Прочность на сдвиг из волокнита железобетонных балок без поперечной арматуры

Поведения и сдвига прочность бетона тонкими пучками армированные армированных волокном полимера (FRP) баров были исследованы. В общей сложности девять крупномасштабных железобетонных балок без стремян были построены и испытаны до разрушения. Пучков измеряется 3250 мм, шириной 250 мм и 400 мм глубиной и были испытаны в четыре точки изгиба. Испытание переменным отношением арматуры и модуль упругости продольной арматуры. Тест пучков включены три пучков армированные стекла FRP бары, трех лучей усилены с углеродом FRP бары, а также три управления пучками армированные обычных стальных. Результаты теста были сопоставлены с предсказаниями предоставляемых за счет разных доступных кодов, пособий, а также разработать руководящие принципы. Результаты испытаний показали, что относительно низкий модуль упругости баров FRP привело к снижению прочности на сдвиг по сравнению с сдвигу контроля пучков армированных сталью. Кроме того, текущий дизайн ACI 440.1R метод дает очень консервативный прогноз, в частности, для балок армированных стекло баров FRP.

Ключевые слова: балки; волокон, полимеров, сдвига; силы.

(ProQuest-CSA LLC: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Долговечность железобетонных конструкций стало серьезной проблемой в строительной отрасли. Одним из основных факторов, снижающих прочность и долговечность железобетонных конструкций является коррозия стальной арматуры. Многие стальных железобетонных конструкций подвергаются противообледенительной соли и морской среды требуют длительного и дорогостоящего обслуживания. В последнее время использование армированных волокном полимера (FRP) в качестве альтернативы армирующего материала в железобетонных конструкциях возник как новый подход к решению проблемы коррозии. В дополнение к коррозионно характер материалов FRP, они также имеют высокое соотношение прочности и веса, что делает их привлекательными в качестве подкрепления для железобетонных конструкций.

программы Обширные исследования были проведены расследования изгиб поведение конкретных членов усилить с подкреплением FRP. С другой стороны, сдвиг поведение конкретных членов усилить продольном направлении, причем баров FRP до сих пор не полностью изучены. Из-за различия механических свойств между FRP и стальной арматуры, в частности, модуль упругости, прочности на сдвиг конкретных членов усилить продольном направлении, причем баров FRP может отличаться от членов армированных сталью. В предыдущих испытаний изгиба проведенного Эль-Salakawy и Benmokrane, 1 Деиц и др.., 2 и др. Michaluk., 3 сдвига неудач, по сообщениям, члены усилить продольном направлении, причем баров FRP.

Применяется касательных напряжений в трещины железобетонных членов без поперечного армирования сопротивление со стороны различных механизмов сдвига. Совместное ACI-ASCE Комитет 445, сдвиг и кручение, 4 определены следующие пять механизмы сдвига перевода: 1) касательные напряжения в бетон без трещин, 2) взаимосвязанные действия совокупности; 3) дюбель действия продольной арматуры, 4) арки действий и 5) остаточные растягивающие напряжения передается непосредственно через трещины. Совокупный блокировки результаты сопротивление относительное скольжение двух шероховатых поверхностей взаимосвязанных трещины, как и сопротивление трения. Тех пор, пока трещины не слишком широк, это действие может significant.5 Дюбель сил, возникающих при пересечении продольных балок, трещины частично сопротивляется сдвиговым перемещения вдоль трещины. Арчинг Действие происходит в глубоких членов или членов, в которых сдвиг пролета к глубине соотношение (A / D) меньше, чем 2,5. Это не сдвиговый механизм передачи в смысле, что оно не передает тангенциальной силы в ближайший плоскости, параллельной, но допускает передачу вертикальной сосредоточенной силы к реакции, снижая тем самым вклад других типов сдвига передачи.

Объяснение основных остаточных растягивающих напряжений, что, когда конкретные первой трещины, порвать не происходит. Кусочки железобетонный мост трещины и продолжать передавать усилие натяжения до трещины widths4 в диапазоне от 0,05 до 0,15 мм ..

В связи с относительно низким модулем упругости FRP композитного материала, армированного конкретных членов с FRP баров будет развиваться более широких и глубоких трещин, чем члены усилить со сталью. Более глубокие трещины уменьшить вклад в прочность на сдвиг от конкретных без трещин связано с уменьшением глубины бетона на сжатие. Большой трещин в свою очередь, снижение совокупных взносов от блокировки и остаточных напряжений растяжения. Кроме того, из-за сравнительно небольшой поперечной силы баров FRP и относительно более широких трещин, вклад дюбель действий может быть очень мала по сравнению со сталью. Наконец, общий потенциал сдвига конкретных членов усилить с барами FRP как усиление изгиба меньше, чем у конкретных членов армированных стальной арматуры.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Использование материалов FRP в качестве подкрепления для железобетонных конструкций, быстро увеличивается. Тем не менее, поведение и прочность на сдвиг к югу V ^ с ^ конкретных членов усилить изгиб с барами FRP в качестве основного растяжение укрепления еще не были полностью изучены. Некоторые кодексы и руководящие принципы дизайна решения FRP бары в качестве основного арматуры для железобетона были недавно опубликованы. Исследование, о котором в этом документе дается оценка прочности на сдвиг V ^ с ^ к югу от FRPreinforced конкретные тонкие пучки (A / D> 2,5) без стремян с учетом эффекта укрепления отношений и модуль упругости арматуры. Кроме того, в документе рассматриваются действия имеющихся положений дизайн конкретный вклад V ^ с ^ к югу на прочность на сдвиг для членов продольно армированный с баров FRP.

ОБЗОР ТЕКУЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ ДИЗАЙН

Большинство положений сдвига дизайн в настоящее время применяются для армированных железобетонных конструкций с барами FRP на основе расчетных формул членов усилить с традиционными стали рассматривать некоторые изменения для учета существенных различий между FRP и стальной арматуры. Эти положения основаны на традиционных изменение 45-градусная модель фермы. Эта модель определяет сдвиговой прочности железобетонных изгиб члена в виде суммы срез конкретного компонента V ^ с ^ к югу и поперечной арматуры компонента V ^ S ^ к югу. В этом разделе рассматриваются конкретные прочность на сдвиг компонент V ^ югу C, F ^ членов продольно армированные FRP бары в соответствии с рекомендацией ACI 440.1R-03, 6 ISIS-M03-01, 7 CAN/CSA-S806-02, 8 и JSCE .9

ACI 440.1R-03 дизайн guidelines6

Для учета осевой жесткости FRP продольной арматуры, к югу ^ F ^ E ^ ^ е к югу, а по сравнению с арматурой, к югу ^ S ^ E ^ S ^ к югу, ACI Комитет 440 рекомендовал следующее уравнение для расчета V ^ к югу C, F ^

... (1)

Для практических целей дизайн, стоимость прочности при условии, конкретные следующим

... (2)

ISIS-M03-01 дизайн manual7

Сопротивление сдвигу отнести к бетону, к югу V ^ C, F ^, членов усилить с барами FRP как усиление изгиба рассчитывается по тем же принципам, для стальных железобетонных (CSA A23.3-94) 11, принимая во внимание разницу по модулю упругости между FRP и стальной арматуры, как следует

... (3)

Для секций с эффективной глубиной более 300 мм, конкретные сопротивление сдвига V ^ югу C, F ^ берется

... (4)

CAN/CSA-S806-02 code8

Конкретный вклад в прочность на сдвиг рассчитывается по следующей формуле

... (5а)

такой, что

... (5b)

... (5с)

Для секций с эффективной глубиной более 300 мм и без поперечной арматуры сдвига или менее поперечной арматуры, чем минимальные требования код, величина V с ^ к югу, е ^ рассчитывается по следующей формуле

... (6)

Очевидно, что уравнения. (6) могут быть получены из уравнения. (4), учитывая срок ... равным 0,5 (при E ^ югу е = 50 ГПа и E ^ югу ы = 200 ГПа). Таким образом, уравнение. (6) оценивает конкретный вклад в прочность на сдвиг из волокнита железобетонные членов, независимо от типа FRP арматуры.

JSCE дизайн recommendations9

Прочности бетона сдвига рекомендовано JSCE задается следующими уравнениями:

V ^ к югу C, F =

е ^ ^ к югу VCD = 0,2 (Р '^ ^ к югу CD) ^ SUP 1 / 3 ^

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Это исследование оценивает конкретные прочность на сдвиг FRP-железобетонных балок без веб подкрепления. Испытания переменных, включенных отношение арматуры и модуль упругости продольной арматуры. FRP-железобетонных балок были разработаны таким образом, чтобы фактическое соотношение укрепление

... (8)

С другой стороны, армированного пучков underreinforced с фактическое соотношение ниже, чем укрепление сбалансированным.

Материалы

Два типа песка покрытием FRP бары были использованы в качестве изгиб арматуры: FRP углерода и стекла FRP. Слитки изготовлены из непрерывных продольных волокон пропитанной термореактивной в винилэфирные смолы с типичным содержанием волокна 73%. Углерода FRP бары были использованы в двух размерах: № 10 (D ^ подпункта б = 9,5 мм) и № 13 (D ^ подпункта б = 12,7 мм). Стекло FRP бары также два различных размеров: № 10 (D ^ к югу б = 9,5 мм) и № 16 (D ^ к югу б = 15,9 мм). Деформированных стальных стержней Нету 10М (D ^ к югу Ь = 11,3 мм) и № 15M (Д ^ к югу б = 15,96 мм), были использованы в укреплении контроля пучков. Механических свойств арматуры были определены путем проведения испытания на растяжение на репрезентативных образцов. Характеристики углеродных FRP, FRP стекла и арматуры, используемых в данном исследовании приведены в таблице 1.

Пучков строились по normalweight бетона с целевой прочности на сжатие 35 МПа после 28 дней. Смеси доля на кубический метр бетона следующим образом: грубая содержание совокупности 1051 кг, размер колебался между 10 и 20 мм, содержание драгоценного совокупности 672 кг, содержание цемента 430 кг, водоцементное отношение (в / к) от 0,39 воздуха entrainer из 301 мл, а водоредуцирующим агента 860 мл. Фактическое измерение спад до литья 80 мм. Три луча в каждой серии было подано в то же время из той же партии бетона. Средняя прочность на сжатие конкретных колебался от 43,6 и 50,0 МПа во время тестирования. Кроме того, средняя прочность на растяжение получить, выполнив раскол цилиндра испытаний составляла от 3,0 до 3,7 МПа.

Испытаний образцов и приборов

В общей сложности девять крупномасштабных железобетонных балок были построены и испытаны до разрушения. Испытания пучков 3250 мм в длину, 250 мм в ширину и 400 мм глубиной, как показано на рис. 1. Все пучков было 250 мм длина свеса за поддержку на каждой стороне, как длина крепления, чтобы избежать сбоев связи до сдвига неудач. Сдвига пролетом сохраняется на 1000 мм для всех испытаний, что дает диапазон сдвига к глубине отношение 3,1. Тест пучков были разделены на три серии с различными коэффициентами усиления ( Каждая серия включает три пучков армированных стальной, FRP углерода, или стекла FRP бары с тем же отношением подкрепления. Подробнее опытных образцов приведены в таблице 2 и на рис. 1. Назначение пучки можно объяснить следующим образом. Первая буква S, C, G и обозначает тип арматуры, FRP углерода, или стекла FRP бары, соответственно. Вторая буква N указывает на отсутствие поперечной арматуры обеспечивается.

Все проверенные пучков приборами с одной парой электрического сопротивления тензорезисторов связанных по двум из арматуры и одна пара на верхней поверхности бетона в середине пролета. В середине пролета прогибов была измерена с помощью двух линейных дифференциальных переменной преобразователей (LVDTs) крепятся на каждой стороне света. Два высокоточных LVDTs (± 0,001 мм) были установлены на позиции первой трещины для измерения ширины трещины. Во время погрузки, образование трещин по бокам пучки были также отмечены и записаны. Все приборы местах, показаны на рис. 1 (а).

Испытание установки и процедуры

Пучков были протестированы в четырех пунктов, склонившись над опертой ясно службы 2750 мм, как показано на рис. 1 (а). В ходе тестирования нагрузка монотонно применяется при strokecontrolled скоростью 0,6 мм / мин использованием 500 кН замкнутой МТС привода. Загрузка была остановлена, когда первые две трещины и начальной ширины трещины измерялись вручную с помощью ручных 50 Тогда, два высокоточных LVDTs были установлены для измерения ширины трещины при увеличении нагрузки. Приложенной нагрузки, перемещения и деформации показания были записаны на электронный носитель в ходе испытания с использованием системы сбора данных контролируется компьютером.

TEST РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Приложенной нагрузки по сравнению с прогиба в середине пролета отношений испытуемых балок приведены на рис. 2 (а). Типичная кривая прогиба от нагрузки могут быть определены два этапа. На первом этапе до трещин от изгиба был одинаков для всех пучков представляющих поведение без трещин луча валового момент инерции конкретные сечения. На втором этапе, postcracking до разрушения, представляет собой пучок с трещинами приведенный момент инерции. На этой стадии изгибной жесткости испытуемых балок зависит от осевой жесткости арматуры, которая является функцией от области г ^ ^ к югу и модуль упругости E ^ г ^ к югу от продольной арматуры.

Для всех испытаний балок, изгибной жесткости на этапе 2 для пучка армированные стекла FRP бары ниже, чем изгибной жесткости усилены пучка с углеродом FRP бары, которые, в свою очередь, меньше жесткости изгиба пучка армированные стали, как показано на рис. 2 (б) как типичный для серии III. Этот результат является следствием модуль упругости арматуры на постсоветском пространстве, растрескивание изгибной жесткости, как лучи каждой серии было такое же соотношение арматуры (табл. 2). Среднее соотношение между postcracking изгибной жесткости армированного балок и стекла FRP армированных балок примерно в 5,2, в то время это соотношение между армированного балок и углерода FRP армированных балок примерно 1,5. Эти отношения были примерно такими же, как отношения модуля упругости стали, что и баров FRP как они были на 4,9 сталь, стекло и 1,5 FRP на сталь углерода FRP. Следовательно, можно сделать вывод, что postcracking изгибной жесткости FRP армированные пучками, что из армированного пучков же, как и отношение осевой жесткости FRP арматуры к осевой жесткости стальной арматуры.

На рис. 2 (а), два луча, CN-2 (армированные углерода FRP) и С.-1 (усиленный стальной), которые имеют примерно тот же осевой жесткости E ^ югу г ^ ^ г ^ к югу от арматуры (табл. 2), имеют те же изгибной жесткости. Этот результат хорошо согласуется с результатами испытаний и Tureyen Frosch.12 рис 2 (а) также свидетельствует о том, как количество подкрепление увеличилось за тот же тип армирующего материала, после взлома изгибной жесткости увеличилось. Такое поведение наблюдалось для трех различных типов арматуры, используемые в данном исследовании. Таким образом, на изгиб поведение испытуемых балок, как представляется, функции осевой жесткости арматура ..

Подобные характеристики модели растрескивания не наблюдалось по всем девяти лучей. Crack образования был инициирован в изгибе промежуток между двумя сосредоточенных нагрузок, где изгибных напряжений является самым высоким и напряжения сдвига равен нулю. Трещины вертикальные трещины перпендикулярно к направлению максимальных растягивающих основных стресс, вызванный чистом изгибе. Как увеличить нагрузку, дополнительные изгиб трещины, открытые в сдвиговых службы. Из-за преобладания напряжений сдвига, однако, трещины стали все более и более склонны и распространяются в сторону точка нагрузки и в итоге к диагональному провал напряжения. Рисунок 3 схематически показана типичная картина крекинга для одной из серий (серии III). Смелые линии представляют собой трещины, которые образовались в связи с тем, и более легкие до отказа.

Для каждой серии, армированного пучка достигла наивысшей нагрузки, а затем углерода FRP усиленного пучка, то пучком армированные стекла баров FRP. Максимальной деформации бетона на сжатие при разрушении колебалась между 966 и 1409 микродеформации, которые были меньше, чем конечная использовать штамм 3000 микродеформаций. Максимальное измеренное деформации растяжения в барах FRP в связи с тем колебалась от 3388 до 4064 микродеформации углерода баров и от 4910 до 10600 микродеформации для стекла баров. Максимальной прочности стали налегать на провал колебался от 2250 и 2720 микродеформаций. Краткое изложение результатов испытаний приведены в таблице 3.

Предел прочности при сдвиге

Все девять пучков неудачу в диагональных напряженности, за исключением контроля пучка, SN-1, которая испытала стали уступая под нагрузкой одновременно диагональных провал напряжения произошло. Типичные диагональные отказов напряжение испытуемых балок показано на рис. 4.

Сдвигу изгибных членов без Сети укреплению определяется образованием критической наклонной трещины и последующее резкое уменьшение несущей способности. В общем, для членов с сдвига службы к глубине коэффициент больше 2,5, то разница между критической наклонной сдвиговых трещин V ^ ^ сг к югу и в конечном итоге сдвига V ^ к югу и ^ мала. Поэтому для таких членов, склонны сдвиговых трещин можно считать таким же, как конечной сдвиговой для всех практических purposes.12 Кроме того, прочность на сдвиг в конечной неудачи более определенным и надежным показателем, чем крекинга сдвига strength.13 Это исследование принимает конечную мощность сдвига V ^ и ^ к югу, как конкретные прочность на сдвиг к югу V ^ с ^.

Влияние двух компонентов осевой жесткости (Е к югу ^ и ^ г ^ к югу) от арматуры по прочности на срез испытуемых балок показано на рис. 5. Вертикальной оси на рис. 5 представляет собой экспериментальное сдвигу V ^ ^ ехр к югу от испытуемых балок отнесенного к квадратному корню из бетона на сжатие (...), силы, а горизонтальная ось представляет Это можно заметить, что прочность на сдвиг увеличилось армирования была увеличена. Такое поведение является более заметным в пучки или усилены с углеродом FRP или стальной арматуры. С другой стороны, такое поведение не ясно, для лучей армированные стекла FRP бары, который может быть связан с низким модулем упругости стекла FRP по сравнению с углеродом FRP или стальной арматуры. Для пучков армированных стальной и углерода FRP бары, увеличение процента армирования примерно на 50% (с 0,87 до 1,23%) увеличилась сдвига сильные на 23,5 и 46,0% соответственно, тогда как рост в укреплении показатель снизился сдвиговой прочности FRP стекла армированного пучков 8,0%.

Увеличение прочности на сдвиг за счет увеличения соотношения изгибных укрепление объясняется улучшением сдвига механизмы передачи. Увеличение процента армирования уменьшает глубину проникновения и ширина трещины сдвига. Это, в свою очередь, увеличивает совокупный вклад блокировки, а также в качестве вклада без трещин конкретные путем увеличения площади бетона на сжатие. Кроме того, увеличение процента армирования увеличивает дюбель потенциала государств-членов путем повышения дюбель области, тем самым уменьшая растяжение напряжений, в окружающем бетоне.

Аналогичные о том, процента армирования на полученные прочность на сдвиг, рис. 5 также отмечается, что низкий модуль упругости армирующего материала, тем ниже прочность бетона сдвига. Как FRP бары имеют относительно низкий модуль упругости по сравнению со стальной модуль упругости, FRP усиленный пучков опытных сокращение прочность на сдвиг по сравнению с прочность на сдвиг пучков армированных сталью. Среднее соотношение экспериментальных прочность на сдвиг стекла FRP усиленный пучков для коллег усилить со сталью 58%, что составляет кубический корень из соотношения осевой жесткости между стеклом FRP и стальной арматуры ... (Соответствующие пучки имеют одинаковую Тот же результат может быть заключен на усиленный пучков с углеродными баров FRP как среднее соотношение экспериментальных прочность на сдвиг углерода FRP армированные пучками коллегами армированных стальной составляет 85%. Это соотношение примерно такое же, как кубический корень из соотношения осевой жесткости между атомами углерода FRP и стальной арматуры ...

(Соответствующие пучки имеют одинаковую Этот результат объясняется текущей ACI 440.1R6 метод расчета (уравнение (2)) дает очень стабильные результаты, в частности, для балок армированных стекло баров FRP, как будут представлены позже в этом документе. Процедура, применяемая в выводе формулы. (2), на основе сдвига прочность бетона членов усилить с барами FRP стричь прочность бетона членов армированных стальной, непосредственно же, как и соотношение между осевой жесткости FRP для арматуры, которая не является точной, как показано ранее ..

Сравнение прогнозов и экспериментальные результаты

Сдвига сильные стороны испытуемых балок армированных FRP бары были предсказаны помощью сдвига положения дизайн ACI 440.1R-03 разработать руководящие принципы, 6 ISIS-M03-01 Руководство по проектированию, 7 CAN/CSA-S806-02 кодекса, 8 рекомендаций JSCE дизайн , 9 и расчетная формула, недавно разработанной Tureyen и Frosch.14 Эта формула была разработана модель, которая вычисляет конкретный вклад в сдвиговой прочности железобетонных балок. Уравнение упрощается обеспечить расчетная формула для обеих steeland FRP армированные балки следует

... (На дюйм-фунт единиц) (9)

к югу, где Ь ^ W ^ и с = Ы в дюймах, что

...

и / '^ к югу с = прочность на сжатие бетона, МПа.

Предсказал сильные сдвига были сопоставлены с экспериментальными значениями, как это указано в таблице 4. Уравнение (2) была использована для прогнозирования конкретных преимуществ сдвига испытания FRPreinforced балок по ACI 440.1R-03. Для прогнозирования с использованием ручного ISIS-M03-01 конструкции и CSA-S806-02 Кодекса, уравнение. (4) и (6) были использованы, соответственно, с учетом Уравнение (7) была использована для прогнозирования сильных сдвиговых по JSCE метода. Следует отметить, что член фактор безопасности

Это можно заметить из таблицы 4, что и ISIS и JSCE прогнозируемых значений (V ^ ^ пред югу) находятся в хорошем согласии с экспериментальными результатами (V ^ ^ ехр к югу). Это видно из таблицы 4, а средние значения V югу ^ ехр ^ / V ^ ^ к югу пред были 1,29 и 1,42 для ISIS и JSCE методы, соответственно. Метод JSCE дизайн преимущество перед методом ISIS, как на его долю приходится две компоненты осевой жесткости (Е к югу ^ и ^ г ^ к югу) от арматуры, в то время как метод ISIS не учитывает армирования . Уравнение CSA дизайн дает хорошие прогнозы для лучей армированные стекла FRP и консервативные прогнозы для лучей усилены с углеродом FRP бары как это указано в таблице 4. Как говорилось ранее, при выводе уравнения CSA дизайн, постоянное значение E ^ ^ е югу равна 50 ГПа для всех типов баров FRP был рассмотрен. Эта величина близка к югу E ^ ^ е для стекла FRP (около 40 ГПа), но значительно ниже, чем у углерода FRP (около 120 ГПа), что приводит к более низкой оценке конкретный вклад в прочность на сдвиг из волокнита железобетонных членов, независимо от типа FRP арматуры.

Дизайн уравнение, предложенное Tureyen и Frosch14 (уравнение (9)) дает разумные, а консервативные результаты, как среднее значение V югу ^ ехр ^ / V ^ ^ к югу пред был 1,75. С другой стороны, ACI 440.1R метод проектирования обеспечивает очень консервативные прогнозы, особенно для пучков армированные стекла FRP бары, как показано в таблице 4 ..

Предлагаемая модификация ACI 440.1R-03 НОЖНИЦЫ УРАВНЕНИЕ

Тест Результаты этого исследования показали, что прочность бетона сдвига армированных бетонных балок с барами FRP на этот балок армированных стальными (V ^ югу C, F ^ / V ^ с ^ к югу) пропорционально корню кубическому из осевой жесткости соотношение между FRP и арматуры (...). Применяя это заключение по формуле. (1) и в том же порядке, использованных при выводе формулы. (2) (определены в качестве формулы. (9-1) в 440.1R ACI-036), следующее изменение в формуле. (2) предлагается

... (10)

Чтобы проверить предлагаемые изменения, уравнение. (10) было по сравнению с экспериментальными результатами этого исследования и результаты испытаний 28 образцов доступны в literature2 ,12,15-17, приведены в таблице 5. Эти образцы были усилены с различным количеством стекла, углерода и арамидных FRP бары и не поперечной арматуры. Все 34 образцов не удалось по диагонали отказов напряженности. В таблице 5 приведены соответствующие данные об испытаниях, а также результаты сравнения. Кроме того, предсказал сильные сдвига в соответствии с предложенной уравнения, предсказал возможность сдвига в соответствии с действующим ACI 440.1R сдвига расчетная формула (уравнение (2)), также представлены в таблице 5. За 34 тестов, средняя V ^ югу ехр ^ / V ^ ^ к югу пред предлагаемого уравнения 1,33 с коэффициентом вариации 10,5%. С другой стороны, соответствующие результаты были 3,65 и 31,2% на текущий ACI 440.1R метода. На рисунке 6 показано сравнение экспериментальных и прогнозируемых сильных сдвига на основе результатов предлагаемой и текущих уравнений.

Вертикальной оси, эта цифра отражает отношение V ^ к югу ехр ^ / V ^ ^ пред к югу, а горизонтальная ось представляет осевой жесткости ( Из рис. 6 и в таблице 5, видно, что уровень точности предсказал сдвигу предлагаемой уравнения, как представляется, с различной постоянной армирования ( в отличие от нынешнего метода МСА 440.1R. Таким образом, предлагаемый уравнение (уравнение (10)) является более рациональным и надежным для прогнозирования конкретных прочности на сдвиг для изгибных членов продольно армированный с баров FRP ..

ВЫВОДЫ

Прочность на сдвиг и поведение конкретных тонкие пучки усилены с барами FRP были оценены. Девять крупномасштабных железобетонных балок без стремян были протестированы в соответствии монотонных условий нагрузки: три луча армированные стекла FRP бары, три усилены с углеродом FRP бары, а также три пучков армированные обычных стальных. Испытание переменным отношением арматуры и модуль упругости продольной арматуры. Экспериментальные результаты тестов по сравнению с имеющимися положениями дизайн сдвига. Основные выводы этого исследования можно резюмировать следующим образом:

1. Как правило, прочность на сдвиг железобетонных балок без стремян пропорциональна осевой жесткости продольной арматуры. Чем выше коэффициент усиления или модуль упругости арматуры, тем выше прочность на сдвиг получены;

2. Прочности бетона сдвига армированных бетонных балок с барами FRP как изгиб подкрепление, что балок армированных стальной арматуры (V ^ югу C, F ^ / V ^ с ^ к югу) не прямо пропорционально отношению осевой жесткости между FRP и арматуры (

3. CAN/CSA-S806-02 метод проектирования, для балок без стремян и с эффективной глубиной более 300 мм, в результате хорошие прогнозы для балок армированных стекло FRP бары и консервативные прогнозы для балок армированных углерода баров FRP. Расчетная формула разработана Tureyen и Frosch14 (уравнение (9)) дал разумного, а стабильные результаты. С другой стороны, нынешнее ACI 440.1R-03 дизайн метод дает очень стабильные результаты, в частности, для балок армированных стекло баров FRP. Вообще, лучше прогнозов могут быть получены как методом ISIS дизайн (ISIS-M03-01) и рекомендации JSCE дизайн, а также

4. На основании полученных экспериментальных результатов, предлагаемое изменение существующей конструкции уравнения. (9-1) в ACI 440.1R-03 представлен. Предлагаемого модифицированное уравнение было проверено сравнения с экспериментальными результатами этого исследования и результаты испытаний 28 испытаний балок в литературе, а также хорошо согласуется было найдено.

Авторы

Авторы признают, финансовой поддержке со стороны Национального наукам и инженерным исследованиям совета Канады (СЕНТИ), Pultral Инк (Тетфорд мин, Квебек), Министерство транспорта Квебека, сети центров передового опыта ISIS-Канада, и Университета Шербрук. Авторы хотели бы поблагодарить B. Tighiouart, Ф. Ntacorigira, С. Sindayiagaya за их помощь в изготовлении и испытания образцов.

Нотация

^ К югу F = номинальная площадь поперечного сечения стержней FRP, мм ^ 2 ^ SUP

^ К югу г = номинальная площадь поперечного сечения арматуры, мм ^ 2 ^ SUP

^ К югу ы = номинальная площадь поперечного сечения из стальных стержней, мм ^ 2 ^ SUP

Ь к югу ш = ширина полотна пучка, мм

с = трещины превращаются раздел нейтральной оси глубина, мм

D = эффективная глубина растяжение арматуры, мм

E ^ к югу с = модуль упругости бетона, МПа

E ^ югу F = модуль упругости FRP бары, МПа

Е ^ югу г = модуль упругости арматуры, Мпа

E ^ югу ы = модуль упругости стали, МПа

е '^ к югу с = прочность на сжатие бетона, МПа

е '^ к югу кд = дизайн прочность на сжатие бетона, МПа

F ^ югу фу = предел прочности на растяжение ФРП арматуры, МПа

е ^ ^ к югу у = предел текучести арматурной стали бары, МПа

M ^ Sub D = дизайн изгибающий момент, kN.m

M ^ югу F = учитываться момент в разделе интересов, kN.m

M ^ к югу о = декомпрессии момент kN.m

N ^ Sub D = дизайн осевой сжимающей силы, кН

п = модульной соотношение (Е зиЬ г ^ / E ^ с ^ к югу)

V ^ к югу кр = склонны крекинга прочность на сдвиг, кН

V ^ к югу F = учтены силы сдвига в разделе интересов, кН

V ^ к югу и ^ = предел прочности на сдвиг, кН

Ссылки

1. Эль-Salakawy Э., Benmokrane, B., "Работоспособность железобетонный мост Железобетонная плита с палубы армированных волокном композитных полимерных бары," Структурные ACI Journal, В. 101, № 5, сентябрь-октябрь 2004, с. 727-736.

2. Деиц, DH; Харик, IE и Gesund, H., "В одну сторону плиты, армированной стекловолокном Усиленный полимерные Арматура", армированного волокном полимерные Арматура железобетонных конструкций, Труды 4-й Международной конференции, SP-188, CW Долан и др.., ред. американские бетона институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1999, с. 279-286.

3. Michaluk, R.; Rizkalla, S.; Тадрос, Г. и Benmokrane, B., "Поведение при изгибе односторонних бетонных плит Усиленный волокнита подкрепление", ACI Структурные Journal, В. 95, № 3, Май-июнь 1998, с. 145-157.

4. Совместное ACI-ASCE Комитет 445 ", в последнее время подходы к сдвигу Дизайн Железобетона" Журнал строительной техники, ASCE, В. 124, № 12, 1998, с. 1375-1417.

5. Razaqpur А.Г., Isgor О.Б., Cheung, MS, а также Уайзман, A., "Предыстория Shear Дизайн положений Предлагаемый стандарт для канадских FRP Железобетонные конструкции", Труды международной конференции, композиты в строительстве КТС-2001, Порту- / Португалия, 2001, с. 403-408.

6. ACI Комитет 440 "Руководство по проектированию и строительству железобетонных с FRP бары (ACI 440.1R-03)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2003, 41 с.

7. ISIS-M03-01, "Усиление железобетонных конструкций с волокном полимеров", Канадская сеть центров передового опыта по интеллектуальным зондирования для инновационных структур, ISIS Канаде, Университет Виннипег, Манитоба, Канада, 2001, 81 с.

8. CAN / CSA S806-02, "Проектирование и строительство зданий и сооружений компонентов с Fibre Железобетонная полимеров", Канадская ассоциация стандартов, Рексдейл, Онтарио, Канада, 2002, 177 с.

9. Мачида, A., "Рекомендации по проектированию и строительству бетонных конструкций с применением непрерывного волокна армирующих материалов", бетона серии Инженерная 23, Японское общество инженеров-строителей, JSCE, Токио, Япония, 1997, 325 с.

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

11. CSA A23.3-94, "Проектирование железобетонных конструкций зданий", Канадская ассоциация стандартов, Рексдейл, Онтарио, Канада, 1994, 220 с.

12. Tureyen А. К., Frosch, RJ, "Shear Испытания FRP-железобетонных балок без стремян," Структурные ACI Journal, В. 99, № 4, июль-август 2002, с. 427-434.

13. Rebeiz К.С., "Shear Прогнозирование прочности бетона для членов" Журнал строительной техники, ASCE, В. 125, № 3, 1999, с. 301-308.

14. Tureyen А. К., Frosch, RJ, "прочности бетона Shear: другой стороны," Структурные ACI Journal, В. 100, № 5, сентябрь-октябрь 2003, с. 609-615.

15. Эль-Сайед, АК; Эль-Salakawy, EF и Benmokrane, B., "Прочность на сдвиг одного-Way бетонных плит Усиленный FRP составных стержней," Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 9, № 2, 2005, с. 147-157.

16. Йост, JR; Гросс, С. П. и Динехарт, DW, "Прочность на сдвиг нормальной прочности бетонных балок Усиленный деформированных GFRP бары," Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 5, № 4, 2001, с. 263 - 275.

17. Alkhrdaji, T.; Уидман, M.; Беларби, A.; и Нанни, A., "Прочность на сдвиг в GFRP RC балок и плит," Труды Международной конференции, композиты в строительстве КТС-2001, Порту, Португалия, 2001 , с. 409-414.

К. Ахмед Эль-Сайед является Кандидат в Департаменте строительства Университета Шербрук, Шербрук, Квебек, Канада. Он получил диплом бакалавра в области гражданского строительства университета Menoufiya, Menoufiya, Египет, в 1993 году и магистра из Каирского университета, Гиза, Египет, в 1999 году. Его исследовательские интересы включают структурного анализа и проектирования железобетонных членов.

Входящие в состав МСА Ehab F. Эль-Salakawy является научно-исследовательским доцент кафедры гражданского инженерного университета Шербрука. Его исследовательские интересы включают крупномасштабных экспериментальных испытаний и моделирования конечных элементов железобетонных конструкций, строительство и восстановление железобетонных конструкций армированных композиционных материалов FRP.

Входящие в состав МСА Брахим Benmokrane является СЕНТИ заведующая кафедрой профессор FRP Арматура железобетонных конструкций в Департаменте строительства в Университете Шербрука. Он также является руководителем проекта в ISIS Канада сети центров передового опыта по интеллектуальным зондирования для инновационных структур. Он является членом комитетов МСА 435, прогиб бетонных строительных конструкций, а также 440, армированных волокнами полимерных усиление. Его исследовательские интересы включают приложения и долговечность передовых композиционных материалов в гражданских сооружений и структурных мониторинга здоровья с волоконно-оптическими датчиками.