Поведение железобетонных T-Балки Укрепление в Shear с углеродного волокна армированной Полимер-экспериментальное исследование
Эта статья представляет результаты широкое и повсеместное экспериментальное исследование на железобетонных (RC) T-пучков модернизированы при сдвиге на внешних связанного углерода армированной волокном пластмассы (углепластика). В общей сложности 22 испытаний были проведены на 4520 мм, длиной T-лучи. Параметры исследованных распределились следующим образом: 1) соотношение углепластика (то есть, количество слоев углепластика), 2) внутренние сдвига арматуры коэффициент (то есть интервал) и 3) сдвиг длины до глубины отношение пучка, / сут (то есть глубокое воздействие луча). Основная цель исследования заключалась в анализе поведения RC T балки укрепить сдвига с извне углепластика, варьируя вышеупомянутых параметров. Результаты показали, что вклад углепластика на сопротивление сдвигу не пропорционально толщине углепластика (то есть, жесткости) при условии, и зависит от того, укрепление луч усиливается при сдвиге с внутренней поперечной арматуры. Результаты также подтвердили влияние отношения / сут на поведение RC пучков модернизированы при сдвиге с внешними армированных волокном полимера (FRP).
Ключевые слова: полимерные, железобетонные; сдвига; напряжения, в укреплении.
ВВЕДЕНИЕ
Один из методов, используемых для укрепления существующих железобетонных (RC) включает членов внешних связей армированного волокном полимера (FRP) композиционных материалов с помощью эпоксидных клеев. Этот метод улучшает производительность структурных члена (Нил 2000; Meier 1995). Широкое использование этого метода для укрепления различных конструкций, в том числе зданий и мостов, продемонстрировала свою эффективность и удобство (Bakis и др.. 2002; Кларк 2000).
Укрепление балок и плит при изгибе и удержания круговой колонны были хорошо документированы. Обзор исследований, посвященных укреплению сдвига, однако, показали, что экспериментальные исследования по-прежнему необходимы (Bousselham и Chaallal 2004; Matthys и Triantafillou 2001). Исследования, проведенные в последние годы внесли ценный результаты, особенно в связи с влиянием жесткости композита от сдвига повышения прочности (Triantafillou и Antonopoulos 2000; Халифа и Нанни 2000). Другие параметры, которые также оказывают влияние на механизм сдвига сопротивления, однако, не были достаточно изучены (Bousselham и Chaallal 2004). Shear арматурной стали и сдвига пролета до глубины соотношение (A / D) являются примерами таких параметров.
Для решения этих областях, авторы провели большую экспериментального исследования сдвига исполнении RC пучков укрепить с внешним связанного углерода fiberreinforced полимера (углепластика) ткани. Параметры исследования были определены следующим образом: 1) соотношение углепластика (то есть, количество слоев углепластика), 2) внутренние сдвига арматуры отношение (то есть интервал) и 3) сдвиг длины пучка Глубина отношение, а / д (то есть глубокое воздействие луча).
Цели этой работы заключаются в следующем:
* Для исследования сдвиговых характеристик, включая режим неудачи, RC пучков укрепить углепластика с точки зрения углепластика; внутренней поперечной арматуры, в дальнейшем называемые поперечные стали, а также сдвиг пролета на глубину отношений;
* Для анализа поведения углепластика, внутренние поперечные и продольные арматурной стали, а также конкретные стоек, а выше параметров различны, и
* Чтобы проверить надежность ACI 440.2R-02 (ACI Комитет 440 2002), CSA S806-02 (Канадская ассоциация стандартов 2002), а врать TG9.3 (2001), именуемый далее принципов.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Большинство научных исследований по вопросам укрепления сдвига с композитами FRP в основном сфокусированы на свойства и эффективность FRP и часто связаны с прямоугольной пучка образцах уменьшенные размеры. Кроме того, отсутствие данных о штаммах, с которыми сталкиваются различные компоненты (FRP, бетона и стали) затрудняет, если не невозможно, чтобы в полной мере осознать имеющиеся механизмы сопротивления сдвигу. Предлагаемого исследования, направленные на решение этих и других важных аспектах. Считается, что результаты этого исследования вклад в понимание механизмов, участвующих сопротивления для RC пучков укрепить на сдвиг связан с внешним FRP. Это понимание имеет первостепенное значение, так как это приводит к более строгий подход к безопасному и рациональному принципы дизайна.
Экспериментальная программа
Экспериментальной программы (табл. 1) предусматривает 22 испытаний, проведенных на 11 полномасштабных T-лучи. Контрольных образцов, а не укрепить углепластика, помечены 0L, в то время как образцы оснащаться углепластика помечены 0.5L, 1L, 2L или, что соответствует 0,5, 1 и 2 связаны слоев углепластика, соответственно. Письма DB (глубокая балка) и СО (тонкий луч), используемых для обозначения образцов с малым и высоким / сут, соответственно. Серия S0 состоит из образцов без каких-либо внутренних поперечной арматуры (то есть, без стремян). Серия S1 и S2 соответствуют образцов с внутренними поперечными стремена стали, в дальнейшем называемой поперечной стальной, расположенных на S = D / 2 для S1 и S = D / 4 для S2, где D = 350 мм и представляет собой эффективную глубину сечения пучка. Так, например, образец DB-S0-1L имеет небольшой / сут, не имеет поперечных стали, и модернизированы с одним слоем углепластика.
Описание образцов
Т-лучи 4520 мм в длину. T-секция имеет габаритные размеры 508 мм (ширина фланца) на 406 мм (глубина). Толщина стенки и фланец 152 и 102 мм соответственно (рис. 1). Следует отметить, что в Интернете было скошенными у наружных углов, благодаря чему облегчается высокой концентрации напряжений в углепластика в этих местах.
Продольной арматуры состоит из четырех баров 25M (диаметр 25,2 мм, площадь 500 мм ^ 2 ^ SUP), устанавливаемые в два слоя на дне и шесть баров 10М (диаметр 10,3 мм, площадь 100 мм ^ 2 ^ SUP) положил в один слой на самом верху. Нижней баров крепятся при поддержке с 90 степени крючки для предотвращения преждевременного разрушения креплений. Внутренние стремена стали 8 мм в диаметре (площадь 50 мм ^ 2 ^ SUP).
Композитный материал двунаправленной ткани из углеродного волокна. Он применяется постоянно в течение всего испытательного зоны П-образная во всем Интернете. U-образная показал превосходят так называемые формы крыла (то есть, углепластика на боковых сторонах только) в связи с нарушение сцепления (Bousselham и Chaallal 2004). Непрерывных композитного материала был выбран в качестве хорошо подходит для перехвата диагональные трещины, которые могут возникнуть и распространяться на большую площадь в пределах испытательной зоны. Толщина углепластика используется 0,060, 0,107 и 0,214 мм для половины (0.5L), один (1L), и двух слоев (2L), соответственно. Следует отметить, что 0.5L ткань не производится, он был создан вручную удалить три из шести нитей углеродного волокна (на 1 дюйм в ширину) с 1L производства ткани.
Материалы
Имеющиеся в продаже конкретных был использован в этом проекте, она была доставлена в лабораторию по местным поставщиком. Конкретный дизайн смеси приведены в таблице 2. Стандартное сжатие по контролю цилиндров показал 28-дневного конкретные прочности на сжатие 25 МПа в среднем. Арматуры использовали были также испытаны на растяжение в соответствии с ASTM 370 стандартов и результаты представлены в таблице 3. Композитного углепластика используется двунаправленный 0 ° / 90 ° углеродной ткани. В таблице 4 представлены механические и упругие свойства материала углепластика, как это предусмотрено заводом-изготовителем. Ткани углепластика был прикреплен к поверхности с пучком клей из смолы и отвердителя, оба из которых специально разработаны для структурных приложений и поставляемые заводом-изготовителем углепластика.
Испытательная установка
Пучка образцы были испытаны в трех точках нагрузки изгиба. Этот тип загрузки был выбран, поскольку это позволяло два испытания, выполняемые на каждого образца: а) один конец пучка зоны первого испытания по поддержанию других Консольные и безударных. В этом случае нагрузка действует на расстоянии = 1.5D от ближайшей поддержки, которая соответствует DB образца в номенклатуре (рис. 2), и б) другие зоны конце пучка тестируется, но на этот раз это конец зоны уже проверили это Консольные и безударных. В этом случае нагрузка действует на расстоянии = 3d, от ближайшей поддержки, которая соответствует образцу СО в номенклатуре (рис. 2). Последовательности погрузочно-образцов DB SB-то было приведено в исполнение, так как образцы и установки были разработаны для этого заказа.
Измерительные приборы
Для достижения цели и масштабы исследования, весьма всеобъемлющий и тщательно спроектированные схемы измерений была принята в рамках проекта.
Вертикального перемещения измерялась в положение под действием приложенной нагрузки и в середине пролета использованием датчиков линейных перемещений. Последние были также установлены с каждой стороны поддерживает перпендикулярной к фланцу план по контролю над ненужных власть или наклона эффектов. Тензометры были приклеены на поперечных стали для измерения деформаций хомутов на различных этапах загрузки и следить за любыми дающий (рис. 3). Деформаций, с которыми сталкиваются упаковка углепластика была измерена с помощью датчиков перемещения известен как трещины датчиков. Эти датчики были установлены вертикально на боковых гранях образцов при тех же самых позициях вдоль продольной оси тензорезисторов на стременах. Таким образом, углепластика и поперечных ответы стали может быть удобно в сравнении на тех же позициях, на различных этапах загрузки.
Кроме того, тензодатчики были также установлены параллельно на продольных балок, сталь, и в конкретном и упаковка углепластика в зоне растяжения образцов (рис. 3). Данные мониторинга этих датчиков будет ценным пособием и поможет объяснить наблюдаемые явления в ходе тестирования, и мы надеемся дать более глубокое понимание механизмов сопротивления.
Тестирование и запись
Нагрузка применяться с использованием 500 кН МТС потенциала гидравлического домкрата. Все тесты проводились в условиях перемещения контроля на 2 мм / мин сигналов от датчиков и датчиков перемещения были схвачены и контролируется с помощью системы автоматического сбора данных.
Анализ результатов
Результаты, связанные с глобальной поведения будут представлены в виде: а) нагрузки на разрыв и получить в создании за счет углепластика, б) нагрузки и прогиба отношений и усиления жесткости в связи с углепластика, и с) крекинга картины и отказов наблюдается. Деформации данных, собранных будет использоваться для исследования поперечных стали и углепластика ответов в качестве параметров (то есть, отношение углепластика, сдвиг соотношения стали, а / г) различны.
Целом ответ
В таблице 5 представлены нагрузки достигается при недостаточности; экспериментальных сопротивления сдвигу в связи с конкретными, в связи с поперечным стали, а из-за углепластика; а также получить возможность сдвига за счет углепластика. Обратите внимание, что значения представлены в таблице 5 были получены на основе следующих предположений неявно признал в руководящих принципах: а) сопротивление сдвигу в связи с конкретными зависит от того, пучок модернизированы при сдвиге с FRP или нет и будь модернизированных пучка усиливается с поперечным стали или нет, и б) вклад поперечных стали такой же, как и модернизированных nonretrofitted пучков.
Результаты показывают, что вклад углепластика на сопротивление сдвигу больше для образцов DB, не поперечные стали (62% прироста), чем для соответствующих образцов СО (50% прироста). При поперечном стали, эти успехи существенно снижать достичь 15% в среднем за образцы DB, а не прирост наблюдался для образцов SB. Это наглядно подтверждает замечания, сделанные в недавних исследованиях (Chaallal и др.. 2002; Пеллегрино и Модена 2002; Li и др.. 2002), что вклад FRP на сопротивление сдвигу балки с поперечным сталь отличается от того же пучка, но без каких-либо поперечных стали. Он также отметил, что удвоение толщины (например, с 0.5L 1L к 1L или к 2L), не приводит к дополнительному усилению потенциала сдвига пропорционально добавил углепластика, как и следовало ожидать. Например, для образцов серии SB-S0, сдвига усиления сопротивления, здесь и далее называемый коэффициент усиления, увеличилась с 26,1% в SB-S0-0.5L, до 47,7% в SB-S0-1L и 49,8% для СО -S0-2L. Этот результат показывает, что выигрыш за счет FRP не в пропорции к жесткости FRP.
Однако тот факт, что наблюдаемое усиление не увеличился, как углепластика обеспечит более высокую степень из одного слоя в два слоя, не обязательно означает, что получить пики, как жесткость FRP достигает порога. В этом исследовании, отказ был обусловлен дробления бетона. Таким образом, получить максимум из FRP было продиктовано, скорее, прочности бетона на сжатие, чем жесткость FRP. Сдвига усиления потенциала из-за FRP, однако, также может быть ограничена преждевременной нарушение сцепления из-за высокой жесткости FRP, как отметил Triantafillou (1998) ..
Следует отметить, что тест на образцами DB-S1-0.5L было прервано из-за небольшой дисбаланс нагрузки наблюдается при достаточно высокой нагрузке. Сравнивая уровень нагрузки достигает до прерывания теста с другими образцами из той же серии, показывает, что нагрузки достигается путем прерванного испытательного образца было около конечной.
Отклонение ответ
Рисунок 4 и 5 показаны кривые поперечной силы по сравнению с прогиба в середине пролета для серии S0 и S1, соответственно. Цифры имеют два различных набора кривых, соответствующих глубоких балок (верхние кривые) и тонкие пучки (нижние кривые). Квазилинейных поведение кривых характерно разрушение при сдвиге. По сравнению с тонкими образцов, глубокие образцы признакам более высокую общую жесткость, но являются более хрупкими (рис. 5). Рисунок 5 показывает не общее усиление жесткости в связи с углепластика на образцах с поперечными стали. Образцы с поперечным не стали показали очень незначительные изменения общей жесткостью за счет углепластика (рис. 4). Глубокая образцов без каких-либо поперечных стали опытные немного больше прогибы в середине пролета. Отклонения соотношения модернизированных образцов и тех, кто не модернизированы, однако, имеет тот же порядок, примерно 1,6, как для баз данных и СО категорий. С другой стороны, при наличии поперечного стали, отклонение существенно больше, для тонких лучей, 14,6 мм, в среднем, по сравнению с глубокой образцов, которые являются лишь 6,5 мм, в среднем ..
Характер разрушения
Все испытания образцов на сдвиг не удалось, за исключением серии SB-S2, который провалился на изгиб (см. таблицу 5). Нет образца разрушенного нарушение сцепления, расслоения или разрушения углепластика. Сдвиг произошел сбой путем дробления конкретных стоек. В модернизированных образцов, очевидно, от внезапного появления трещины на сжатие таблицы (фланца). Эта трещина стала быстро развиваться и объявили аварийным (рис. 6). Обратите внимание, что в образцах с поперечными стали, дробление конкретные произошло после поперечной стали дали. Таким образом, эти образцы не преминул преждевременной дробления бетона. Отказ изгиб, уступая место продольной стали в зоне максимального момента, а затем путем дробления бетона в зоне сжатия при очень больших деформациях (рис. 6).
Растрескивание
В глубоких образцов, не углепластика (DB-S0-0L, DB-S1-0L, и DB-S2-0L), растрескивание произошло в силу сдвига около 80 кН. Образцы DB-S0-0L признакам один основной трещины, распространяющихся под средним углом 36 градусов от поддержки точка нагрузки, что характерно глубокое поведение света. В образцах с внутренней стремена стали (DB-S1-0L и DB-S2-0L), в дополнение к основной трещины и параллельно с ней, другие тонкие трещины развиты (рис. 7 (а)). Предельная нагрузка была достигнута в качестве основного трещины расширенной глубже в зоне сжатия.
В тонких образцов, не углепластика (SB-S0-0L, SB-S1-0L, и SB-S2-0L), растрескивание картина зависит от расстояния между поперечными стали. Образцы SB-S0-0L признакам основных трещина, начатый на поддержку и стала быстро развиваться в направлении зоны сжатия под углом примерно 24 градусов (рис. 7 (г)). В образце SB-S1-0L (см. рис. 7 (е)), трещин распространились довольно широко и распространяется на больший угол (по отношению к продольной оси) по сравнению с образцами SB-S0-0L, потому что трещина увеличилась с углом от 24 до 38 градусов (рис. 7 (г)). В образце СО-S2-0L, который провалился на изгиб, первый изгиб трещины в зоне максимального момента применяется сдвига силу 65 кН. Первый диагональные трещины в продлении трещин при изгибе поперечной силы применяется около 100 кН, а затем стабилизировался на уровне около 275 кН. Изгиб трещины продолжает развиваться в зоне максимального момента, пока они не достигли зоны сжатия. Это было затем следуют дробления бетона при применяется поперечная сила примерно 295 кН ..
В модернизированных образцов с U-образным непрерывного упаковка приняты, трещины не может контролироваться в ходе испытаний, за исключением завершающего этапа загрузки, где внезапно появились трещины на сжатие таблицы. На данном этапе, приложенной нагрузки уже достигла 95% его конечной стоимости. Изучение образцов после испытаний показал расширение конкретных свидетельствует выпуклость в зоне крекинга. Чтобы изучить конкретные условия, а также растрескивание структуры и степени, упаковка углепластика осторожно снимают с некоторым трудом. Были сделаны следующие замечания: 1) конкретные полностью пыли. Ограничена упаковка углепластика, конкретных стоек были подвергнуты подчеркивает далеко за рамки их сжатие неограниченном силы, 2) в глубоких образцов, один главные диагональные трещины в целом увеличен с поддержкой Зоны к той точке зоны нагрузки (рис. 7 (б) и ( с)). В некоторых случаях, однако, в дополнение к этой основной трещины, несколько тонкой диагональные трещины также разработаны.
Трещины угол оказался около 36 градусов, то есть, без изменений за счет добавления углепластика и 3) в тонких образцов, относящихся к серии S0, только один основной трещины не наблюдалось. Что касается образцов SB-S0-0L, было сравнительно менее склонны, с трещиной углом примерно 22 градусов (рис. 7 (F)). В отличие от образцов серии S1, такие как SB-S1-0L, показали довольно широкое распространение трещин, со средним углом трещины около 38 градусов. Опять же, видно, что ни модель, ни крекинга трещины угла были изменены углепластика модифицированной ..
Тот факт, что в узкие пучки крекинга картина зависит от наличия поперечных стали, а не что из углепластика можно объяснить уровень нагрузки на провал достигается в случае, когда поперечные стали настоящей (см. таблицу 5) . Высокий уровень загрузки переводится в более диагональные трещины до отказа. В отличие от образцов, не поперечные стали опытные низкий уровень загрузки на провал, которые имели место задолго до того, диагональные трещины могут распространяться в пределах испытательной зоны. В глубоких образцов, наличие поперечной стали и / или FRP не изменить картину растрескивания. Это объясняется поведение таких глубоких образцов, где поперечные стали и / или извне FRP способствовать меньше сопротивление сдвигу по сравнению с тонкими образцами и может негативно сказаться на растрескивание картины.
Наконец, может Интересно отметить, что трещина не наблюдалось за пределами зоны испытания = 1.5D во время первого испытания соответствующие испытания DB (см. рис. 2 ()). Таким образом, часть пучка образца за пределами этой зоны был цел до второго критерия, СО тест, см. рис. 2 (б)).
Штаммы анализ
В этой части исследование посвящено изучению поведения углепластика, стали поперечные, продольные стали, а также конкретные стоек, а толщина колеблется углепластика. Как упоминалось ранее, обширный инструментарий для мониторинга деформации тщательно разработаны для обеспечения информации и данных, столь необходимых для понимания механизмов сопротивления сдвигу участие в лучах оснащаться FRP. Надо понять, что все записанные данные подверглись тщательной экспертизы, анализа и сравнения. По понятным причинам, однако, это не представляется возможным сообщать о всех выводов, содержащихся в настоящем документе. Более подробную информацию читатель может обратиться к Bousselham (2005).
Углепластика деформации Рис 8 и 9 настоящего кривые поперечной силы против штаммов в ходе итогового углепластика для глубоких образцов без каких-либо поперечных стали и для тонких образцов с поперечным стали расположенных на S = D / 2, соответственно. Для удобства расположения тензодатчиков предоставляются вдоль кривых на рисунках. Обнаружено, что кривые имеют ту же тенденцию и особенность три этапа. На начальном этапе загрузки, углепластика, не способствует грузоподъемность. На втором этапе, углепластика начинает налегать на поперечная сила применяется около 105 кН для глубоких образцов и 85 кН для тонких образцов. Деформации углепластика продолжает увеличиваться при увеличении сдвига применяется силу до определенного порогового уровня, уровня, который отличается от одного образца к другому в зависимости от толщины углепластика (толще углепластика, тем меньше этого порогового уровня). В глубоких образцов, например (рис. 8), этот уровень был 4720 микродеформации образцами DB-S0-0.5L, 2580 микродеформации образцами DB-S0-1L и 1900 микродеформации образцами DB-S0-2L.
На третьем этапе, штамм углепластика начали снижаться, резко в разы, а поперечная сила увеличилась. Об этом свидетельствует обращение вспять кривых на рис. 8 и 9, и можно объяснить следующим образом. Хотя никаких признаков нарушение сцепления было отмечено в ходе испытаний, несколько Popping шумов слышал здесь и там привести к верят, что местные нарушение сцепления может иметь место и может объяснить уменьшение углепластика деформации, которая, кстати, не оказала влияния на приложенной нагрузки, благодаря чему на самом деле продолжает увеличиваться. Можно утверждать, что увеличение приложенной нагрузки связано с так называемой перераспределение нагрузки между поперечными стали и конкретных стоек. Это было не так, однако, поскольку не связаны изменения произошли в поведении этих двух компонентов ..
Поперечной деформации арматуры Рис-10 и 11 настоящего глубокую и тонкие образцы, соответственно, кривые применяются поперечной силы против штаммов в поперечном стали с точки зрения толщины углепластика. Эти кривые показывают, что поведение поперечной стали пережил три фазы в процессе загрузки. В первом начальном этапе, не заметный вклад поперечных стали сопротивления не наблюдалось. В ходе второго этапа, первый диагональные трещины инициатором и поперечных стали начал напрягаться. В глубоких образцов, например, этот этап начался в среднем применять силу сдвига около 75 кН для контроля образцов, и 100 кН для модернизированных образцов. Поперечной деформации стали продолжает расти с увеличением нагрузки, пока не дали поперечной стальной или разрыв образца происходит. На третьем этапе, поперечные стали, которые принесли это легко распознать по большим плато пластичности признакам в соответствующий сдвиг кривых forcestrain ..
Учитывая нагрузку, напряжение в поперечном стали была значительно выше в образцах, не углепластика. Для тонких образцов, например, разница в 1000 микродеформации могли быть соблюдены. Таким образом, видно, что присутствие углепластика ослабили напряжение в поперечном стали. Кроме того, податливость поперечного стали произошли ранее в образцах, не углепластика по сравнению с соответствующим модернизированных образцов. Следует отметить, однако, что приносит поперечных сталь была достигнута в большинстве случаев, что согласуется с предположениями о разработке руководящих принципов (ACI Комитет 440 2002; Канадская ассоциация стандартов 2002; выдумка 9,3 TG 2001). Это может дать ответ на вопрос о том, или не в предположении, что стальные стремена достижения приносят все еще верны в присутствии FRP (Bousselham и Chaallal 2004).
Продольная арматуры деформации поведения продольной арматуры на месте нагрузку точка на рис. 12 и 13 для глубокого и тонкого образцов, соответственно. Он отметил, что способствовало продольной стали очень мало сопротивления на начальном этапе загрузки. В качестве примера, этот начальный этап соответствует 60 кН для глубокой образцов, не углепластика и продолжается до 70 кН, когда эти образцы оснащаться двумя слоями углепластика. Склона, характеризующий изменение кривых в конце начальной фазы объявляет о начале второго этапа. Последняя модель оснащена значительные скорости деформации больше, чем в первом этапе. Этот фазовый переход привело к быстрому распространению трещин бетона на растяжение до вклад в сопротивление арматуры эффективно инициирует. Затем нагрузку возобновит рост в результате линейного отклика до разрушения. Уступая продольной стали не было достигнуто ни в одном из образцов инструментальной, за исключением серии S2, где произошел сбой на изгиб.
Рисунок 14 сравнивает ответ продольной стальной, расположенных в зоне загруженных с расположенных вблизи зоны поддержки для образцов SB-S0-0L и SB-S0-2L. Обратите внимание, что только тонкие образцы имели продольной инструментальной стали около поддержку зоны. Он отметил, что для продольной стальной, расположенных в зоне загрузки, вклад в сопротивление на начало применяться сдвига около 13 кН для образцов SB-S0-0L и 35 кН для образцов SB-S0-2L. Физически эти нагрузки вызвали первые трещины в зоне загрузки. Впоследствии эти трещины распространяются в направлении поддержки, где продольные стали начал применяться напряжения в поперечных сил около 70 кН для образцов SB-S0-0L и 83 кН для образцов SB-S0-2L. Эти силы имеют тот же порядок, что и соответствующие к возникновению диагональные трещины. Это наблюдение, которое также сообщил аль Li и др. (2002), указывает на интимные отношения, которые могут существовать между крекинга момент и усилие, соответствующее первому диагональных трещин, который, кстати, принимается в качестве вклада конкретного к сдвигу потенциала в некоторые кодексы, такие, как ACI 318-02 (Объединенная ACI-ASCE Комитет 426 1973) ..
Что касается влияния углепластика, учитывая нагрузку, продольной стали кажется несколько менее напряженным, чем в модернизированы в соответствующих unretrofitted образцов (см. рис. 12 и 13). Это объясняется углепластика от напряжения лицом образца, однако, и не, что для сдвига укрепление, по крайней мере, U-упаковка схемы, использованные в данном исследовании.
Бетонные деформации кривые поперечной силы против конкретных деформации, измеренной на конкретные представлены на рис. 15 и 16 в плане толщины углепластика для глубоких и тонких образцов, соответственно. Эти кривые, которые отличают сходные формы, показывают, что на начальном этапе загрузки, стойки сжатия бетона практически не напряженными. Это верно с точностью до сдвига применять силу примерно 80 кН для образцов без каких-либо углепластика и 100 кН для образцов оснащаться углепластика. Эти нагрузки того же порядка, что соответствует началу напряжений в поперечных стали и / или углепластика. Иными словами, вклад этих двух конкретных стойки и поперечная стали заниматься только после того, диагональные трещины развиваются. Следовательно, и, как отмечает парка и Paulay (1975), фермы механизм вступает в силу только после формирования диагональные трещины. С тех пор, следует отметить, что стойка напряжение увеличилось почти линейно с увеличением нагрузки, пока не достигла приблизительно 1000 микродеформации, в среднем.
За пределами этого уровня, кривые признакам несколько пластиковых ответ. Физически это соответствует трещин в направлении зоны сжатия. Стойкой деформации при разрушении достигла 1200 по 1800 микродеформаций в среднем ..
Сравнение результатов тестирования со сдвигом уравнений дизайн
Сопротивление сдвигу в связи с углепластика получены путем испытаний (табл. 5), по сравнению с номинальным сопротивлением сдвига предсказал соответствии с руководящими принципами в таблице 6. Такое сравнение полезно, так как позволяет проверки достоверности требований, содержащихся в кодексов и стандартов.
Для тонких образцов, не поперечные стальные (серии SB-S0), следует отметить, что сопротивление сдвигу получены путем испытания такого же порядка, что и один предсказал обе ACI 440.2R-02 и CSA-S806-02, для 0.5L и 1L. Для этих случаев сопротивления сдвигу предсказывали выдумка TG9.3 выше, чем экспериментальное значение. С другой стороны, значительное расхождение между экспериментальными и руководящих принципов, ценностей наблюдается 2L схемы: в то время как доход, получаемый испытание незначительным, поскольку количество слоев увеличивается с 1L к 2L, принципы переоценить сопротивления сдвигу. Это особенно верно для CSA-S806-02, где предсказания уравнения не включают влияние жесткости FRP. В целом, можно сделать вывод, что руководящие принципы не могут адекватно предсказать сопротивления сдвигу укрепления пучков, когда толщина FRP (и, следовательно, жесткость) высок. В таких случаях, преждевременное нарушение сцепления может преобладать, препятствуя тем самым выигрыша за счет FRP для достижения ее оптимального значения. Дробление умеренно стоек прочности бетона можно также ограничить выигрыш за счет FRP, как это было в случае образцов, испытанных в данной работе.
Напротив, для тонких образцов с поперечным сталь (SB-S1), сопротивления сдвигу в связи с FRP получены путем испытания можно пренебречь. Это не отражены в руководящих принципах, потому что сопротивление сдвигу в связи с FRP то же самое, независимо от наличия поперечных стали.
Кроме того, влияние отношения / сут на сопротивление сдвигу в связи с FRP четко указывается, на основе результатов испытаний, но не включенные в руководящие принципы.
Эти наблюдения находятся в согласии с выводами авторов (Bousselham-эль. 2003), который сравнил, в обширной современной обзора, более ста результатов испытаний в литературе со значениями предсказал этими принципами. В этих выводов было отмечено, что научные исследования посвящены сдвига укрепления дали интересные результаты, которые были включены в руководящие принципы. Тем не менее, она остается, что сравнение сопротивление предсказал соответствии с руководящими принципами с результатами испытаний ясно показывает, что основные аспекты, такие как сталь и поперечных соотношение / сут, не захватили руководящие принципы.
ВЫВОДЫ
Это исследование представляет результаты экспериментального исследования поведения железобетонных T балки модернизированы на сдвиг связан с внешним композитного углепластика. Влияние следующие параметры изучали: 1) соотношение углепластика (то есть, количество слоев углепластика), 2) коэффициент поперечной стали (то есть интервал) и 3) сдвиг длины соотношение глубины света, / сут (то есть глубокое воздействие луча). Были сделаны следующие выводы:
1. Сдвига усиления потенциала за счет углепластика была больше для глубоких образцов, чем для тонких образцов. Эта прибыль уменьшилась с добавлением поперечного стали. С другой стороны, сдвиг усиления потенциала не пропорционален толщине углепластика;
2. Ни одна модель трещины, ни трещины угол был изменен углепластика модернизации. Для тонких образцов, однако, наличие поперечной стали негативно сказывается как на образец трещины и угол;
3. Учитывая нагрузку, напряжение в поперечном стали была значительно выше в образцах, не углепластика. Тем не менее, поперечные стали полученных в большинстве случаев, как предполагается, дизайн кодексов и стандартов, а также
4. Сравнение сопротивления предсказал МСА 440.2R-02, CSA S806-02, и врать-TG9.3 с результатами испытаний ясно показывает, что основные аспекты, такие как поперечные стали, жесткость FRP, а соотношение / сут, являются не учтены в руководящих принципах прогнозов.
Следует надеяться, что результаты этого исследования способствуют пониманию механизмов сопротивления сдвигу, участвующих в RC пучков укрепить связанных с внешним FRP. Это понимание имеет первостепенное значение, так как в конечном итоге приведет к более строгий подход к безопасному и рациональному принципы дизайна. Следует признать, что эта цель может быть достигнута только за счет включения других не менее важных параметров, которые влияют на сопротивление сдвигу. Образец масштабного фактора является примером один параметр, который в настоящее время изучаются в лаборатории в целях развития и исследований в области структуры и реабилитации (DRSR) в Монреале.
Авторы
Финансовой поддержке со стороны Национального науки и техники Научно-исследовательского совета Канады в рамках операционной гранта благодарностью.
Ссылки
ACI Комитет 440, 2002, "Проектирование и строительство Внешне Таможенный системы FRP для укрепления бетонных конструкций (440.2R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 45 с.
Bakis, CE; банка, LC; Браун, В. Л.; Козенца, E.; Davalos, JF; Леско, JJ; Мачида, A.; Rizkalla, SH и Triantafillou, TC, 2002 ", армированных волокнами полимерных композитов для строительно- аналитический обзор--Арт "Журнал композиты для строительства, V. 6, № 2, с. 73-187.
Bousselham А., 2005, "Shear Укрепление железобетонных балок с армированной волокном полимер," кандидатскую диссертацию, Департамент строительства, Кол-де-Technologie suprieure, Universit дю Qubec, Монреаль, Квебек, Канада, 420 стр. . (на французском)
Bousselham А., Chaallal, О., 2004, "Shear Укрепление железобетонных балок с армированной волокном полимерные: Оценка влияния параметров и необходимых исследований, ACI Структурные Journal, В. 101, № 2, март-апрель , с. 219-227.
Bousselham, A.; Chaallal, O.; Хасан, M.; и Benmokrane, B., 2003, "сдвиг Усиление железобетонных конструкций с FRP: Критический обзор положения кодекса Дизайн", 31 ежегодной конференции Канадского общества инженеров-строителей , Монктон, 4-7 июня. (CD-ROM)
Канадская ассоциация стандартов, 2002, "Проектирование и строительство зданий и сооружений компонентов с помощью волоконно-Железобетонная полимер," CSA-S806-02, Рексдейл, Онтарио, Канада, 202 с.
Chaallal, O.; Shahawy, M.; и Хасан, М., 2002, "Performance железобетонных балок-T укрепить Shear с углеродной ткани из армированных волокном полимер," Структурные ACI Journal, В. 99, № 3, май-июнь, с. 335-343.
Кларк, JL, 2000, "Использование Fibre композиты в железобетонных мостов: государство Art Review", Техническое руководство № 3, бетона Группа по развитию мост, 36 с.
ЛЬ-TG9.3, 2001, "Разработка и использование внешней Таможенный арматуры полимера (FRP EBR) для железобетонных конструкций," Вестник 14, 138 с.
Совместное ACI-ASCE Комитет 426, 1973, "Прочность на сдвиг железобетонных Участники", журнал структурным подразделением, В. 99, № 6, с. 1091-1187.
Халифа А., Нанни А., 2000, "Совершенствование Shear потенциала существующих RC T-Раздел Балки Использование углепластика композиты", цементных и бетонных композитов, В. 22, с. 165-174.
Li, A.; Diagana, C.; и Дельмас Ю., 2002, "Shear укрепляющее действие на таможенных Композитный Ткани на RC Балки", композиты Часть B, Elsevier, глава 33, с. 225-239.
Matthys, S., и Triantafillou, T., 2001, "Shear и торсионные Укрепление на внешних таможенных FRP усиление", Труды Международного семинара по композиты в строительстве: реальность, Е. Cosensa, Г. Манфреди, А. Нанни , ред., Капри, Италия, с. 203-210.
Мейер, У., 1995, "Укрепление структур с использованием углеродного волокна / эпоксидных композитов," Строительство и строительные материалы, т. 9, № 6, с. 341-351.
Нил, KW, 2000, "FRPS структурной реабилитации: Обзор последних Прогресс", "Прогресс в области строительной техники и материалов, V. 2, с. 133-138.
Парк Р., Paulay, T., 1975, железобетонных конструкций, М., Нью-Йорк, 769 с.
Пеллегрино, C., и Модене, C., 2002 ", армированного волокном полимерные Shear Укрепление RC балки с поперечным арматуру," Журнал композиты для строительства, V. 6, № 2, с. 104-111.
Triantafillou, TC, 1998, "сдвиг Усиление железобетонных балок Использование эпоксидной Таможенный композиты FRP", ACI Структурные Journal, В. 95, № 2, март-апрель, с. 107-115.
Triantafillou, TC, и Antonopoulos, CP, 2000, "Дизайн бетона на изгиб членов укреплять сдвига с FRP," Журнал композиты для строительства, V. 4, № 4, с. 198-205.
Абдельхак Bousselham является аспирант в Департаменте Строительная инженерия, Университет Квебека, Эколь де Technologie suprieure, Монреаль, Квебек, Канада. Его исследовательские интересы включают использование волоконно-армированные полимерные композиты для укрепления и модернизации структуры бетона.
Входящие в состав МСА Омар Chaallal профессор Строительная инженерия, Университет Квебека. Он является членом комитета ACI 440, армированных полимерных усиление. Его исследовательские интересы включают экспериментальных и аналитических исследований по вопросам использования волоконно-армированные полимерные композиционные материалы для укрепления и модернизации структуры бетона.