Оценка Укрепление железобетонных балок: Циклические Test Load и акустические методы выбросов
Два различных методов неразрушающего процедуры оценки, метод циклической нагрузкой и методом акустической эмиссии, были сопоставлены для укрепления железобетонных образцов пучка. Метод циклической нагрузкой является предлагаемой альтернативой существующей 24-часовой процедуры нагрузку. Это делает использование предписанных картина загрузки и критерии оценки постоянства, повторяемость, и отклонения от линейности. Оценка по акустической эмиссии является развивающейся метод, который также использует предписанные процедуры загрузки. Критерием оценки для метода акустической эмиссии был разработан и описан. Результаты, полученные обоими методами. В общей сложности шесть пучков были включены в исследование двух unstrengthened балки, двух пучков укрепить подвулканизированного полосы, и два луча укрепить с однонаправленной ткани.
Ключевые слова: пучка; нагрузки; полимерные, железобетонные; структурных бетона; испытания.
(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Применение углеродного волокна армированной полимеров (углепластика) оказался жизнеспособным методом изгибных укрепления железобетонных (RC) beams.1 В силу относительной новизны укрепления FRP, владельцы иногда просить, что поведение укрепить структурные системы быть проверены на месте. В то время как гиды, связанных с укреплением железобетонных элементов существует, 2,3 они не могут в достаточной степени обеспечить укрепление систем развивается. Кроме того, неспособность режима укрепить RC пучки можно предсказать трудно. Метод циклической нагрузкой (CLT), как описано в Приложении МСА 437R-03, 4 представляет собой относительно новый метод, который может предложить некоторые преимущества по сравнению с существующими 24-часовой метод испытания на нагрузку, изложенные в главе 20 ACI 318-05.5 CLT метод не только сокращает время, необходимое для выполнения испытаний на месте нагрузки, но она может также обеспечить лучшее понимание структурных поведения по сравнению с существующими 24-часовой метод нагрузку.
Другой неразрушающий метод оценки для оценки RC структур в недрах акустической эмиссии (АЭ). Этот метод использует пьезоэлектрические датчики для обнаружения повреждений. Е. оценка может предложить некоторые преимущества по сравнению с циклическим методом нагрузку. Одним из таких преимуществ является легкость, с которой оценка может быть проведена. Вторым преимуществом является чувствительность метода к ущербу, который не может быть легко обнаружены с помощью напряжения, перемещения, и / или ротации данных.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Существует явная необходимость в месте оценки структурной производительности укрепления пучка RC и плиты систем. Традиционные методы оценки, такие как наблюдение за деформации и перемещения данных, не может быть полностью плодотворным, поскольку FRP изгиб укрепления часто приводит лишь к небольшому увеличению жесткости.
Метод циклической нагрузкой использует деформации, перемещения, и / или ротации данных, в то время методом акустической эмиссии является одним из показателей роста трещины. Эта статья сравнивает результаты этих двух методов неразрушающего оценки на аналогичные образцы пучка и отчетов об их способность оценивать ущерб.
ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
Нагрузочное тестирование железобетонных конструкций были проведены в США, по крайней мере 1890s.6 современное состояние доклад был опубликован в 1912,7 Слейтер и МСА имя нагрузочного тестирования в 1920,8 позднее документ формализованного подхода для загрузки тестирования, включая использование максимального отклонения испытания под нагрузкой и восстановления отклонения. В 1936 году ACI выразил отклонения критерия в зависимости от длины пролета в квадрате, деленный на общую глубину балки или slab.9 На протяжении многих лет, некоторые ученые исследовали и обсудили методы испытаний для структур, RC и измерения структурных ответ parameters.10 -15
Метод циклической нагрузкой (также называемый экспресс-метод испытания нагрузки) был недавно использован для оценки эффективности новых методов и технологии строительства. Некоторые на месте исследований изложены в Mettemeyer и Nanni.16 прямое сравнение между 24-часовой нагрузки метод испытания и метод циклической нагрузкой описаны в Casadei и др. al.17 применения этого метода к posttensioned структуры гараж можно найти в Галац и др. al.18
Оценка RC с Е. была применена в Японии, и в меньшей степени в США и Европе. Херн и Shield19 сообщили несовершеннолетнего Е. активность во время перезагрузки, а также А. Е. активность во время разгрузки и признали картину соответствуют результатам других исследований для Фелисити соотношение уменьшается загрузка продолжается. Оцу и др. al.20 описано применение АЭ для оценки RC пучков. Для количественной оценки ущерба, А. Е. параметров нагрузки и коэффициент соотношения спокойной предложено не было. Коломбо и др. al.21 сосредоточены на АЕ при выгрузке. Е. была использована для оценки усталостных повреждений в железобетонных slabs22 и количественной оценки ущерба, в RC колонке foundations.23 рекомендуемой практики для оценки Е. структур RC была разработана в Japan.24 А. применяется также на более ограниченной основе укрепления structures.25 RC, 26
Описание методов LOAD TEST
Циклические нагрузки метод испытания
Контрольная нагрузка процедурно-При использовании метод циклической нагрузкой, 4 нагрузки, как правило, применяются гидравлические баранов в шагнул загрузки шаблон, который состоит из по крайней мере три loadsets. Каждый loadset состоит из двух идентичных циклов нагрузки. Использование идентичных циклов нагрузки в течение loadset позволяет оценивать постоянства и повторяемости. Шагнул загрузки шаблона, созданного с увеличением нагрузки, позволяет оценивать отклонения от линейности. Идеализированного профиля нагрузки на метод циклической нагрузкой показана на рис. 1 (а).
Суммарная величина нагрузки испытания метода CLT, как правило, рассчитывается на основе 24-часовой метод нагрузку. Для 24-часового испытания на нагрузку, величина общей нагрузки испытания (в том числе мертвым грузом уже на месте), не должна быть меньше 85% от факторинговой дизайн loads.5 В случае мертвой и живой груз только миг вызваны общей нагрузки испытания, в том числе мертвым грузом уже на месте, должен быть не менее
M ^ югу TL = 0,85
где М ^ ^ к югу TL равна момент в связи с полной нагрузкой испытания; M ^ югу D ^ равна момент, связанный с мертвым грузом; M ^ югу L ^ равна момент, связанный с живой груз, а также к югу M ^ U ^ равна момент рассчитывается из учтены нагрузки.
Выражено в проектной мощностью момент и предполагая, эффективность дизайна этого отношения
M ^ югу TL = 0,85
где
Первый loadset не должен превышать уровень обслуживания нагрузки или 50% от ожидаемой общей нагрузки. Нагрузки, достигнутым в пять шагов в трюмах после каждого шага и держать на пике нагрузки. Разгрузка осуществляется в обратном моды с идентичными шагов и выполняется. Второй loadset проводится в аналогии с первым loadset с максимальной нагрузке примерно на полпути между начальной loadset и общей нагрузки. Окончательный loadset осуществляется таким же образом, в общей нагрузки. Дополнительные loadsets могут быть добавлены в программу тестирования. Минимальная нагрузка P ^ ^ мин к югу, по крайней мере 10% от общей нагрузки испытаний должна быть сохранена в течение каждой фазы выгрузки оставить испытания устройства занят. Перед загрузкой и после последнего loadset, нагрузка должна поддерживаться на уровне базового показателя нагрузки для начальных и конечных показаний.
Оценка критериев оценки критериев, которые были разработаны для метода CLT являются постоянство, повторяемость, и отклонения от линейности, как описано в Приложении МСА 437R-03,4 нагрузки в сочетании с отклонением, деформация и / или ротации данные могут быть использованы . Это исследование использует нагрузки и деформации сжатия данных в середине пролета.
Постоянная, постоянная оценивается на основе анализа второго цикла нагрузки каждого loadset (рис. 2 (а)). Если остаточная деформация е ^ SUP B ^ ^ ^ г к югу после погрузки цикл равен или превышает 10% от максимальной деформации е ^ SUP B ^ ^ к югу тах, достигнутых в ходе цикла нагружения, этот критерий не удалось.
... (3)
Повторяемость Повторяемость оценивается для каждого loadset на основе анализа изменений в поведении между начальной и последующих циклов (рис. 2 (а)). Повторяемость рассчитывается путем вычитания остаточной деформации от максимального напряжения в каждом цикле. Если соотношение этого значения в любом loadset менее 95%, данный критерий не удалось.
... (4)
Отклонение от линейности-линейности оценивается с использованием всех циклов нагружения и представляет собой меру нелинейного поведения. Пиковых нагрузок на начальном цикле нагружения используется в качестве ориентира и его наклон от происхождения, рассчитывается (рис. 2 (б)). Если соотношение этом склоне с наклоном линии, проведенной из начала координат в любую точку я на конверте нагрузки напряжение составляет менее 75%, данный критерий не удалось.
... (5)
Этот критерий является наиболее часто выражается в отклонении от линейности. Соответственно, если максимальное значение превышает 25%, данный критерий не удалось.
Отклонение от линейности к югу ^ я = 100% - Линейность (6)
Методом акустической эмиссии
Контрольная нагрузка процедуры загрузки-процедуры, используемые при оценке Е. была разработана на основе опыта авторов ,27-31 доступных кодов от других отраслей, 32,33 литературе, как описано выше, а также цели обеспечения неразрушающий метод испытаний, что могут быть легко реализованы на месте.
Погрузка профиль, используемый для оценки Е. после картина, аналогичная той, которая используется для циклического метода испытания нагрузкой (рис. 1 (б)). Loadsets двух циклов нагрузки каждый. Когда нагрузка была достигнута, она сохранялась в течение 4 минут. Это провести время служил двум целям. Первая заключается в предоставлении подходящего периода для оценки скорости Е. деятельности в течение периода и провести второй заключается в предоставлении период для оценки, которая была свободна от nongenuine AE (таких как механические трения). Нагрузки, то сокращены образец не выгружен в течение 4 минут, и был, то перезагрузка до 95% от предыдущей нагрузки в loadset. Перезагрузка до 95% от предыдущего уровня нагрузки был выбран, чтобы для оценки эффекта Фелисити (подробнее в разделе "Критерий оценки" в следующем).
Для исследовательских целей, несколько loadsets увеличения величины были проведены и описаны в этой статье. Важно отметить, что в случае реальных месте оценки, меньше loadsets (один или, возможно, два), вероятно, будет использоваться для загрузки шаблона AE. Процедура загрузки обеспечивает быстрый метод оценки, которые могут быть осуществлены либо для создания приложений с гидравлическим баранов или мост приложений с погрузкой грузовиков. За мостом приложений, второй цикл нагрузки в loadset может быть достигнута путем простого сокращения нагрузки на грузовик. Этот подход был успешно использован на месте оценки bridge.30, 31
Оценка критериев Основное различие между циклическим нагрузку и А. Е. методов пункта измерения. В случае метода CLT, нагрузка в сочетании с отклонением, деформация и / или вращения используются. Для Е. метод, в дополнение к нагрузке, величина измеряется в топливно-энергетическом переходных упругих волн, вызванных внезапным выбросом из energy.34 В случае структур RC, это быстрое выделение энергии, как правило, связаны с трещиной роста. Для повышения чувствительности метода АЭ, и тем самым уменьшить количество датчиков, требуется, резонансные датчики часто используются.
Схема типичного ударил Е. показана на рис. 3. Основные параметры, которые могут быть рассчитаны с Е. ударил в том числе амплитуды (как правило, измеряется в напряжении и превращается в дБ), продолжительность (обычно измеряется в микросекундах), и уровень сигнала (с единицы picoVolt-секунды). Более подробное описание этих и других терминов Е. представлена в конце этого документа.
По оценке А. Е., акцент был сделан на критерий, который сделал интуитивный физический смысл и может быть легко истолковано. Среди общедоступных Е. параметров (таких как амплитуда и длительность), уровень сигнала, который может быть использован для количественного определения энергии деятельности AE. Накопительное сигнала (CSS) просто суммирование сигнала, связанного с каждым Е. ударил по времени. Оценки основное внимание уделялось CSS при загрузке проводит по двум причинам: а) продолжает выбросов в ходе применения нагрузки является показателем повреждения, и б) nongenuine выбросов сведено к минимуму во время нагрузки.
Предыдущие исследования, как усиленный concrete19, 20 и армированных волокном polymer35, 36 образцов указывают на эффект Фелисити в качестве средства для количественной оценки серьезности повреждений. Этот эффект в обратной зависимости от эффекта Кайзера. Эффект Кайзера представляет необратимости Е. события, которые не создаются в материале, пока он не подчеркивал за ее предварительного напряжения state.20 Предыдущие исследования показали, что эффект исчезает Кайзер (другими словами, Фелисити эффект становится по настоящее время), когда устье трещины Открытие перемещения (CMOD) изгиба отказов становится все шире, чем 0,1 до 0,2 mm.20 Фелисити отношение (также называют конкретные целостности пучка (CBI) коэффициент или коэффициент нагрузки) является способом количественного эффекта Кайзера. Для образцов, RC, Фелисити соотношение было определено как уровень нагрузки, где Д события вновь наблюдали за предыдущий наибольший груз level.20
В кодов, связанных с волоконно-армированные полимеры, Фелисити отношение определяется как нагрузка на пороге значительных А. более высокий уровень предыдущего load.32 наступления значительных выбросов несколько субъективно определить в нем. Одним из направлений этого исследования заключается в упрощении и критерии оценки, чтобы уменьшить возможность субъективного толкования. Для этого, критерий оценки, который основывается на соотношении максимального кумулятивного сигнала (пик CSS), записанные во время перезагрузки отсеке loadset к первоначальному держать нагрузку в тот же loadset был использован. Этот коэффициент был рассчитан для каждого loadset и результаты были использованы для определения подходящих критериев принятия. Чтобы быть последовательным, держать течение 4 минут, используемые для оценки, даже если проводить превышала 4 минут. Для иллюстрации, участок сигнала при каждом ударе от времени для Loadset 6 образца F-2 (описано в следующей), показана на рис. 4 (а). Участок в CSS период для каждого цикла погрузки этого loadset показано на рис.
4 (б). Это отношение может быть выражено в процентах, как определено в следующем.
Пик CSS Ratio = (пик CSS на конец периода провести перезагрузки / Пик CSS в конце начального периода провести нагрузки)
Значение пикового соотношения CSS для Loadset 6, как показано на рис. 4 (б), рассчитывается как 33%.
МЕТОДИКА
Описание образцов для испытаний
Шесть образцов были включены в исследование двух unstrengthened, два укрепить подвулканизированного ленты и два укрепить с однонаправленной ткани. Один unstrengthened образец был загружен pseudostatically к конечной. Другие образцы были загружены либо в соответствии с циклическим методом нагрузку или Е. метода. Образец номенклатуры является укрепление методу образца номер, по которому применяется следующее:
U = unstrengthened образца;
P = образца укрепить подвулканизированного полос, а также
F = образца укрепить с однонаправленной ткани.
Например, образцами U-1 представляет собой образец unstrengthened один номер.
Железобетонных балок-железобетонных пучков 3,7 м (12 футов) в длину и 305 Продольная арматура лучей состояла из двух 25 мм (1 дюйм) диаметр (№ 8) баров в растянутой зоне и два 9,5 мм (0,37 дюйма) диаметра (№ 3) баров в зоне сжатия. Shear укрепление состояло из 13 мм (0,50 дюйма) диаметра (№ 4) стремена размещены на 102 мм (4 дюйма) по центру. Поперечной арматуры, был разработан, чтобы исключить сдвиг отказов. Стальной арматуры был номинальным пределом текучести 414 МПа (60 KSI). 28-дневный на прочность бетона 27,6 МПа (4000 фунтов на квадратный дюйм) при депрессии 104 мм (5,5 дюйма). Четыре цилиндра сжатия испытания были проведены до начала испытаний балок. Результаты этих испытаний показали, что средний прочности при сжатии 40,7 МПа (5900 фунтов на квадратный дюйм). Это измеренное значение используется во всех расчетах.
Углепластика укрепление систем-Two различных углепластика укрепления системы были включены в исследование. Целевой увеличение в номинальном изгиб емкостью 40% была создана в начале программы исследований. Эта цель была выбрана в некоторой степени от желаемого увеличения пропускной способности существующих железобетонных T-луч в Луизиане. Предсказал предельных момент усиленного образцов была рассчитана в соответствии с ACI-440.2R 02,2 Одна из систем, применяемых двух слоев однонаправленной углепластика с мокрым техники layup (именуемого однонаправленной системы ткани) и другие использовали подвулканизированного полос углепластика, которые были применены с эпоксидной затирки (именуемого подвулканизированного системы полосы). Материал свойства каждого укрепление систем по сообщениям производителей представлены в таблице 1. Бетонную поверхность была подготовлена с помощью иглы для масштабирования системы подвулканизированного полосы. Иглы масштабирование не требуется для однонаправленной системы ткани. Системы углепластика укрепления были применены в потолочном положении с образцами в испытательной раме.
Два подвулканизированного полосы были использованы для каждого образца укрепить таким способом. Для образцов с однонаправленной укрепить ткань, ткань была применена во всей 305 мм (12 дюйма) ширина ..
До укрепления, балки были загружены до 77 кН (17 KIPS), чтобы нести трещин и незначительных повреждений аналогичной той, которая будет присутствовать в области применения. Эта начальная загрузка производится рассчитывается деформации растяжения, что укрепление на 20% превышает расчетное напряжение в растянутой усиление фактической мост Т-балки от HS-20 грузовиков loading.37 резюме соответствующие данные для каждого образца приведены в таблице 2. Более подробную информацию можно найти в Ridge.38
Испытательная установка
Эксперименты проводились в помещении с selfreacting испытательной раме. 445 кН (100 кип) создание гидравлического овна контролируется электрический насос был использован для применения нагрузки. Сталь ролики были сфабрикованы, чтобы ротация на всех нагрузки и реакции точек. Ролики были 51 мм (2 дюйма) радиус и были прикреплены к 25 мм (1 дюйм) стали толщиной пластин размером 305 Для создания зоны постоянного момент, четыре точки загрузки была использована с размерами, как показано на рис. 5 (а). Фотография испытания установки показана на рис. 5 (б).
Измерительные приборы
Обычные приборы-анализа поведения структуры метод циклической нагрузкой необходимо измерение нагрузки с отклонением, деформация и / или rotation.4 нагрузка была измерена с помощью калиброванных датчиков с 445 кН (100 кип) потенциала. Электрическое сопротивление тензодатчиков были использованы в разных местах, включая сжатие лицо в середине пролета. Перемещение данных была записана строка потенциометров в середине пролета и при поддержке местах. В связи с резолюцией перемещения данных и нелинейного поведения неопреновые подушки подшипников, эти данные не так полезны, как деформации данных. Таким образом, в середине пролета сжимающие напряжения и нагрузки были использованы для оценки с циклическим методом нагрузку. Измерения были зарегистрированы один раз в секунду, с цифровой системой сбора данных.
Акустическая эмиссия приборов-мониторинга АЭ как правило, требует датчики, сигнал усилителей высокочастотной платы сбора данных и обработки сигналов. Специализированное программное обеспечение было использовано для обработки АЭ данных. Тест порог определяется экспериментально тестирование конечной из unstrengthened образца U-1. На основании этой оценки, испытания порог 55 дБ был выбран.
Четыре Е. датчики были размещены на одной стороне образца RC (рис. 5 (а)) и были связаны с силиконовой основе вакуумной смазкой. Датчики были резонансной частотой около 60 кГц и 40 дБ интегрированный усилитель. Е. данные были собраны непрерывно в течение испытания.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Оценка с циклическим методом нагрузку
Постоянство и воспроизводимость критерии были приняты для всех образцов, которые были загружены и оценены в соответствии с циклическим методом контрольной нагрузки (образцы U-2, F-1 и P-1). Критерию максимального отклонения от линейности также прошли для образцов, U-2 и P-1. Этот критерий не прошел для окончательного loadset образца F-1. Численные значения для постоянство, повторяемость, а максимальное отклонение от линейности приведены в таблице 3. Более подробное описание для каждого образца приведены ниже.
Образцы U-2 (unstrengthened)-образцов U-2 был загружен в три loadsets по CLT метод, как показано на рис. 6 (), а затем загружены до конечной. Величина первого loadset была выбрана для представления нагрузки об уровне обслуживания. На основании конфигурации загрузки, что соответствует и общей при нагрузке 62 кН (14 KIPS). Последнее loadset до 133 кН (30 KIPS), производимых на минуту, что составило 98% от проектной мощности момент (к югу ФМ ^ п ^).
Рис 7 () показывает, нагрузки и деформации поведения для всех loadsets (показано сплошной линией) и загрузки в конечной (показано пунктиром). Постоянство значений остается в пределах допустимых норм. Повторяемость значения были больше, чем допустимый уровень в 95% и во всех случаях превышала 100%. Они, как правило, снижение стоимости, как уровень увеличения нагрузки. Максимальное отклонение от линейности 3% произошло на пике нагрузки третий loadset. Это было также и в приемлемых пределах.
Образцов P-1 (укрепить подвулканизированного полос)-Этот образец был загружен в четыре loadsets, как показано на рис. 6 (б), а затем загружены до конечной. Как unstrengthened образца, первый loadset был доставлен в эксплуатации нагрузки уровне 62 кН (14 KIPS). В связи с расчетного увеличение изгибных потенциала, вторая loadset был включен в 89 кН (20 KIPS), соответствующий прогнозируемым увеличением сервис уровня нагрузки. Следующий loadset было 133 кН (30 KIPS) и заключительный loadset было 187 кН (42 KIPS), соответствующий момент, который составил 98% от проектной мощности момент (к югу ФМ ^ п ^).
Этот образец показал ответ на ужесточение погрузки после первоначального растрескивания нагрузка 77 кН (17 KIPS) был превышен. Это можно увидеть на рис. 7 (б), который показывает нагрузки и деформации поведения для всех loadsets (сплошная линия) и включает в себя погрузку конечной (пунктирная линия). Постоянство значения были почти постоянным на уровне 1%. Повторяемость значений немного увеличилась, как уровни нагрузки были повышены. Отклонение от линейности, увеличивается с увеличением уровня нагрузки и достигла максимального значения 11%.
Образца F-1 (с однонаправленной укрепить ткань) - образец F-1 был загружен в пять loadsets, как показано на рис. 6 (с), а затем загружены до конечной. Дополнительные loadset был включен примерно 80% от расчетной номинальной мощности момент. Поскольку образцы U-2 и С-1 не преминул любой циклической нагрузкой критерии оценки, окончательные loadset для этого образца был выбран превышает проектную мощность момент (к югу ФМ ^ п ^) на 7%.
Это укрепило образец удовлетворяет всем критериям, пока окончательного loadset. Существовал значительный рост в середине пролета деформации в начальный цикл этого окончательного loadset. Это можно увидеть на рис. 7 (с), где нагрузки и деформации поведения для всех циклов нагружения (сплошная линия) показали в том числе загрузка в конечной (пунктирная линия). На первом этапе окончательного loadset, наклон нагрузки и деформации участка уменьшается примерно в 205 кН (46 KIPS). В результате получить примерно 160 микродеформации в конечном 9 кН (2 KIPS) нагрузки. Нагрузки и деформации участка по существу возвращается к исходному склона во время разгрузки. Без существенных изменений произошло на склоне во время перезарядки.
Поведение в конечном loadset нашло свое отражение в максимальное отклонение от линейности стоимости, которая на 27%, не критерий оценки. Поведение не было отражено, однако, в любом постоянство и воспроизводимость критериям. Значения для обеих постоянство и воспроизводимость не превышают допустимых пределов.
Краткое обсуждение результатов, связанных с циклическим методом нагрузку
Все циклические нагрузки критериям испытаний метода оценки были приняты для всех образцов и для всех уровней нагрузки, за исключением отклонения от линейности для образца F-1. В этом случае расчетная величина отклонения от линейности 27%, что чуть не критерий оценки. Провал этого критерия произошли в течение последнего loadset, что соответствует 107% от номинальной мощности рассчитаны момент.
Следует отметить, что в некоторых случаях, приложенной нагрузки было разрешено вернуться к нулю между loadsets. В таких случаях данные были скорректированы с учетом этого, соответствующие деформации данных для разгрузки и погрузки на P ^ ^ мин к югу стоимостью около 9 кН (2 KIPS). Потому что штамм данных был использован (по сравнению с перемещением данных с помощью набора датчиков и LVDTs), сохраняя датчиков занимается не было беспокойства.
Оценка с методом акустической эмиссии
А. были проанализированы на два укрепить образцов один укрепить подвулканизированного полос (образцов P-2) и другие ткани с однонаправленной (образец F-2). Загрузка модели были разработаны для быстрой оценки Е. метода, как показано на рис. 1 (б). Численные результаты оценки приведены в таблице 3.
Образцов P-2 (укрепить подвулканизированного полосы) - образца P-2 был загружен в шесть loadsets до погрузки на конечной (рис. 8 (а)). Этот образец был укрепить идентично образцов P-1, и, следовательно, имел рост в дизайне момент емкость (ФМ югу ^ п ^) примерно в 40%.
Первые три loadsets оказались ниже прогнозируемых нагрузках об уровне обслуживания. Loadset 4 было 89 кН (20 KIPS), что соответствует прогнозируемому уровню обслуживания после укрепления. После Loadset 4 и в течение 5 Loadset, погрузка цикла произошло не по порядку. Эти вне последовательности циклов, как показано пунктирными линиями на рис. 8 (). Из-за этих уровней нагрузки и их последовательность, они не считали влиять на интерпретацию результатов. Окончательный loadset производится на минуту, что было 98% от проектной мощности момент (к югу ФМ ^ п ^).
Соотношение максимальной CSS для начальной и перезагрузка циклов каждого loadset показано на рис. 9 (а). Отношение пик CSS (выраженное в процентах) определяется по каждой перезагрузки бар. Значения максимальной CSS для перегрузки циклов Loadsets 1 и 2 едва видны из-за их относительно небольшой величины. Пик CSS значения для этого укрепить образца были значительно меньше, во время перезагрузки, когда по сравнению с первоначальной загрузки до окончательного loadset. В конечном loadset, есть резкое увеличение соотношения пик CSS до 70%.
Фелисити коэффициент для каждой перезагрузки была также рассчитана для этого образца, как это описано в Ohtsu20 и результаты представлены в таблице 3. Нагрузка на начало деятельности АЭ определяется из графиков АЭ показов в зависимости от времени во время перегрузки циклов. Для уменьшения влияния ложных данных, выделенных показов (для этого исследования определяется как удар, что не последовал еще один хит в 5%-ное увеличение нагрузки) не были рассмотрены в ходе оценки соотношения Фелисити.
Образца F-2 (с однонаправленной укрепить ткань) - образец F-2 была усилена в идентичным образом, чтобы образца F-1. Этот образец был загружен в семь loadsets, как показано на рис. 8 (б), а затем загружены до конечной.
Как и в профиль, для загрузки образцов P-2, первые три loadsets были проведены до уровня ниже прогнозируемого уровня обслуживания. Loadset 4 было 89 кН (20 KIPS), что соответствует прогнозируемому уровню услуг для укрепления образца. В перезагрузить этапа Loadset 4, нагрузка была случайно промахнулись, и поэтому немедленно освобождены (показан в виде пунктирной линии на рис. 8 (б)). Перезагрузить После этого был проведен и нагрузки проведены в течение указанного 4-минутный период. Это не считается, влияет на интерпретацию результатов. Окончательный loadset производится на минуту, что составляет 94% от проектной мощности момент (к югу ФМ ^ п ^) этого образца.
Отношения для пиковых CSS для начального и перегрузки циклов каждого loadset показано на рис. 9 (б). Пик CSS для перегрузки цикл Loadset 1 был равен нулю. Пик CSS для перегрузки цикл Loadset 2 представляет собой относительно небольшой стоимости и поэтому едва видны. Loadset 3 имеет относительно высокий пик CSS отношение 26% и в сопровождении двух loadsets (Loadsets 4 и 5), где этот показатель был сокращен до 15 и 14%. Loadset 6 было отношение пик CSS 33%, а за этим последовала очень высокий пик CSS отношение 98% для окончательного loadset.
Фелисити коэффициент для каждой перезагрузки была также рассчитана для этого образца, а результаты представлены в таблице 3.
Краткое обсуждение результатов связаны с методом акустической эмиссии
Тенденции показано на рис. 9 (а) и (б) показывают, что отношение максимальной CSS, достигнутых в ходе перезагрузки держать на пик CSS, достигнутых в ходе первоначального провести нагрузка может быть полезной мерой ущерба. Этот критерий называется отношение пик CSS и в целом увеличивается уровень нагрузки увеличивается. Этот коэффициент показывает очень значительное увеличение в последние loadset для укрепления Образцы P-2 и F-2. На основании наблюдений начальной загрузки и загрузить значения, как показано на рис. 9 (а) и (б), похоже, что отношение пик CSS от 30 до 50% могут быть соответствующее значение для выбора как признак значительного ущерба в усиленном образцов. Этот критерий оценки намеренно основаны на соотношении (безразмерной). Это является предпочтительным, поскольку критерии, которые основаны на абсолютной мер (например, максимальной амплитуды) в большей степени зависят от чувствительности различных датчиков и методов вложения.
Участки на рис. 9 (а) и (б) также предоставляют некоторые дополнительные сведения. Для образца F-2, увеличение пиковой отношения CSS показали относительно устойчивым, как уровень нагрузки увеличивается. Для образцов P-2, есть очень существенные изменения в соотношении между пик CSS Loadset 5 и окончательного loadset. Это согласуется с более хрупкой природе ущерба, который был замечен с подвулканизированного полосы укрепления метода.
Как и ожидалось, Фелисити отношения, как показано в таблице 3, имеют тенденцию к снижению как уровня загрузки увеличивается. Даже при очень низком уровне нагрузки (ниже уровня нагрузки рассчитывается услуг), однако, Фелисити отношения значительно меньше, чем 1,0. Следует также отметить, что низкое значение 0,25 рассчитан на Loadset 3 образца P-2. Эти явные аномалии в результатах Фелисити коэффициент может означать, что фокусировка на возникновение значительных выбросов во время перегрузки (в отличие от начала вновь наблюдается Е. деятельности) может оказаться полезным для будущих исследований, касающихся укрепления образцов RC.
Расчет запасов прочности
Запас прочности между экспериментально определяется конечной емкости образца и нагрузки, при котором критерий не удалось могут быть рассчитаны как метод CLT и Е. метода. Запас прочности выражается через процент
... (8)
где S ^ к югу (%) ^ равно запас прочности, выраженные в процентах; M ^ ^ к югу ср равна момент при выходе из строя из критериев оценки (см. равна критерием отказа) и M ^ ^ к югу прошлого месяца равна экспериментально определены предельные момент.
Запас прочности для каждого образца показано в таблице 2. Образцы U-2 и С-1 не преминул любой циклической критерии оценки испытательной нагрузки, и поэтому только верхняя значения запаса прочности приведены. Как говорилось ранее, соответствующее значение для пика CSS отношение лежит в интервале от 30 до 50%. Для того чтобы сравнение CLT и А. Е. методов, значение 40% для этого соотношение было принято. В результате запас прочности приведены в следующем.
Циклические испытания на нагрузку метода-
U-2 (unstrengthened образца): Запас
P-1 (укрепить подвулканизированного полосы): Запас
F-1 (с однонаправленной укрепить ткань): Безопасность маржа = 19%
Акустическая эмиссия метода-
P-2 (укрепить подвулканизированного полосы): Безопасность маржа = 24%
F-2 (с однонаправленной укрепить ткань): Безопасность маржа = 29%
РЕЗЮМЕ
Два различных методов неразрушающего процедуры оценки, CLT и Е. методов, были сопоставлены. Шесть образцов были включены в исследование двух unstrengthened, два укрепить подвулканизированного ленты и два укрепить с однонаправленной ткани. Обе процедуры оценки неразрушающего использовать погрузки и критерии оценки. Для циклической нагрузки метода испытания, критерии оценки постоянство, повторяемость, и отклонения от линейности. Для Е. метод, соотношение максимальной CSS во время перезагрузки удерживайте до пика CSS на начальном провести нагрузки был использован в качестве критерия оценки. Это называется отношение пик CSS. Для того чтобы сравнение CLT и А. Е. методов, значение 40% в этом соотношении не был осуществлен.
Циклические нагрузки метод испытания
Метод циклической нагрузкой имеет ряд преимуществ по сравнению с существующими 24-часовое испытание на нагрузку метод описан в главе 20 ACI 318-05.5 Среди этих преимуществ является то, что он может быть проведен за меньшее время, чем 24-часовой нагрузки. О чем следует помнить при использовании этого метода включают степени и линейность конце fixities, распределения нагрузки между соседними членами, и приравненных к нагрузкам точки для моделирования распределенной нагрузкой условиях. Аппаратура сама по себе не слишком ограничительный характер, но это займет некоторое время установки.
Большие проблемы с циклическим нагрузочных тестов, проведенных в этом исследовании была явно недостаточной чувствительности критериев оценки, в некоторых случаях. Это особенно справедливо для образцов P-1, который прошел все CLT критериям приемлемости, даже на 88% определяется экспериментально предельных момент и 98% от проектной мощности момент. Для образца F-1, критерии оценки только признали значительный ущерб, в конечном loadset. В этом случае, только один из критериев оценки не прошел (отклонение от линейности), а значение лишь немного сверх того, что критерием для отказа. Для образца U-2, ни один из критериев оценки не удалось.
Методом акустической эмиссии
Акустическое оборудование выбросов относительно проста в настройке и датчики могут быть применены быстро. Она хорошо подходит для ситуаций с ограниченным доступом, поскольку один датчик может обнаружить повреждения во значительная часть структуры. Несколько датчиков могут быть использованы для поиска области Е. деятельности триангуляции или действия одного датчика может быть использован для обеспечения указанием общей площади повреждения.
Этот метод оценки не слишком широко используется для структур RC на данный момент и может быть охарактеризована в процессе развития. Один подходящий критерий оценки, которые легко интерпретировать (отношение максимальной CSS во время перезагрузки удерживайте до пика CSS ходе первоначальных держать нагрузку, о котором говорится как отношение пик CSS) предлагается.
Безопасность поля
Метод АЭ при условии больших запас прочности, чем метод циклической нагрузки. Это отчасти объясняется выбор 40% в пиковый показатель CSS, описанных выше.
ВЫВОДЫ
По идее, метод циклической нагрузкой является улучшением по сравнению с существующими 24-часовой метод нагрузку. Это заметное преимущество исследования структурных поведения, а не для сравнения ответов на заранее отклонения и восстановления границ. В этом ограниченное расследование, однако, относительно небольшой запас прочности результате для некоторых типов образцов, а также укрепление систем, когда критерии оценки, как описано в Приложении МСА 437R-03, 4 были применены.
Конкретные выводы из этого экспериментального исследования являются:
* Из трех образцов, которые были оценены методом CLT, только один образец не удалось любого из критериев оценки. Это дело для образца, который был укреплен однонаправленные ткани углепластика (образец F-1). Критерий, который не прошел было максимальное отклонение от линейности и этот критерий не прошел на 81% экспериментально определить конечную мощность (107% от дизайна момент мощности). Образцов P-1 (укрепить подвулканизированного полосы) не преминул CLT критерии оценки, хотя этот экземпляр был загружен до 98% от проектной мощности момент и 88% экспериментально установленных предельных;
* Значения постоянство не показали каких-либо общих тенденций с увеличением нагрузки, и, как правило, нечувствительные к повреждениям. Это верно даже для образца, что сделал провалить CLT критериев (образца F-1);
* Значения повторяемости не имеют тенденцию к уменьшению с увеличением нагрузки, которые могут первоначально ожидалось. Для образца, что сделал провалить CLT критериев (образца F-1), существует незначительная связь между увеличением нагрузки и повторяемость ценностей;
* Критерий оценки Е. пика отношение CSS была разработана на основе этого исследования. Когда значение 40% было принято по этому критерию, запас прочности, полученные с методом АЭ были больше, чем те, которые получены методом CLT;
* Повреждение было четко указано в окончательном loadset для укрепления образцов, которые были оценены методом АЭ;
* Метод А. дает некоторые преимущества, включая возможность обнаружения повреждения значительное расстояние от расположения датчика и
* Метод АЭ очень чувствительны к повреждению прогрессии, и поэтому представляется перспективным для неразрушающего контроля области. Выводы, связанные с А. Е. Метод обращается здесь, основаны на двух образцах и дальнейшего экспериментального исследования Поэтому рекомендуется.
Авторы
Эта работа была частично поддержана Луизиана транспорта научно-исследовательский центр (LTRC) и Луизиана Департамент транспорта и развития (LADOTD) и их поддержка с благодарностью. Особую благодарность выразил П. Fossier и В. Alaywan. Авторы выражают благодарность рецензентам за их многие полезные замечания.
ТЕРМИНОЛОГИЯ (связанные с AE)
акустической эмиссии (АЭ)-класс явлений которой переходного упругих волн, порожденных быстрое выделение энергии от локальных источников внутри материала или проходящих волнах так generated.34
акустического излучения событие (события, события выбросов)-локальное изменение материала порождает акустические emission.34
амплитудно-крупнейший пикового напряжения в АЭ сигнала сигнал; обычно выражается в децибелах относительно 1 мкВ на предусилитель ввода (dBae), полагая, 40 дБ preamp.39
dBae-единица измерения амплитуды сигнала АЭ, определяемой (dBae) = 20 logVp где Ур пиковое напряжение сигнала в микровольт сослался на предусилитель input.39
Продолжительность (AE длительность сигнала)-время между Е. начала сигнала и сигнала АЭ end.34
блаженства воздействие присутствие акустической эмиссии, которые можно обнаружить на фиксированные заранее уровень чувствительности при напряжении на уровне ниже, чем ранее applied.34 Для целей оценки ASME Раздел V, 32 Фелисити эффект связан с началом значительных выбросов.
блаженства отношение-отношение напряжения, при котором возникает эффект Фелисити к ранее действовавшей максимальной stress.34 Потому что стресс зависит от места и направления, загрузки используется вместо стресса для оценки описаны.
Кайзер воздействие эффекта Кайзера является необратимость Е. события, которые не создаются в материале, пока он не подчеркивал за ее предварительного напряжения state.20 Он определен в ASTM E 1316-0634 как "отсутствие обнаруживаемых излучения при фиксированной чувствительности уровне, пока не ранее приложенного напряжения уровни превышены. "
-сигнала измеряется области устранены Е. сигнала с подразделениями пропорционально вольт-seconds34 (коэффициент пропорциональности определяется заводом-изготовителем прибора AE).
Ссылки
1. ACI Комитет 440 "Отчет о волокнита Арматура железобетонных конструкций (ACI 440R-96) (переодобрена 2002)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1996, 68 с.
2. ACI Комитет 440 ", проектирования и строительства Внешне Таможенный системы FRP для укрепления бетонных конструкций (ACI 440.2R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 45 с.
3. ACI Комитет 440 "Руководство по методам испытаний армированных волокном полимеров (FRPS) для укрепления или усиления железобетонных конструкций (ACI 440.3R-04)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2004, 40 с.
4. ACI Комитет 437, "Сила оценка существующих бетонных зданий (ACI 437R-03)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2003, 28 с.
5. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2005, 430 с.
6. Birkmire, W., Скелет строительство зданий, John Wiley
7. Слейтер, W., "Испытание железобетонных зданий под нагрузкой", Труды восьмой ежегодной конвенции Национальной Ассоциации Цемент пользователя, 1912, стр. 165.
8. Американский институт бетона, "Стандарт Спецификация № 23 - Типовое положение потенциала для применения железобетона," Строительные нормы и правила для бетона, 1920, с. 283-302.
9. ACI Комитет 501 ", Строительные нормы и правила для железобетона (ACI 501-36-T)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1936, 47 с.
10. Фицсаймонс, N., и Longinow, A., "Руководство для испытательной нагрузки зданий и сооружений," Журнал структурного подразделения, 1975, с. 1367-1380.
11. RILEM Технического комитета 20-TBS, "Общая рекомендация для статического испытания Загрузка несущих железобетонных конструкций in-situ (TBS2)," RILEM Технические рекомендации по тестированию и использованию строительных материалов, E
12. Банджи, J., испытания бетона в конструкциях, 2nd Edition, Чепмен и Холл, Нью-Йорк, 1989, 228 с.
13. Золото, У., Нанни, A., "in-situ Load Testing для оценки новой техники Ремонт," Известия NIST семинар по разработке стандартов на использование армированных полимерных материалов для реабилитации бетонных и кирпичных строений, DAT Duthinh , изд., Тусон, штат Аризона, 1998, с. 102-112.
14. Нанни А., и золото, W., "Оценка углепластика Укрепление систем на месте," Бетон Бюллетень Ремонт, V. 11, № 1, январь-февраль 1998, с. 12-14.
15. Нанни А., и золото, W., "Сила оценке внешних Укрепление FRP," Бетон International, V. 20, № 6, июнь 1998, с. 39-42.
16. Mettemeyer М., Нанни, A., "Руководящие принципы для быстрого тестирования нагрузки бетона конструкции, Доклад № 99-5, Центр исследований инженерной инфраструктуры, Университет Миссури-Ролла, Ролла, Миссури, 1999, 99 с.
17. Casadei, P.; Parretti, R.; Хайнце, T.; и Нанни, A., "in-situ нагрузочное тестирование Паркинг Гараж RC Плиты Сравнение 24-час, и циклические Load Testing," Практика Периодические на несущей конструкции и Строительство, V. 10, № 1, ASCE, февраль 2005, с. 40-48.
18. Галац, N.; Casadei, P.; Лопес, А. и Нанни, A., "испытание на нагрузку Оценка Огсперджер Рамп гараж, Буффало, штат Нью-Йорк", доклад № 04-50, Центр инженерной инфраструктуры, Университет Миссури-Ролла, Ролла, Миссури, 2004, 21 с.
19. Херн, SW, и щит, CK, "Акустический мониторинг выбросов, как неразрушающего тестирования Техника из железобетона," ACI журнал Материалы, В. 94, № 6, ноябрь-декабрь 1997, с. 510-519.
20. Оцу, M.; Учида, M.; Окамото, T.; и Yuyama С., оценка ущерба, нанесенного железобетонных балок Квалифицированные по акустической эмиссии ", ACI Структурные Journal, В. 99, № 4, июль-август 2002, с. 411 - 417.
21. Коломбо, S.; Форд, M.; Главная И., Shigeishi, М., "Предсказание Ultimate Гибка Пропускная способность балок из" Анализ Отдых Ratio 'АЭ сигналов, "Строительство и строительные материалы, V. 19 , 2005, с. 746-754.
22. Yuyama, S.; Li, З.; Yoshizawa, M.; Tomokiyo, T.; и Uomoto, T., "Оценка усталостных повреждений в железобетонных плит на акустической эмиссии," Неразрушающий контроль и оценка International, В. 34, № 6, 2001, с. 381-387.
23. Yuyama, S.; Li, З.; Ито Ю., и Arazoe, М., "Количественный анализ процесса разрушения в колонке RC моментом тензорный анализ акустической эмиссии," Строительство и строительные материалы, т. 13, 1999, с. 87-97.
24. JSNDI, "Рекомендуемая практика для in-situ мониторинга бетонных конструкций на акустической эмиссии," Японское общество по неразрушающему контролю, NDIS 2421, 2000, стр. 6.
25. Yuyama, S.; Окамото, T.; и Nagataki, S., "Акустический оценки выбросов структурной целостности в Отремонтировано железобетонных балок," Материалы оценки, В. 52, № 1, 1994, с. 86-90.
26. Henkel, D., и Вуд, J., "Мониторинг железобетонных, подневольный поверхности пластин методом акустической эмиссии," Неразрушающий контроль и оценка International, V. 24, № 5, 1991, с. 259-264.
27. McDad, P.; Медлок, R.; Фаулер, T.; и Циля, П., "Структурные Мониторинг здоровья Эффективное Гибридная FRP / Железобетонные системы Мост", Труды Второй Международный семинар по структурной надзору в сфере здравоохранения инновационных гражданской инженерных сооружений, Виннипег, Манитоба, Канада, 2004, с. 503-512.
28. Ziehl П., "Безопасное перемещение Superload над Спилуэй Боне Кар в Луизиане," PCI журнал, т. 48, № 5, 2003, p. 125.
29. Ziehl П., Ламанна, A., "Мониторинг Спилуэй мост Бонне Карр во время перегрузки Extreme" Государственный проект № 736-99-1146, LTRC проект № 03-6СТ, Отчет № ФДА / LA 03 / 378, подготовленный для транспорта Луизиана научный центр РАМН, 2003, 65 с.
30. Циля, P.; В. А. Энгельгардта, M. Шелл Е., "Сан-Патрисио Каунти FRP Мост-мониторинг первого этапа", подготовленного для Техасского департамента транспорта, Остин, Техас, 2005, 54 с.
31. Циля, P.; В. А. Энгельгардта, M. Шелл Е., "Сан-Патрисио Каунти FRP Бридж-Мониторинг второй этап", подготовленного для Техасского департамента транспорта, Остин, Техас, 2005, 34 с.
32. ASME, "Раздел V-контроль без разрушения", Американского общества инженеров котлов и сосудов высокого давления кодекса, Нью-Йорк, 2004, с. 169-178.
33. ASME, "Section X-армированных волокном пластиковые сосуды под давлением", Американского общества инженеров котлов и сосудов высокого давления кодекса, Нью-Йорк, 2004, с. 94-101.
34. ASTM E 1316-06a, "Стандарт терминов по неразрушающему экзаменов", ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 2006, 33 с.
35. Фаулер, TJ, и Грей, Е., "Развитие акустических испытаний выбросов для FRP оборудование", Американское общество гражданских инженеров Конвенции и выставки, Препринт 3538, Бостон, апрель 1979, с. 1-22.
36. Ziehl П., и Фаулер, T., "армированного волокном полимерные конструкции судна с Ущерб подход", журнал композиционных структур, V. 61, № 4, 2003, с. 395-411.
37. AASHTO, "Стандартные спецификации для автодорожных мостов, 17 издание," Американское общество шоссе государства и перевозки должностных лиц, Вашингтон, округ Колумбия, 2002, с. 17-26.
38. Хребта. А. "Методы неразрушающего для оценки на местах FRP Укрепление железобетонных мостовых балок," тезис мастера, Тьюлейн университет, факультет гражданской и экологической инженерии, Новый Орлеан, Луизиана, 2004, 144 с.
39. DISP Руководство пользователя, Rev 1, ПАК № по 6320-1001, физической Корпорация акустика, Princeton Junction, NJ, 2001, с. 9-11.
Адам Р. Ридж работает на Ланье и Associates в Нью-Орлеане, Луизиана Он получил степень бакалавра и магистра Университета Тьюлейн, Новый Орлеан, Луизиана
Входящие в состав МСА Пола Х. Ziehl является профессором в Университете Южной Каролины в Колумбии, Колумбии, SC Он является членом комитетов МСА 335, композитный и гибридных структур; 437, Сила оценка существующих железобетонных конструкций, а также 440, армированных волокном Полимерные усиление. Он получил докторскую степень в Университете штата Техас в Остине, Остин, Техас