Прочность Моделирование железобетонных стен-экспериментальной проверки
pThis исследовании представлена подробная информация о калибровки нелинейной макромодели стены путем сравнения результатов моделирования с экспериментальными результатами для тонких железобетонных стен с прямоугольными и Т-образного сечения. Контрольные измерения были обработаны чтобы обеспечить прямое сравнение предсказанных и измеренных изгиб ответов. Ответы были сопоставлены в различных местах на стенах. Результаты, полученные с аналитической модели для прямоугольных стен выгодно экспериментальных ответы на изгиб способность, жесткость, и деформируемости, хотя некоторые значительные изменения отметить для местных штаммов сжатия. Для Т-образной стены, соглашение между моделью и экспериментальными результатами достаточно хорошо, хотя модель не в состоянии захватить изменения продольной деформации вдоль фланца.
Ключевые слова: изгиб; жесткости; штамма; стены.
ВВЕДЕНИЕ
Прогнозирование неупругих ответ железобетона (RC) несущие стены и стены системы требует точной, эффективной и надежной моделирования и анализа данных, которые включают важные характеристики материала и поведенческие особенности реагирования, таких как миграция нейтральной оси, tensionstiffening, прогрессивного сокращения разрыва, родов нелинейного поведения сдвига, и влияние колебаний осевое усилие на прочность и жесткость. Эффективные аналитические модели должна быть относительно простой для реализации и достаточно точно прогнозировать гистерезисных ответы стен RC на местном и глобальном уровнях, а также захват взаимодействия стен с другими конструктивными элементами.
Различные феноменологической макроскопической модели, которые предлагается включить такие функции ответа в прогнозировании неупругие реакции RC несущие стены. Multiplevertical онлайн-элементной модели (MVLEM), предложенный первоначально Vulcano и др. al.1 было показано, успешно захватить важные характеристики ответ простотой макроскопической модели. Тем не менее, модель не была выполнена в широкое распространение компьютерных программ и не был достаточно Калибровка и проверяются на обширные экспериментальные данные на местном и глобальном уровнях ответ.
Учитывая эти недостатки, научно-исследовательского проекта было проведено расследование и улучшить MVLEM для систем RC стены, а также для калибровки и проверки его с экспериментальными данными. Описание усовершенствованной модели, реализация подробную циклических учредительных отношения, и чувствительность модели предсказания как модель и параметры материала представлены Orakcal др. al.2 Эта статья подчеркивает точность и ограничения модели путем сравнения результатов моделирования с экспериментальных результатов. Исследования в настоящем документе основное внимание уделяется моделированию аксиально-изгиб реагирования; улучшенная модель для сдвига поведения, а также способы включения осевого сдвига изгиба взаимодействия будут представлены в последующих бумаги.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Использование структурных стен сейсмостойкости является общим, поэтому, настенные модели, которые точно захвата циклических ответы стене, но все же достаточно простыми для применения дизайн офиса, не требуется. MVLEM может захватить важные особенности реагирования, однако детальное сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных не имеется. В этой статье подробное сравнение между результатами, полученными с MVLEM и результаты, полученные в экспериментальных исследованиях. Сравнения позволит не только лучше понять неупругое поведение стены RC, а также определить возможности и модели, а также пути совершенствования модели.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
Модель на рис. 1 (а) осуществление общего MVLEM на несущие стены. Горизонтальная пружина размещены на элементе центра вращения (при относительной ч высота) имитирует сдвига ответ стены элемента. Прочность и поперечных мод деформации стен элемента несвязанных (то есть, прогибы не влияют на прочность на сдвиг или деформации), которая очень широко используется предположение. Несущей стены моделируется как стек т элементов, которые расположены друг над другом (рис. 1 (б)). Изгибных ответ моделируется ряд н одноосного элементов (или macrofibers), подключенных к бесконечно жесткой пучков на верхней и нижней (например, пол) уровнях. Первичного упрощения модели включает в себя применение planesections-прежнему плоскости предположение (подтверждено экспериментально Томсен и Wallace3, 4 для стен исследованных в данной работе) при расчете деформации уровне в каждой одноосного элемента. А жесткость свойства ^ ^ я к югу и насильственное перемещение отношения одноосных элементов определяются в соответствии с учредительными отношений напряженно-деформированного реализован в модели для бетона и стали, а приток области присваивается каждому одноосного элемента.
Деформаций бетона и стали предполагаются равными (идеальный связи) в рамках каждого элемента одноосного. Хотя эта модель может быть изменен, чтобы включить скольжения арматура, нынешняя модель не учитывает скольжения, отчасти потому, что модель была откалибрована с помощью тестов результатов, в которых незначительное скольжение observed.3, 4.
Арматурной стали напряженно-деформированное поведение осуществляется в стене модели известных нелинейных отношений Menegotto и Pinto5 (рис. 2), действие которого было продлено Filippou др. al.6 включить эффектов изотропного упрочнения. Гистерезисных определяющим соотношением разработан Chang и Mander7 (рис. 3) используется в качестве основы для отношения осуществляются конкретные, потому что это общая модель, которая обеспечивает гибкость, чтобы модель гистерезисных поведение замкнутых и неограниченных бетона в циклических сжатия и напряженности, уделяя особое внимание уделено переходу между открытием и закрытием трещин. Материальными законами осуществляется в этом исследовании можно управлять и калиброванные с последующей отношения развивались по Беларби и Hsu8 или аналогичные эмпирические соотношения для моделирования жесткости напряженности. Подробная информация о пакете аналитическая модель и материальными законами, а также чувствительность результатов анализа для моделирования и материальных параметров представлены Orakcal др. al.2
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Экспериментальные результаты были получены два, примерно четверть масштаба стены образцов, испытанных на Томсен и Уоллес: 3,4 одна особь с прямоугольным сечением (RW2 образцов), а другой экземпляр с Т-образного сечения (образца TW2). Стены 3,66 м в высоту и 102 мм с веб и фланец длиной 1,22 М. Детализация требований на границах стены образцов оценивали с помощью перемещения проектирования на основе подхода, представленные Wallace.9, 10-А подробные граничных элементов были предоставлены по краям стены над нижней 1,22 м каждой стены. Подход, проектная мощность была использована для обеспечения достаточной емкости при использовании сдвига ACI 318-89,11 уравнения. (21-6), к сопротивлению сдвигу, который развивается в момент вероятного стены. Благоприятные условия для крепления существовало укрепление вертикальной увязке с пьедестала в основании стен с достаточной длины развития, а также 90-градусной hooks.3, 4 Пример укрепления детали для прямоугольных стен образцами RW2 и Т-образные стены образца TW2 приведены на рис.
Стены образцы были испытаны в вертикальном положении. Осевой нагрузкой около 0.07A ^ югу г ^ F '^ с ^ к югу был применен в верхней части стен, гидравлических домкратов, установленных сверху собраний передачи нагрузки и постоянным в течение всего срока каждого испытания как это характерно для изолированных или слабо связанных между стенами. Циклические бокового смещения применяются к стенам с использованием гидравлического привода установлен горизонтально на стене реакции. Пик (восстановление) боковой верхней значения смещения и дрейфа уровнях применительно к Образцы RW2 и TW2 приведены в таблице 1. Приборы был использован для измерения перемещений, нагрузок и деформаций в критических точках, для каждой стены образца (рис. 5). Четыре проволоки потенциометров (РБ) были смонтированы на жесткой раме стандартной стали меры боковых смещений на 0,91 м интервалом через стену высотой. Линейный потенциометр был также установлен горизонтально на подставке для измерения любых горизонтальных скольжения постаменте вдоль сильного пола. Два дополнительных линейных потенциометров были установлены вертикально на каждом конце пьедестал для измерения вращения вызваны поднятием пьедестал, с сильным полом.
Shear деформации были измерены с помощью проволоки потенциометров установлен на нижней два этажа (в "X" конфигурации) для каждого образца (рис. 5). Раздвижные сдвига на стенке-пьедесталом интерфейс не наблюдалось во время испытаний ..
Осевой (по вертикали) смещений на стене границы были измерены с помощью двух Рабочих монтируется непосредственно к стене. Линейные дифференциальные преобразователи переменного (LVDTs) были установлены вертикально между стеной и пьедестал (рис. 5), на залог длина 229 мм, в различных местах по Сети и фланец каждой стене так, чтобы осевые деформации, а в разделе кривизны может быть рассчитывается. Прямоугольной стены с семью приборами LVDTs расположенных вдоль стены, в то время как Т-образная стена четыре LVDTs обносят в Интернете, и пять установлены вдоль наружной поверхностью фланца. Осевой конкретных штаммов в пограничных областях и образцов была измерена с помощью встроенных датчиков конкретные напряжения и деформации в арматурной стали были измерены с помощью датчиков деформации у основания стены и первого этажа уровней (рис. 5). Более подробная информация об стены представлена в Томсен и Wallace3, 4 и Massone и Wallace.12
КАЛИБРОВКА аналитической модели
Геометрия
Рисунок 4 показывает дискретизации стены сечения аналитические модели, причем восемь из одноосных элементов, определяемых по всей длине стены (п = 8) для образцов RW2 и 19 одноосных элементов (п = 19) для образца TW2. Изысканной конфигурации с восемью одноосного элементов, предназначенных для фланца образца TW2 (п = 12 ,..., 19), так как нейтральной оси, как ожидается, в ходе погрузки фланец фланец подвергать сжатию. Аналитические модели дискретизации вдоль стены высотой до последовательного сравнения позволяют напряжение между моделью и экспериментальными результатами во всех местах, где LVDTs конкретные датчики деформации, а провод потенциометров представлено не было. Высота модели элементов, используемых для всех местных сравнения штамма равным расчетная длина используемых инструментов. Таким образом, 16 MVLEM элементов были использованы для моделируемого стены (т = 16), восемь элементов вдоль первого этажа, высота: четыре элементов вдоль второго этажа, а два элемента, а третий и четвертый историй каждый.
Материалы
Стали напряженно-деформированное соотношение арматурной стали stressstrain отношения описываются Menegotto и Pinto5 модель была откалибрована с разумной степенью экспериментально наблюдаемые свойства продольной арматуры (№ 3 и № 2 деформированных баров), используемых в экспериментальных исследованиях. Предел текучести при растяжении и упрочнения параметры были изменены в соответствии с эмпирические соотношения предложенных Беларби и Hsu8 включить эффект напряженности жесткости на стальной прокат встроенные в бетон. Рисунок 6 показывает, калибровка аналитического отношения стали напряженно-деформированного при растяжении и сжатии, а также результатов напряженно-деформированного испытаний (на босу баров) для армирования, используемые в конструкции стены образцов. Параметров, используемых для калибровки соотношения стали напряженно-деформированного для сжатия (исключительно на основе результатов испытаний на голых бар) и на растяжение (в том числе модификации для учета напряженности жесткости) представлены в таблице 2 и 3.
Калибровки параметров R ^ югу 0 ^ ^ ^ 1 к югу, и к югу ^ 2 ^ (учет циклической деградации коэффициент кривизны R и эффект Баушингера) требует результаты циклических испытаний напряженно-деформированного на арматурный прокат, , которые не были проведены в рамках настоящего экспериментальных исследований и, как правило, не имеется. Значения R ^ югу 0 = 20, 1 ^ к югу = 18,5, а к югу ^ 2 = 0,0015, предложенный Elmorsi др. al.13 на основе экспериментальных результатов осуществляется Seckin, 14 были использованы в настоящей работе . Чувствительность модели реагирования в связи с этими параметрами рассматривается в Orakcal др. al.2
Бетонные напряженно-деформированного отношений, монотонные кривые конверт реализованных конкретных гистерезисных зависимость напряжения от деформации для сжатия и растяжения позволяют контролировать по форме и по восходящей и нисходящей (то есть, препик и postpeak) филиалов. Кривые могут быть откалиброван для выбранных значений пике нагрузки F ^ с ^ к югу, напряжение на пике нагрузки с учетом уточнения модели (рис. 3). Огибающей используется в аналитической модели для неограниченных бетона при сжатии была откалибрована с использованием результатов испытаний монотонных напряженно-деформированного провели во время испытаний по стандарту 152,4 х 304,8 мм цилиндр образцов конкретных, используемые в конструкции стен (рис. 7 (а)). Конкретные прочности определяется из соотношения F ^ югу т = 0,31 [квадратный корень из F] ^ C ^ к югу (МПа), а значение 0,00008 был выбран для деформации растягивающие напряжения (рис. 7 (б)), как это было предложено Беларби и Hsu8 на основе серии опытов на панели RC конкретные цилиндра сильные сжимающие в соответствии с пределом прочности при сжатии бетон используется для строительства стены образцов.
Форма монотонной конверт напряженности была откалибрована (через параметр г) в разумной степени отражает среднее postcrack напряженно-деформированного отношении предложенных Беларби и Hsu8 считает, что последствия напряженности жесткости по конкретным (рис. 7 (б)) ..
Сжатия оболочка, используемые в аналитической модели для ограниченных бетона калибруется с помощью эмпирических отношений предложенный Мандер др. al.15 для пика сжимающих напряжений и деформаций на пике напряжения сжатия. Только конкретные напряженно-деформированного манипулируют расчета по площади, конфигурации, интервал и предел текучести поперечной арматуры (рис. 6, 435 МПа 4,76 мм, проволока) в ограниченном регионе в первом высоте история (от 0 до 0,91 м) опытных образцов. Postpeak склоне монотонной напряженно-деформированного отношений осуществляется в стены модель для замкнутых и неограниченных конкретных были откалиброваны (через параметр (рис. 7 (а)). Параметры, используемые для калибровки монотонных (конверт) напряжений и деформаций для бетона на растяжение и на замкнутых и неограниченных бетона при сжатии приведены в таблице 2 и 3. Параметров для неограниченных конкретных также были использованы для стен Сети, а также для покрытия конкретных областях в пограничных районах стен ..
Гистерезисных правил напряженно-деформированного определяется Chang и Мандер, 7 внесены незначительные изменения, как отметил Orakcal, 17 были использованы для моделирования циклических поведение как замкнутых и неограниченных конкретные осуществляется в стене модели. Эмпирические соотношения, полученные Чжан и Mander7 (на основе обширной базы данных, столбца) для ключевых параметров гистерезисных (E ^ югу сек ^ E ^ ^ пл к югу, к югу были использованы в настоящей модели. Более подробная информация о реализованных гистерезисных stressstrain отношения конкретных можно найти в Чанг и Mander7 и др. Orakcal al.2
Shear сила-деформация соотношение исследования, представленные здесь основное внимание уделяется моделированию изгибных ответов, таким образом, экспериментальные результаты для стен боковых смещений на верхнем уровне и история были разделены на изгиб и сдвиг ответ компонентов по методике, описанной в Massone и Wallace.12 Это Методология включает в себя обработку смещения измеряется WPS (в вертикальном, горизонтальном и "X" конфигурации, как показано на рис. 5), чтобы отделить измеряется стены боковых смещений на изгиб и сдвиг взносов деформации. Для сравнения результатов моделирования непосредственно с "изгиб компоненты" измеряется ответов, линейной упругой жесткости к югу ^ H ^ с очень большим (~ бесконечной) значения была возложена на горизонтальной весной сдвига.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ результатов и сравнения с результатами испытаний
Аналитическая модель была реализована в Matlab18 чтобы обеспечить сравнение экспериментальных и аналитических результатов. Перемещения контролируемых нелинейного анализа стратегии была выбрана сопоставить результаты моделирования с результатами дрейфа контролируемых циклических испытаний подвергаются предписанных боковой истории перемещения в верхней части стен (табл. 1). Перед анализом, боковой верхней истории перемещения применяются в ходе испытаний и измерений боковой историю перемещения историй для каждого образца были обработаны удалить перемещения взносов в результате сдвига и постамент движения позволяют прямое сравнение измеренных и предсказал изгиб ответов. Измерения, полученные в горизонтальной и вертикальной линейных потенциометров установлены на пьедесталах (рис. 5) были использованы для удаления перемещениях, вызванных пьедестал вращения (в связи с поднятием), а постамент скольжения в направлении приложенной нагрузки.
Для обработки экспериментальных данных для удаления сдвиговые деформации взносов, некоторые шаги. Во-первых, стены деформации сдвига на дне две истории каждого образца были рассчитаны с использованием данных из Рабочих установлен на дне две истории каждого образца (рис. 5), используя процедуры, которая рекомендуется Massone и Wallace12 (что позволяет отделения изгибных и сдвиговых деформаций). Нелинейные деформации сдвига были сосредоточены в пределах первого этажа, высота стен, где сдвига уступая наблюдается совместно с изгибной уступая, несмотря на достаточный потенциал сдвига предоставляется в конструкции стены образцов. Измеряется боковые нагрузки деформации сдвига ответ во втором этаже наблюдалось следить около линейных упругих отношений, таким образом, деформации сдвига в третьей и четвертой истории стены образцы были оценены за всю историю загрузки помощью линейной упругой сдвиговой жесткостью значений, полученных для второго этажа уровне. Деформации сдвига истории были затем удаляются из боковых измерения перемещения в верхней и история уровнях стен ..
В таблице 1 приведены пик (восстановление) боковое смещение верхней значения, которые применяются к образцам RW2 и TW2 во время тестирования, а также соответствующие боковой верхней значений перемещения, полученных за вычетом взносов в связи с пьедестала движения и деформации сдвига. Значительное снижение наблюдается в верхней перемещения значений из-за вклада обеих пьедестал движения и деформации сдвига.
Аналитических моделей для образцов RW2 и TW2 подвергались изменение (уменьшение) наверх истории перемещения определяется с помощью процедуры, описанной в предыдущем пункте. Измеряется осевой истории нагрузку на стене во время испытания образцов, измеряемая датчиков во время испытаний были применены к аналитической модели (в среднем около 7% от осевой нагрузкой для RW2 и 7,5% для TW2, с изменением около ± 10%). Воздействие значительного изменения осевой нагрузки на стены реагирования (например, в сочетании стены) является важным фактором, и аналитические модели, способные генерировать ответы в соответствии с различной осевой нагрузки, так как она включает в себя аксиально-изгиб ответ взаимодействия. Сравнения между моделью прогнозов изгибных ответы и результаты испытаний приведены в следующих пунктах.
Прямоугольные стены, RW2
Рисунок 8 сравнение измеренных и предсказал боковые нагрузки верхнего изгиба ответы перемещения для прямоугольной стены образцов RW2. Аналитическая модель отражает измеряется отклик достаточно хорошо. Боковой несущей способности и жесткости боковой стены хорошо представлены в течение большей части боковой дрейф уровнях. Прямоугольный образец стены наблюдалось опыт приносит продольной арматуры границы на номинальной (прилагается) дрейфа уровне примерно 0,75%, 3 соответствует изгиб уровне дрейф примерно 0,45%. Прогноз стены боковой нагрузкой на этот дрейф уровне (0,75% номинала), является точной; прогноз соответствует 98 и 93% от измеряемой величины для загрузки в положительном и отрицательном направлениях, соответственно. Циклические свойства реагирования, в том числе жесткости среды, гистерезисных формы, пластмассы (остаточной) смещения, а также ущемление поведение широко представлены в аналитических результатов, поэтому циклические свойства реализованы аналитические зависимости напряжения от деформации для стали и бетона производят хорошее соотношение для глобальных мер в ответ ..
Деградации измеряется боковой потенциала и жесткость стены образец во время второго цикла бокового дрейфа изгиб уровне примерно 2% в положительном направлении из-за выпучивания продольной арматуры в пределах граничных элементов образца. Такое поведение не представлена аналитическая модель, поскольку модель не учитывает арматурного проката деформации. Недооценка потенциала стены на промежуточных уровнях дрейфа (например, от 0,5 до 1,5% дрейфа) может быть связано с невозможностью аналитического выход напряженно-деформированного асимптоте для стали при растяжении в модели изогнутой области упрочнения наблюдается в стресс деформации испытания № 3 продольной арматуры (рис. 6), а также неопределенность в калибровке циклические параметры, определяющие осуществляется стали stressstrain соотношение (R ^ югу 0 ^ ^ ^ 1 к югу, и ^ 2 ^ к югу) и параметры, связанные с конкретными прочность на растяжение (е ^ ^ т к югу и к югу Возможные калибровка связанные параметры материала приведет к увеличению предсказал стены потенциала и приведет к улучшению корреляции для этих промежуточных дрейфа levels.2 Такая калибровка, однако, будет умеренной нарушить соотношение к стене потенциала на других уровнях дрейфа, а также циклические свойства стены ответ в том числе пластиковые (остаточной) смещений и щипать.
Значения, используемые ранее для этих параметров материала было установлено, дают лучшее общее соотношение между прогнозируемым и измеряется ответы на эти цели. Читатель должен обратиться к статье Orakcal др. al.2 для получения информации о чувствительности результатов моделирования на реальный уровень неопределенности, связанной с калибровки этих параметров ..
Рисунок 9 показывает сравнение боковых смещений изгиб стены, на пике верхней перемещения (вверху обращения перемещения) точек данных для каждого уровня дрейфа, измеренных горизонтальных Рабочих на первого, второго и третьего этажа уровнях ( рис. 5), с результатами анализа. Аналитическая модель дает хороший прогноз стены боковой профиль перемещения и распределения деформаций вдоль стены высотой. Читатель должен отметить, что дрейф уровнях отметил в легенде рис. 9, и во все последующие цифры соответствуют "номинальные" дрейфа уровней наносится на стену во время тестирования по сравнению с фактическим уровнем дрейфа (то есть, измеряется смещение верхней изменить удалить взносы от пьедестала и деформации сдвига).
Рисунок 10 участков измеряется и предсказал боковой изгиб истории перемещения на первом этаже высоту (0,91 м) и вращений, накопленный за нижней 0,76 м от стены (вращение измерений были получены путем вычисления разницы в осевой [вертикальной] смещения измеряется по два Рабочих смонтирован на стене концах [рис. 5] и деления разницы в осевых перемещений по расстоянию между потенциометров). Опять же, очень хорошее совпадение экспериментальных и аналитических результатов не наблюдается, о том, что модель успешно предсказывает нелинейные деформации изгиба испытывали в течение пластического шарнира регионе стены.
Измеренные и предсказал ответов в определенных местах, сравниваются на рис. 11, где приведены средние конкретных штаммов измеряется семь LVDTs более 229 мм, расстояние между метками на базе стены (рис. 5), на пике положительных применяется верхней перемещения (вверху обращения перемещения) точек данных, то для отдельных уровней дрейфа прикладных во время тестирования. Аналогичные тенденции наблюдались и в результатах других уровнях дрейфа, а также для максимальной отрицательной верхней перемещения точек данных. Результаты приведены на рис. 11 показывают, что аналитическая модель предсказывает, растягивающие деформации профиля достаточно хорошо, но и значительно недооценивает сжимающих напряжений. Деформации сжатия прогнозы на месте самый дальний от центра LVDT соответствуют 63, 55 и 30% от измеряемой величины для настенного номинальные уровни дрейф 0,5, 1 и 2% соответственно. Точность прогнозирования положения нейтральной оси достаточно хорошо, аналитически предсказать и экспериментально получены нейтральной позиции оси отличаться не более чем на 5% от стены длины (рис.
Чем больше измеряется сжимающих напряжений в бетон в основание стены могут быть из-за стресса концентрации он вызывает на стене пьедестала интерфейса (в нижней части LVDTs были установлены на постаменте) в связи с резким изменением геометрии (например, Craig19 ). Конкретные измерения деформации также может быть под влиянием крепления LVDTs к стене образца, как LVDTs были прикреплены к блоков приклеен к поверхности стены; измерения не могут представлять средних деформаций сжатия опытных по толщине стены, когда образец отслаивание не наблюдается. Наконец, большие деформации сжатия может быть частично связано с нелинейной ответ сдвига, что стена образца испытывали в течение первого этажа высотой. Предварительные результаты анализа с использованием модифицированного MVLEM с реализована методология для сдвига связи и изгибных перемещений, основанный на двухосных учредительных отношения для бетона с сжимающих деформаций размягчения, деформации сжатия дает больше, чем предсказано с изгибной модели, используемые здесь ..
Рисунок 12 сравнивает измеренный ответы на конкретные калибровочно-встроенных конкретные тензодатчика с расчетной длиной 83 мм (рис. 5)-с результатами, полученными с моделью. Конкретные данные тензометрического были доступны данные до запятой 330 (0,75% дрейф уровня), на котором калибровочных не удалось. Аналитический прогноз снова недооценивает измеряется штаммов сжатие и завышению измеренной деформации растяжения (которые считаются ненадежными, как это обсуждается, как следует). С учетом различий в измеряемых и прогнозируемых результатов, дополнительные сравнения были сделаны с помощью деформации истории измеряется LVDTs расположены по обе стороны от встроенных конкретные тензодатчика. Результаты, полученные с двумя LVDTs трансграничных встроенных конкретные тензометрического были использованы для оценки деформации в месте расположения встроенных конкретные калибровочных с помощью линейной интерполяции. Результаты представлены до точки данных номер 555, после чего показания в LVDT ближе к краю стены стали ненадежными.
Он отметил, что аналитические прогнозы растягивающих деформаций находятся в хорошем согласии с LVDT измерения напряженности, как отмечалось при обсуждении рис. 11. Показания для встроенных конкретные тензометрического разумно близки к полученным с LVDTs для деформации сжатия, а встроенный калибровочных не удается правильно измерить деформации растяжения (кажется, что связь между встроенными конкретные тензодатчика и окружающие конкретные недостаточно, чтобы точно измерять большие деформации растяжения, которые развиваются на стене границ). Аналогичные тенденции наблюдались данных для конкретного тензометрических находится на противоположной стеной образца RW2. В целом, результаты свидетельствуют о том, что аналитическая модель недооценивает деформации сжатия, но достаточно хорошо предсказывает изменение величины и стены растяжение истории деформации, и растяжения измерений для встроенных конкретные калибровочных не являются надежными.
Недооценка сжимающих напряжений видимому, не оказывает существенного влияния на прогноз глобального ответа изгиб (рис. 8 до 10) по образцу стены и загрузка истории использовали в этом исследовании. Изгибных ответ стены пластичный и нелинейность реакции преобладают податливость продольной стали. Однако, недооценивая бетона на сжатие штаммов приведет к невозможности аналитической модели для точного моделирования силы деградации (и в конечном счете, отказ) от стены из-за дробления бетона. Кроме того, моделирование деградации и разрушения силы также должны рассмотреть повреждения локализации последствий, и в этом случае размер элементов, используемых для модели стены будет оказывать существенное влияние на аналитический ответ. В данной модели не считают ущерб локализации и не могут точно имитировать силу унижающие ответов.
Т-образная стена, TW2
Рисунок 13 до 18 лет сравнить аналитические предсказания модели с экспериментальными результатами для Т-образной стены образца, TW2. Соотношение аналитических и экспериментальных результатов для боковой нагрузки верхнего изгиба ответ перемещения (рис. 13), история перемещений (рис. 14), и firststory перемещения и поворотов (рис. 15) для TW2 схожи по RW2, когда Т-образный образец подвергается перемещений в положительном направлении (при фланцу в компрессии). Таким образом, модель обеспечивает достаточно надежное прогнозирование ответа на Т-образной стены с фланцем при сжатии, и тем же выводам, отметил для RW2 обратиться к TW2. Этот результат означает, что предположение плоскости раздела, который полностью берет на себя фланец эффективным при сжатии для всех дрейфа уровнях, является целесообразным. При отрицательных смещений (когда стены фланца на растяжение), однако, аналитические переоценивает модели (до 37%) боковой несущей способности стены (рис. 13), недооценивает (до 21%) боковых смещений на первой в истории уровне (рис.
14 и 15), и переоценивает (до 25%) повороты на дне 0,76 м от стены (рис. 15). Причина этих расхождений между аналитическими и экспериментальными результатами нелинейного распределения растягивающих деформаций опытных вдоль фланца и веб стены образца во время испытаний ..
Конкретных штаммов (LVDT показания по дну 229 мм от стены), измеренные вдоль стены фланец на пике перемещения верхней точки данных на графике и по сравнению с аналитическими результатами на рис. 16 отдельных уровней дрейфа. Измеренные деформации растяжения последующей нелинейной распределения по ширине фланца (рис. 16), которые не могут быть захвачены с аналитической модели, которая основана на предположении плоского сечения, что обеспечивает равномерное распределение деформации растяжения вдоль фланца. Из-за этого предположения, фланец деформации растяжения завышены, что привело к завышению боковой несущей способности стены, когда фланец на растяжение (рис. 13). Экспериментально наблюдаемых нелинейных распределения растягивающих деформаций вдоль фланец также является причиной для переоценки первого этажа, вращений и недооценка первого этажа перемещений (рис. 15), аналитическую модель. Первого этажа перемещений предсказывает модель ниже (несмотря на завышение неупругих вращения из-за большой деформации растяжения), так как длины пластического шарнира области (высота над которыми стали уступая наблюдается) больше в аналитической модели, чем , с которыми сталкиваются стены образца во время тестирования.
В отличие от измеряемой деформации сжатия вдоль пояса (рис. 16), примерно одинаково в отношении всех уровнях дрейфа, в результате чего в довольно хорошем аналитического прогнозирования глобальных мер в ответ на положительные смещения. Для улучшения прогнозирования Т-образная стена ответ, когда стены фланец напряженности, модель должна быть изменена для учета изменения продольного растяжения вдоль стены фланец (например, путем внедрения нелинейных отношений распределения деформаций, таких как предлагаемый по Pantazopoulou и Moehle20) ..
Результаты представлены на рис. 16 также свидетельствуют о том, что аналитическая модель для стены образцов TW2 значительно недооценивает сжимающих напряжений в бетоне (как это было в случае RW2). Бетонные штаммов измеряется LVDTs по длине образца Сети (в том числе пересечения веб-фланец) приведены для максимальной верхней точки перемещения отдельных бокового дрейфа уровней на рис. 17. Распределение конкретных деформации растяжения вдоль веб предсказать с достаточной степенью точности, однако прогноз положения нейтральной оси относительно бедных при отрицательных смещений в связи с невозможностью модели рассмотреть наблюдаемых нелинейных распределения растягивающих деформаций вдоль фланец . Кроме того, измеренные деформации растяжения в бетоне (рис. 17) имеют тенденцию к снижению вдруг на веб-фланец пересечения в связи с изменением в поперечной геометрии сечения. Это опять не рассматриваются аналитическая модель, которая предполагает линейное распределение деформаций вдоль веб стены, в результате переоценки деформации растяжения на веб-фланец пересечение (рис.
Продольной деформации истории конкретных предсказывает аналитическая модель по сравнению с результатами, полученными со встроенными конкретных датчиков деформации (рис. 5), а также результаты, полученные с помощью линейной интерполяции между LVDTs расположен на границе стены (рис. 5), в Рис. 18. Это еще раз ясно, что аналитическая модель недооценивает деформации сжатия, но предсказывает, растяжение истории деформации достаточно хорошо. Конкретных измерений тензометрического находятся в разумном согласии с LVDT показания для деформации сжатия, но встроенных датчиков не точно измерить деформации растяжения.
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Целью данной работы было передать подробную информацию о калибровке нескольких вертикальных онлайн-элементной модели (MVLEM), и представит комплексные исследования корреляции между аналитически предсказать и экспериментально наблюдаемое поведение тонких стен RC с прямоугольной и Т-образный крест разделы на разных уровнях ответных мер. Государственная ofthe современные, надежные отношения учредительных осуществляемых в MVLEM для бетона и арматуры были откалиброваны на основе механических свойств материалов, используемых при строительстве стен образцу, а также параметры ранее проверены другими исследователями (например, для заключения, напряжение жесткости и циклические напряженно-деформированного из стали и бетона). Результаты испытаний стены были обработаны для прямого сравнения экспериментальных и аналитических результатов на различных уровнях реагирования и объектов (например, история перемещений, поворотов на firststory уровне, а средняя штаммов).
В целом, MVLEM, используемый в данном исследовании было показано, что эффективный подход моделирования для прогнозирования изгиб ответ тонких RC стен, модель обеспечивает хорошие предсказания экспериментально наблюдаемых реакций (боковой стене грузоподъемность и поперечную жесткость при различных дрейфа уровнях, предел текучести, циклические свойства нагрузки перемещения ответ перемещения профиля, средний вращений и перемещений по области неупругих [деформации, то есть в течение первого этажа] высоту, положение нейтральной оси, а штаммы стены растяжение) .
Авторы рекомендуют метод моделирования, определяющие отношения и калибровки методологии, использованной в данном исследовании для надежного прогнозирования изгибных ответ для тонких стен RC, со следующими ограничениями: 1) модель значительно недооценивает сжимающих напряжений и, следовательно, не может быть неточным в области моделирования деградации силы и разрушения стен из-за дробления бетона, 2) модель в том виде, не считает, что нелинейные распределения растягивающих деформаций наблюдается вдоль фланец Т-образной стены и, следовательно, не является точной в прогнозировании Т-образный стены ответ, когда фланец стенки при растяжении, 3), хотя модель считает, аксиально-изгиб ответ связи и, таким образом можно было бы ожидать, чтобы быть эффективным для случаев различной осевой нагрузкой, настоящего исследования корреляции были сделаны для стен при примерно постоянной осевой нагрузки и 4) методологии моделирования, применяемые в настоящем документе для корреляционных исследований, предназначена только для имитации изгиба реакция и последствия сдвига изгиба взаимодействия на возможные механизмы сдвига неудачи не считаются ..
Настоящая модель предоставляет гибкую платформу для решения этих вопросов, а также для оценки влияния различных материалов и стены атрибуты нелинейного отклика тонких RC несущие стены, а также практической платформой для реализации дальнейших усовершенствований. Реализация модели в вычислительной платформы (см. номер 21, например) будет оказывать конструкторов улучшения аналитических возможностей для моделирования поведения структурных стен и их взаимодействие с другими структурными элементами, что имеет важное значение для применения на основе оценки выполнения дизайн .
Авторы
Работа, представленная в данном документе поддерживалось за счет средств из Национального фонда науки по грантам CMS-9632457 и CMS-9810012, а также частично сейсмостойкого строительства Программа научно-исследовательских центров Национального научного фонда NSF премии по Нету ЕЭС 9701568 через Тихий океан Землетрясение Engineering Research (ПЕЕР) центр. Результаты испытаний, используемых в данной работе были проведены И. Томсен, теперь с SGH, Арлингтон, штат Массачусетс помощи UCLA аспиранты Л. и М. Massone Мелек высоко ценю. Любые мнения, выводы и заключения и рекомендации, изложенные в данном материале, являются мнениями авторов и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда.
Нотация
^ К югу г = общая площадь конкретного
Ъ = стали упрочнения отношение
г ^ к югу Ь = диаметр арматурного проката
E ^ югу 0 = модуль упругости для стали
E ^ к югу с = модуль упругости для бетона
E ^ югу пл = циклических пластиковых выгрузки модуля для бетона
E ^ югу сек = циклических секущей выгрузки модуля для бетона
F ^ с = к югу пика ^ 'бетона на сжатие напряжения (сжатие бетона)
F ^ югу т = пика конкретные растяжения (бетон прочность при растяжении)
R = циклических кривизны коэффициент для стали
R ^ югу 0 ^ ^ ^ 1 к югу, к югу ^ 2 = стали параметров, определяющих деградации циклических кривизны (эффект Баушингера в)
г = параметр, определяющий форму монотонную кривую деформирования конкретных
Ссылки
1. Vulcano, A.; Бертеро В.В., Colotti В., аналитическое моделирование RC Структурные Стены ", Труды 9-й Всемирной конференции по сейсмостойких сооружений, V. 6, Токио-Киото, Япония, 1988, с. 41 - 46.
2. Orakcal, K.; Уоллес, JW, и Конт, ДП, "Нелинейные Моделирование и анализ структурных железобетонных стен, ACI Структурные Journal, В. 101, № 3, май-июнь 2004, с. 688-698.
3. Томсен, JH, и Уоллес, JW, "Смещение проектирования на основе железобетонных Структурные Стены: Экспериментальное исследование стен с прямоугольными и Т-образный Сечения", доклад № CU / CEE-95/06 кафедрой гражданского инженерия, Clarkson University, Потсдам, штат Нью-Йорк, 1995, 353 с.
4. Томсен IV, JH, и Уоллес, JW, "Экспериментальная проверка перемещения проектирования на основе процедур для тонких железобетонных Структурные Стены" Журнал строительной техники, ASCE, В. 130, № 4, 2004, с. 618-630.
5. Menegotto М., Пинто, Е., "Метод анализа для циклически нагружаемых железобетонных конструкций самолета, включая изменения в геометрии и эластичные поведение элементов при совместном действии нормальных сил и, нагнувшись," Материалы, IABSE симпозиум по Сопротивления и Ultimate деформируемости структур действовал по четко определенными повторяющейся нагрузки, Лиссабон, 1973, с. 15-22.
6. Filippou, FC; Попов, Е. и Бертеро, В. В., "Действие Бонд Ухудшение на гистерезисные Поведение железобетонных суставы", EERC Доклад № UCB/EERC-83/19, сейсмостойкого строительства Научно-исследовательский центр, Университет Калифорнии, Беркли, Калифорния, 1983, 184 с.
7. Chang Г.А., Мандер, JB, "Сейсмическая энергия основании анализа усталости повреждения моста Столбцы: Часть I-Оценка сейсмической мощности," NCEER технический доклад № NCEER-94-0006, Государственный университет Нью-Йорк, Буффало, штат Нью-Йорк, 1994, 222 с.
8. Беларби, H., и Сюй, TCC, "Учредительный Законы бетона на растяжение и арматуры подкрепленной Бетон", ACI Структурные Journal, В. 91, № 4, июль-август 1994, с. 465-474.
9. Уоллес, JW, "Новая методика сейсмической Дизайн железобетонных стен Shear" Журнал строительной техники, ASCE, В. 120, № 3, 1994, с. 863-884.
10. Уоллес, JW, "Сейсмическая Дизайн железобетонных стен Shear; Часть I: новый формат кодекса," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 121, № 1, 1995, с. 75-87.
11. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования к железобетона (ACI 318-89) и Комментарии (318R-89)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1989, 353 с.
12. Massone Л.М., и Уоллес; JW, "Load-Деформация Ответы Стройный железобетонных стен," Структурные ACI Journal, В. 101, № 1, январь-февраль 2004, с. 103-113.
13. Elmorsi, M.; Kianush, MR и Цзо, WK ", нелинейный анализ циклически загружено Железобетонные конструкции", ACI Структурные Journal, В. 95, № 6, ноябрь-декабрь 1998, с. 725-739.
14. Seckin, М., "Поведение гистерезисных литых-на-Месте Внешний-Beam-Column-Слэб Субсборки", Диссертация, Университет Торонто, Торонто, Онтарио, Канада, 1981, 266 с.
15. Мандер, JB; Пристли; MJN и Парк Р., "Теоретические модели напряженно-деформированного для замкнутых Бетон," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 114, № 8, 1988, с. 1804-1826.
16. Saatcioglu М., Разви, SR, "Прочность и пластичность замкнутых Бетон," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 118, № 6, 1992, с. 1590-1607.
17. Orakcal, К., "Нелинейная Моделирование и анализ Стройный железобетонных стен", диссертации, Калифорнийский университет, Лос-Анджелес, Калифорния, 2004, 224 с.
18. Мать-Works, Inc "Matlab", Натик, штат Массачусетс, 2001.
19. Крейг, РР, механика материалов, М. Джон и сыновья ", Нью-Йорк, 2000, 752 с.
20. Pantazopoulou, SJ, а Мол, JP, "Простые аналитических моделей для Т-балки при изгибе," Журнал строительной техники, ASCE, В. 114, № 7, 1988, с. 1507-1523.
21. Тихоокеанский сейсмостойкого строительства Научно-исследовательский центр ", OpenSees-Open системы для моделирования сейсмостойкого строительства", Университет Калифорнии, Беркли, штат Калифорния, <A HREF = "http://opensees.berkeley.edu/OpenSees/developer.html" целевых = " _blank "относительной =" NOFOLLOW "> http://opensees.berkeley.edu/OpenSees/developer.html </ A>.
Kutay Orakcal является докторской исследователь в департаменте строительства, Калифорнийский университет, Лос-Анджелес, Калифорния (UCLA). Он получил докторскую степень в строительстве из UCLA в 2004 году. Его исследовательские интересы включают и моделированию поведения железобетонных элементов и систем.
Джон Уоллес, ВВСКИ, профессор гражданского строительства в Лос-Анджелесе. Он является членом комитетов МСА 318, структурные конструкции здания Кодекса; 318-H, сейсмических положения (Железобетона Строительный кодекс); 335, композитный и гибридных структур; 369, сейсмическая ремонту и реконструкции; 374, основанным на показателях деятельности Сейсмические дизайн Бетон Здания, E 803, факультет сети Координационного комитета и совместных ACI-ASCE Комитет 352, узлов и соединений в монолитных бетонных конструкций. Его исследовательские интересы включают реагирования и проектирование зданий и мостов землетрясения действия, лабораторных и полевых испытаний конструктивных элементов и систем, а также структурных мониторинга здоровья населения.