаний для Прочность на сжатие цилиндрических образцов бетона", ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 2001, стр. 5.

25. Лутц Л.А., Gergely П., "Механизм Бонд и Слип деформированных бары в бетоне", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 64, № 11, ноябрь 1967, с. 711-721.

26. Azizinamini, A.; Павел, R.; Хатфилд, E.; и Гош, SK, "Поведение Lap-сращивания арматуры уложенные в высокопрочного бетона", ACI Структурные Journal, V. 96, № 5, сентябрь -октябре 1999, с. 826-835.

27. Ferguson, ТЧ и Томпсон, JN, 1962, "Развитие Длина высокопрочной арматуры", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 58, № 7, июль, с. 887-921.

Входящие в состав МСА Раафат Эль-Хача является доцент кафедры гражданского инженерии в Университете Калгари, Калгари, Альберта, Канада. Он получил докторскую степень в строительстве из Королевского университета в Кингстоне, Онтарио, Канада, в 2000 году. Он является членом комитетов МСА 408, Бонд и развития арматуры; 440, армированных полимерных Укрепление и совместных ACI-ASCE Комитет 423, предварительно напряженного железобетона. Его научные интересы включают в себя укрепление, усиление и предварительного напряжения железобетонных конструкций с волоконно-армированные полимерных композитов.

Хоссам Эль-Agroudy является аспирант в Департаменте строительства в Университете Торонто, Торонто, Онтарио, Канада. Он получил степень бакалавра в 1999 году Университет Айн-Шамс, Египет и степень магистра в 2003 году из Государственного университета Северной Каролины, Роли, Северная Каролина

Саами H. Rizkalla, ВВСКИ, является почетный профессор гражданского строительства и строительства, директор построенных объектов лаборатория (ЦЗЛ) на Северном государственного университета Каролины и директор NSF Промышленность / Университет совместных исследовательский центр. Он бывший председатель Комитета МСА 440, армированного волокном полимерные подкрепление, и является членом комитета ACI 118, использование компьютеров; и Объединенного ACI-ASCE комитетов 423, предварительно напряженного железобетона, а также 550, сборных железобетонных конструкций.