Shaketable Тестирование прямоугольных Стены после напряженной бетона Кирпичный
В плоскости сейсмического отклика частично залито после натянутый конкретные кладки (PCM) стены с несвязанных сухожилий исследуется с помощью shaketable тестирования. Основная цель этого исследования было проверить использование этой стены системы для жилищного строительства, до первого дома PCM построена в Новой Зеландии. Введение и описание программы тестирования сопровождается представлением результатов динамических испытаний четыре прямоугольные стены, одна из которых содержала усадка контроля сустава. Обсуждение результатов касается стены структурных ответ с точки зрения прочности при изгибе, смещение потенциала и сухожилия стресса. Shaketable испытания показали самоцентрирующейся характер после натянутый кладки стен и их способность достигать больших перемещений с минимальным накопления повреждений. Уровень Начальное предварительное сухожилие было установлено, что существенное влияние на пике смещения стены.
Ключевые слова: бетон кладки; после натянутой; преднапряжения; сейсмических; стены.
(ProQuest-CSA LLC: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Эволюции на основе оценки выполнения дизайн 1990-х годах привели к увеличению усилия направлены на разработку структуры не только выдерживать сейсмические нагрузки, но и выполнить таким образом, чтобы свести к минимуму как остаточные смещения и структурных повреждений. Создавая структурные элементы рок в их соединений, области пластической деформации может быть ограничено, и если восстановить силы при условии, структура будет иметь тенденцию к самостоятельной центра, возвращаясь в исходное вертикальное выравнивание по итогам сейсмических нагрузок . Такое поведение помогает в смягчении больших финансовых затрат на ремонт или восстановление структур после землетрясения и обеспечения непрерывной функции здания.
Пристли и Tao1 были первые в настоящее время концепция включения несвязанных предварительного напряжения в момент кадров обеспечить самоцентрирующейся механизма. Это было позже проверены Стэнтон и др. al.2 и привело к проектированию, строительству и псевдо-динамических испытаний 60% масштаба пятиэтажных железобетонных building.3 Это здание было предварительно напряженных shearwalls в одном направлении и комбинация из предварительно напряженного и без предварительного напряжения момента кадров в другой. Хотя концепция самоцентрирующейся впервые был применен к пост-натянутой железобетонных конструкций, метод в последнее время были применены к другим видам строительства. Например, Ricles др. al.4 исследовали эффективность пост-натянутый стальной момент сопротивления кадров.
Исторически, исследователи имели дело с вне плоскости реакции после натянутый кладки стен, о чем говорится в обзоре работ Шульц и Scolforo5, а позднее и др. Lissel al.6 Два ранних работах исследовали в плоскости выполнения кладки глины Стены использованием монотонных загрузки history.7, 8 первая в плоскости циклических испытаний после натянутый глиняные стены каменной кладки были проведены Rosenboom и Kowalsky9 и продемонстрировал преимущества несвязанных сухожилий, мягких dissipaters энергии стали и предоставления заключения на нижней стенке углов.
Предыдущие испытания Лаурсен и Ingham10, 11 исследован в плоскости реакции после натянутый бетонные стены каменной кладки при воздействии циклического нагружения. Они обнаружили, что стены построены из неограниченном кладки можно надежно разрабатывать перемещения (дрейфа) от 1% до наступления сил деградации в результате дробления в кладку стены регионов ног. Ограничиваясь этих областях, дрейфует от 1 до 1,5% легко могли бы быть разработаны, в зависимости от способа заключения используются. Использования дополнительных устройств диссипации энергии, в виде собаки кость типа заслонки, были опробована в одной стене предоставить дополнительные затухания системы, как правило, имеет ограниченный гистерезисных энергии dissipation.11
NZS 4229:1999,12 Новой Зеландии стандарт для бетонных зданиях кладка не требующие специального проектирования, предусматривает упрощенные рекомендации для проектирования и строительства железобетонных кладки жилых сооружений. Настоящий стандарт распространяется на здания с высотой менее 10 м (33 футов), а также план площадью менее 600 м к югу ^ 2 ^ (6460 м ^ 2 ^ к югу) и 350 м к югу ^ 2 ^ (3770 м ^ 2 ^ к югу) для одно-и многоэтажных жилых, соответственно. Нижний этаж стены строятся с использованием структурных конкретные кладки, либо с конкретными кладки или деревянная каркасная конструкция в верхнем этаже. Середина-полы могут быть изготовлены из древесины или железобетонных и крыша состоит из древесины ферм. В результате, этот стандарт охватывает большинство конкретных кладки жилищного строительства в Новой Зеландии.
Структуры в рамках NZS 4229:1999 разработаны, используя крепления подход, при котором боковой загрузкой от ветра и землетрясения сопротивляется выделенных в плоскости панели сдвига, без учета условий стены границы. Погрузка на вне плоскости стены передается в плоскости shearwalls через 400 мм (16 дюймов) армированные глубокую связь пучка, который строится в верхнем два блока курсов каждом этаже и включает в себя всю структуру. Более подробный отчет о развитии и методологии NZS 4229:1999 осуществляется Ингам др. al.13
Цель данного исследования состояла в разработке руководящих принципов после shaketable тестирования для использования после натянутый конкретные кладки (PCM) shearwalls в Новой Зеландии на рынке жилья. Следовательно, стены образцы были разработаны и подробно, учитывая масштабы NZS 4229:1999, в результате чего стены системы, которые могут быть легко дополнены в стандарт. Это исследование было первым, чтобы исследовать применение пост-натянутой конкретные кладки (PCM) стен в строительстве жилья в Новой Зеландии, и, следовательно, распространяется на простой, одноэтажный в плоскости стены, включая стены с отверстиями и суставы усадка контроля. Влияние на середину пола и крыши диафрагмы выходит за рамки настоящего исследования.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью данного исследования явилось изучение в плоскости реакции частично залито PCM стены решение, предназначенное для Новой Зеландии рынке жилья и испытаны на динамично shaketable. Считается, что это будет первое исследование с участием shaketable испытания несвязанных после натянутый структурной системы. Это исследование должно представить PCM могут быть использованы уверенно на рынке жилья в Новой Зеландии, страны с высокой сейсмичностью.
СТРОИТЕЛЬСТВО подробности
Стены характеристики
Стены размеры приведены в таблице 1 и на рис. 1, с той лишь геометрической переменной длины стены. Заштрихованных областей указывают на клетки, которые были залито, будучи клеток, содержащих напрягаемой канал сухожилие, изображается как свободное пространство внутри заштрихованной клетки, клетки в конце каждой стены, а верхние два блока курсов формирования связей пучка. Бетонные клеток, содержащих каналы при условии предварительного натяжения боковых сдержанность, сухожилий, которая была показана по улучшению вне плоскости стены strength.14 стены 2 были получены с Уолл-4 после завершения ранее исследований, а стены 3 была получена из апробированные ранее стене таблички, содержащей открытия. Стена 4 состоит из двух стеновых панелей, разделенных совместного контроля усадки, показали, как жирная линия на рис. 1 (D) и разработаны с использованием NZS 4229:1999. Сталь волокон были включены в раствор смеси в качестве альтернативы код (NZS 4229:1999) требование о включении в мягкой арматурную сталь в клетки, окружающие отверстия и на стены заканчивается для размещения усадку.
Связи пучка во всех стен состоял из 2 23,6 дюйма) центров. В случае прямоугольных панелей, описанных в данном документе, включение облигаций усиление пучка сделал большой разницы в производительности стене, но был включен в совместимы с другими стенами протестированы в данном исследовании, содержащий отверстия (а не в настоящем докладе), а также с текущей Новой Зеландии практике проектирования. Рисунок 1 (е) изображает вид в плане горизонтальных укрепление расположенные в каждом из курсов блока в составе связи пучка на Уолл-4. Это укрепление было прекращено краткое управления совместной с 800 мм (31,5 дюйма) длиной охватывающих сустава. Одна половина каждом баре был смазанную маслом и покрытый пластиковой обеспечить связь не была создана с окружающим раствором, тем самым позволяя горизонтальное движение. ASTM 706 мягким усиления продольной стали с указанным пределом текучести 414 МПа (60 КСИ), был использован во всех стен испытания ..
Все предварительного напряжения сухожилия находятся в стену центральные и остался несвязанных по всей высоте стены с типичными несвязанных длина 3100 мм (122 дюймов), что составляет основу, масса блоков, динамометр. Первоначальный силу предварительного напряжения для всех сухожилий было примерно 75 кН (16,9 кип) или 0.46f ^ югу ру ^ (е ^ к югу ру = предварительного напряжения сухожилия текучести). Это позволило стены 1 для достижения дрейф примерно 1% до сухожилия приносит и следовало ожидать, исходя из предположения о простых качалки о его нижних углах. Осевых соотношений сил, будучи отношение кладки осевое напряжение в связи с предварительного напряжения и стены собственный вес, для кладки предел прочности при сжатии, приведены в таблице 1 и представляют собой ценности, которые должны в малоэтажном жилищном строительстве каменной кладки.
Сейсмической структуры спроса в рамках NZS 4229:1999 находится считая срок менее 0,6 секунд, это период, представляющих ряд высоком уровне проектирования. Качалки период все стены испытания в этом исследовании была меньше, чем 0,6 секунды и, следовательно, стены дизайн соответствует стандарту.
Конструкция стены
Стены были построены в управлении связи опытные blocklayers под наблюдением. Обыкновенные бетонные блоки стен, имеющих номинальную ширину 152 мм (6 дюймов) дает фактическую ширину 143 мм (5-5/8 дюйма), а S-типа торговли раствора были использованы в строительстве. ASTM C 27015 требует S-типа раствора иметь 28-дневный куб раствора прочность на сжатие равна или превышает 12,4 МПа. Затирка используется во всех стен в пакетном лаборатории с использованием механической мешалкой. Оцинкованная сталь волокон, зацепившись концами и длиной 28 мм (1,10 дюйма), были использованы в дозе 30 кг / м ^ 3 ^ к югу (1,87 кг / м ^ 3 ^ к югу). Компенсации усадки агент был добавлен в смесь для всех стен, кроме первого, обеспечивая медленное контролируемое расширение до раствор закалки. Затирка уплотнения был проведен для всех льет раствор, используя длинный стальной стержень. Вымывания порты были предоставлены все стены заканчивается, и в камерах, сухожилий. Повреждения на Уолл-3, полученных во время предыдущих испытаний при стене является частью более крупного собрания Благодаря проем в стене, состоящей из кладки дробления нижних углах стен и был отремонтирован до начала испытаний.
Свойства материалов
Кирпичный дробления сильных во время тестирования стены, как правило, найдены три тестирования полностью залито призм, имеющих размеры 406 мм (16 дюймов) в длину и 610 мм (24 дюйма) в высоту. Средняя численность найти F ^ ^ м к югу и возраст каждого стене в день тестирования (ЦТ) приведены в таблице 1. Возраст каждой стены было принято со дня затирки, за исключением случаев, Уолл-3, который был взят со дня ремонта.
Все стены были предварительно напряженных с высоким пределом threadbar с номинальным диаметром 15 мм (5 / 8 дюйма), эффективного crosssectional области 177 мм ^ 2 ^ SUP (0,274 in.2), указанных растяжения разрыв 1100 МПа ( 160 KSI), и предел текучести 920 МПа (134 KSI). Это соответствует пределу прочности 195 кН (44 KIPS) и текучести 163 кН (37 KIPS).
Испытания подробности
Испытательная установка
Однонаправленные shaketable на NCSU Лаборатория построенных объектов имеет размеры поверхности 2438 Многоразовые бетонный фундамент, содержащиеся нижних креплений предварительного напряжения и были привинчены к поверхности стола. Дополнительные блоки сейсмических массового были установлены на стене верхнего слоя использованием высокопрочных ступке до обеспечить даже опорной поверхности. Крепления верхнего предварительного напряжения был установлен над массой блоков, проведение структуры вместе. Дополнительных сейсмических массовой применительно к Стены 1 и 4, 2880 кг (6350 фунтов), который представляет собой приблизительный загрузки 3 кПа (65 кг / м ^ 2 ^ к югу) по сравнению с притоком площадью 9 м ^ SUP 2 ^ (97 кв.м SUP ^ 2 ^). Эта величина осевой нагрузки считается большим, чем можно было бы ожидать в типичном Новой Зеландии жилых ситуации, но необходимо было разработать необходимые снос стен, с учетом ускорения потенциала shaketable. Эта дополнительная осевая нагрузка была незначительной по сравнению с сокрушительной силой кладки.
В случае, Уолл-4, 1440 кг (3175 фунтов) были размещены на верхней части каждой панели стены с 20 мм (0,8 дюйма) при условии разрыв между этими двумя группами блоков, чтобы они не сталкиваются, как совместное закрытое. Дополнительная масса 1440 кг (3175 фунтов) был установлен в верхней части стены 2 и 3 ..
Сталь кадров охватывающих shaketable, изображенной на рис. 2, при условии, вне плоскости поддержку стен, с помощью валиков позволяет настольные и настенные перемещений. В любом случае, стены после натянув на день до тестирования. Подчеркивая, сухожилий, был проведен с использованием полых основных гидравлическим домкратом, ручным насосом и подъемное кресло, в то время как контроль за выход из камеры нагрузки. После достижения желаемого сухожилия силы, гайка была ужесточена, и подчеркивая оборудования удалены.
Измерительные приборы
Типовая компоновка приборов представлена на рис. 3. Абсолютная бокового смещения, измеренная на стену, используя независимые верхней рамки приборов были записаны при помощи датчиков обозначается как DISP. Обозначения R, S и G относятся к измерению поднятия (из-за качание), раздвижные, а также разрыв открытия, соответственно, с АКК выявления акселерометров и LCPR ссылкой на динамометр измерения предварительного напряжения сил в сухожилия. Система сбора данных зарегистрировано 200 сканирований в канал в секунду, чтобы обеспечить точные данные история времени. Стены были проверены после каждого землетрясения запись была применена и любые дополнительные кладки крекинга и дробление было записано.
Методика проверки
Тестирование состояло подчинения каждой стены к различным землю движений в попытке увеличить максимуму стены с каждой последующей перспективе. Таблица 2 показывает подмножество занятых тест матрицы, что составляет лишь несколько из многочисленных движений земли применительно к каждой стены. Записи смещение грунта были получены посредством объединения ускорение истории. В некоторых случаях максимальное перемещение земли превышает смещение потенциала shaketable, требующие меньшего времени шагом, чтобы обеспечить необходимый уровень таблице ускорение было достигнуто.
Прогноз номинальной прочности при изгибе
Номинальная прочность на изгиб M ^ ^ п к югу было предсказано в зависимости от кладки дизайна Новой Зеландии стандартных NZS 4230:200416 и кладочные США код ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05.17 Оба стандарта считать эквивалентными прямоугольного блока стресса Глубина определяется формулой. (1) при отсутствии вертикальной мягкой арматурной стали входит в стену
... (1)
, где ^ ^ пс югу это область предварительного напряжения стали, N представляет собой осевой нагрузки на стены базы в связи с мертвой и живой груз, а / ^ ^ м к югу и к югу б ^ W ^ являются кладки дробления сил и толщина стен , соответственно. Для неограниченных кладки, NZS 4230:2004 определяет му = 0,0025. Две нормы предусматривают различные формулы для расчета напряжений сухожилия е ^ ^ к югу пс при номинальной прочности при изгибе. NZS 4230:2004 дает уравнение. (2), которые происходят из исследований Мэтток на al.18 на несвязанных предварительно напряженные балки
... (2)
В предыдущие уравнения, е ^ ^ к югу себе и / ^ ^ ру к югу, соответственно, эффективное напряжение после потери и предел текучести стали напрягаемой, г-расстояние от крайней волокна сжатия тяжести напрягаемой стали. Бин и Schultz19 недавно подготовила базу семь экспериментальных исследований, состоящий из 54 образцов стену, что исследовали вне плоскости изгиба ответ пост-натянутой кладки стен. Это привело к пересмотренной формуле, содержащейся в последнем издании ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-0517 по бокам сдержанный несвязанных сухожилий
... (3)
где л ^ р к югу это длина несвязанных сухожилия. Номинальная прочность на изгиб M ^ ^ п к югу было предсказано, используя значения для / ^ ^ пс югу найти по формуле. (2) и (3), и просто равновесия момент. Для симметричного распределения после натяжения и тяжести нагрузки
... (4)
где V ^ е ^ к югу является боковое усилие, соответствующее M ^ п ^ к югу, и к югу ч ^ е ^ является эффективной высоты стены. В результате прогнозы силы, с точки зрения V ^ е ^ к югу, приведены в таблице 1 и покажем, что ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-0517 уравнений привести к повышению прогнозов прочность по сравнению с NZS 4230:2004 , для всех стен геометрии в данном исследовании. Это прямой результат большее значение е ^ ^ пс югу данного МСА 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05,17 и было отмечено, что для всех трех геометрий стены в настоящем докладе, уравнение. (3) дали значение / ^ ^ ру к югу, то есть, сухожилия уступая было предсказано при номинальной силы. Предсказал прочность кладки сдвига рассчитан в соответствии с NZS 4230:2004 и оказалась большей, чем предсказано прочность на изгиб, поэтому разрушение при изгибе настенного типа ожидалось.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Shaketable производительности
Важным аспектом shaketable тестирования является способность к репликации таблицы необходимой записи ускорение грунта. Изменения в настройках shaketable выступили на регулярной основе в серии испытаний для того, чтобы таблица ответ точно соответствовать желаемого. На рисунке 4 показано сравнение между 5% затухают ускорения спектров генерируется из истории ввода ускорения (желательно) и обратной связи ускорение истории, записанные на поверхности стола (получены). Эти данные были захвачены подвергая стены 2 с ускорением Tabas землю.
Качалки период Уолл-2 колебался от 0,11 и 0,24 секунды и был найден путем принятия спектра мощности ускорения записи ответ стены и разделив на спектр мощности получить ускорение записи таблицы. Наблюдая за ускорение спектров за этот период ряд, средняя разница между желаемым и получить спектральные значения составила 13%. Это было сочтено удовлетворительным для проведения испытаний такого рода.
Испытаний замечания и трещины моделей
Все стены продемонстрировали качалки поведение, характеризующееся открытие одного крупного горизонтальных трещин базы вдоль стен фундамент строительства сустава. Контроль совместной позволило каждой из двух групп, составляющих стены 4 вытеснять с различными уровнями дрейфа с базой формирования трещины в каждой. Нет распределенных трещины наблюдались изгиб на любой стене, и ущерб, как это показано на рис. 5, состоит из кладки трещин и дробления и был заключен в нижних углах стен, что позволяет легко ремонт как показано в предыдущих research.20 В случае Стены 1, 2 и 4, только прекрасный раствор крекинга было отмечено, которые незначительно влияние на стене производительности. Тестирование этих трех стен прекращена в связи с невозможностью для получения больших ускорений землю, как максимальный объем shaketable достигнуто не было. Тестирование Уолл-3 заключен из-за стены дробления ног, что привело к снижению прочности стен и жесткости. Крекинг, начатый между интерфейс раствор ремонта и кирпичная кладка и распространяются по всей области ног.
Стены перемещений
В таблице 2 приведены максимальное смещение стены записанные во время каждого движения грунта. Для стены 4, перемещения и 800 мм (32 дюйма) панели (слева) и 1000 мм (40 дюйма) панели (справа) представил. Ориентировочный timehistory перемещения показано на рис. 6 (а), измеренные при стена 1 был подвергнут масштабной Tabas запись (PGA = 2,16 г). Стены перемещения были найдены путем вычитания смещения зарегистрированных в стене верхнего из таблицы смещений. На рисунке самоцентрирующейся возможности пост-натянутой кладки стен, и указывает, что, хотя стены достигнуто дрейфа на уровне примерно 1% в обоих направлениях, стена возвращается в вертикальное положение при завершении загрузки. Все четыре стены вернулись к выравнивание по центру после каждого движения грунта был применен.
Частичное нарушение сцепления из арматурной стали охватывающих усадка контроля совместных Уолл-4 позволяет каждому стеновые панели для вытеснения на разных уровнях, как показано на рис. 6 (б), как показано в расширенном масштабе времени. Примером воздействия, возникающие между двумя панелями можно наблюдать в эту цифру. Круги приводятся примеры момент, когда меньше 800 мм (32 дюйма) панели воздействие больших 1000 мм (40 дюйма) панели, вызывая изменения в сторону большей панели ускорения. Разница в стене перемещения между двумя панелями в тех случаях, время было примерно 3 мм, который является ширина щели между двумя панелями, когда в их вертикальной ориентации.
Force-перемещения ответ
"Сила-смещение реакции Стены с 1 по 4 на рис. 7 (а) (е) и были записаны во время применяются землю движений, перечисленных в таблице 2. Базы сдвига представляет собой силы инерции, действующие на стене и рассчитывается путем умножения общей массы стены на ускорение рассчитывается по системе центра масс, тем самым пренебрегая влиянием силы вязкого трения. Ускорение центра масс был найден с помощью линейной интерполяции между измеряемым ускорением стол и ускорения записанный на стене сверху. Исследование время разгона историй стены 4 определили ускорение шипы соответствующие воздействия сил, действующих на каждую панель при столкновении. Эти силы были равны и противоположны, как ожидается, и были исключены из forcedisplacement истории показано на рис. 7 (D) и (е) как обеспечить четкое ответ истории, и потому, что суммирование базы ножницы каждой группы для определения общего боковой силы сопротивления Уолл-4 приведет к отмене этих сил ..
Рис 7 (а) и (б) представить наглядные примеры нелинейных упругих поведение, демонстрируемое после натянутый бетонные стены каменной кладки. Все стены возвращается в исходное вертикальное выравнивание, после больших боковых смещений, как ожидается самоцентрирующейся системы. Стены 1 и 2 и дрейфует достигнуто более 1% без видимой потери в боковых сил и продемонстрировали симметричный ответ на положительные и отрицательные стороны. Обратите внимание, что то, что, как представляется, толще петли показано на рис. 7 (а), являются результатом дополнительный шум записан в ускорение времени в ходе испытаний истории Уолл-1, и не обязательно свидетельствует о большей гистерезисных диссипации энергии. Этот шум считается результатом повышенной вибрации таблицы платформы результате тестирования стены большего размера и массы. Билинейных ответ Уолл-3 уже не так хорошо выраженным из-за ранней смягчение ремонта материалов, используемых в нижних углах стен, с большой петли в отрицательном направлении, с указанием цикл, в котором значительное ухудшение произошло ног.
Рис 7 (D) и (е) указывают, что панели составляет 4 стены достигли сравнительно малых уровнях дрейфа до максимальной вместимостью shaketable достигнуто не было. Существовал без видимой потери в стене силы ..
Предварительного напряжения сил
На рисунке 8 показано предварительное напряжение измеряется сила в заговоре против верхней части стены перемещения для стен от 1 до 3 в отношении всех движений земли. Можно заметить, что предварительное напряжение сил было первоначальное значение приблизительно 75 кН (16,9 кип) и увеличение, как стены перемещается. Во всех трех случаях, ничтожно малая величина потерь предварительного напряжения наблюдалось, как стены вернулись к выравнивание по центру, который проверяется, отметив, что ни в коем случае же сухожилия силу достичь доходности силу. В случае, Уолл-3, цикл означает дробление региона ног стены, переминаясь нейтральной оси к стенке центра и ведет к сокращению сухожилий удлинение когда стена перемещается.
Стены деформации
Измеренные смещения стены состоят из деформации вследствие изгиба, раздвижные, покачиваясь, и сдвига. Рис 9 () показывает сравнение между перемещениями измеряется в связи с качалки, и измеряется общая стена перемещений для стен от 1 до 3, где сплошная линия представляет собой идеальный матч. Каждый из данных точек на рис. 9 () представляет собой момент времени на пике положительных или отрицательных записанные перемещения стене для всех наземных движений. Стена из-за перемещения качания найти путем суммирования измерений зарегистрированных измерительные приборы поднятия на каждой стене конца, разделив на расстояние между приборами и умножения на стену высотой. График показывает, что самые стены деформации из-за стены качалки и объясняет решение об отказе в меру изгиба и деформации сдвига. Рис 9 () также позволяет предположить, что стены раздвижные было незначительным, которая была проверена на основе анализа данных, записанных при помощи датчиков измерения относительного движения между базовой стены и фундамент. Сравнительно небольшие смещения были измерены по отношению к общей перемещения стены ..
Как стены деформаций было обусловлено главным образом на качание, рассчитанные силу предварительного напряжения на пике перемещение было легко найти путем определения профиля деформации и нейтральном месте оси стены базы с использованием таких инструментов, который назначается "R" на рис. 3. Ширина трещины на базе сухожилия место было рассчитываются с использованием теории малых углов. Сухожилия удлинения принята равной эта ширина базы трещины, и был преобразован в силу увеличения предстрессовый предположении линейного отклика, результаты представлены на рис. 9 (б). Сплошная линия идеально подходят, что указывает на силу был завышен во всех случаях в среднем около 8%. Фактическое удлинение сухожилия из-за деформации стен между двумя креплениями сухожилие, и, следовательно, переоценка, скорее всего, в результате сокращения стене во время качания.
ОБСУЖДЕНИЕ
Прочность ответ
Хотя Стены 1, 2 и 4 не могут быть проверены на провал, предполагается, что большую сейсмических нагрузок привело бы к большим перемещениям приводит к постепенной деградации кладки в нижней стенке углах и потери сил, как было показано испытание Стена 3. Показатели Уолл-3 пострадал от материала и методов, используемых для ремонта, проведенного после предыдущих испытаний. Как показано на рис. 7 (с), на стене жесткость была различной для двух направлениях нагрузки, в связи с ремонтом на левом углу стены рукой. Этот уголок пластически деформированных при нагрузке и стал слегка закруглены, что привело к увеличению менее предварительного напряжения сил для загрузки в этом направлении, на такой же уровень бокового смещения. Это не оказывают существенное влияние на стене боковых сил, как было отмечено стены достижения аналогичных преимущества в два направления нагрузки. Стена 3 продемонстрировали большой потенциал дрейфа в отрицательном направлении, достигая максимума дрейф примерно 2% до ног деградации привели к смещению нейтральной оси к центру стены и последующего уменьшения жесткости стены ..
Сопоставление рис. 7 (б) и (е), и между ними (с) и (г) выделить том, что совместное управление было на стене перемещений. Два стеновых панелей, составляющих стены 4 перемещенных лиц значительно меньше, чем эквивалентный одной стеновые панели, которые подвергаются такую же нагрузку, как это указано в правом столбце таблицы 2. Напоминая, что сдвига панели базы увеличиваться за счет воздействия был удален из участков, увеличение прочности и жесткости панелей стен в составе 4 является результатом дюбель действий по укреплению горизонтальных, которая охватывает сустав. Как две панели рок, геометрия позволяет предположить, что относительная вертикальные движения должны происходить по контролю сустава. Укрепление охватывающих совместных только свободно перемещаться в горизонтальном направлении, следовательно, относительной вертикальной результаты движения в дюбель действий и, следовательно, силы трения между debonded арматуры и раствор, в результате увеличения численности группы и жесткости.
Рисунок 7 также предусматривает сопоставление зарегистрированных ответ изгиб и прочность предсказывали NZS 4230:2004 и МСА 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05.17 Отмечается, что стены обычно достигли номинальной прочности предсказывали NZS 4230 : в то время как 2004 ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-0517 правило переоценить стены силы. Предсказал стены прочность при номинальной государственного ограничения в значительной степени зависит от уровня напряжения сухожилия оценкам условии уравнений код. ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-0517 уравнение было проверено в отношении большого набора данных вне-тестов плоскости стены, 19 но, как представляется на рис. 7 переоценить сухожилия стресса, а затем и стены силы в плоскости нагружения. Номинальная прочность на изгиб достигается тогда, когда конкретные крайние волокна сжатия достигает конечной деформации сжатия, которая дается в качестве 0,003 и 0,0025 по NZS 4230:2004 и МСА 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05,17 соответственно. Хотя стены силы превысил оценкам NZS 4230:2004, неизвестно, насколько точна это уравнение для предсказания стены прочность при номинальной государственных ограничений.
Уравнение сухожилия стресс разработан Мэтток др. al.18 и воспроизводится в кладке код Новой Зеландии был основан на тестирование несвязанных предварительно напряженные балки с пролетом до глубины отношение 17 или меньше, а затем проверяется в отношении дальнейших испытаний пучка, пролет до -эффективная глубина отношение 33,6. Эти пропорции значительно больше, чем ожидается для стен PCM ..
Сравнение с псевдо-статические данные испытаний
Рис 10 () показывает, сила-смещение ответ стены с аналогичными размерами и свойствами, что и стены 1, но протестированы псевдо-статически в университете Auckland.21 классической нелинейной упругой, самоцентрирующейся ответ с указанием ущипнул петли мало гистерезисных диссипации энергии очевидна. Чем больше петля в отрицательном направлении, является результатом частичного отказа крепления из тестовой системе, а не из-за стены ущерба. Сравнение нормированной кривой спиной кости, которая соединяет вершины каждого цикла было отмечено в псевдо-статические испытания с forcedisplacement ответ Уолл-1, изображен на рис. 10 (б). Два ответы были нормированы в отношении их соответствующих предсказал номинальной изгиб преимущества использования NZS 4230:2004 уравнений для учета дополнительных осевые нагрузки за счет массового блоки установлены на Уолл-1, и некоторые различия в стены. Эти данные содержатся, как представляется разумным матч с точки зрения "сила-смещение ответ две стены. Тем не менее, ни в какое сравнение могут быть сделаны относительно затухания и дополнительного затухания обеспечивается качания системы, когда воздействие происходит между базой стеновых и фундаментных ..
Влияние первоначальной предварительного напряжения сил
По завершении теста матрицы для стен 2, исследование влияния начальных силу предварительного напряжения по максимуму стене была проведена подвергая стены к тому же движение грунта Сильмар с различными уровнями Начальное предварительное. На рисунке 11 показано, что начальный уровень предварительного напряжения варьировалась в диапазоне от 75 кН (16,9 кип) или 0.46f ^ ^ ру к югу до 103 кН (23,2 кип) или 0.63f ^ ^ ру к югу, в результате чего снижение максимальной перемещения стены с 23,1 до 3,7 мм (от 0,15 до 0,91 дюйма). Исследование 5% затухают ускорения спектров, полученных по истории получили таблице ускорения записанный во время каждого движения грунта в диапазоне ответ период стены 2, найти значения, в пределах 6%. Это свидетельствует о приемлемой shaketable деятельности с точки зрения распространения и было сочтено достаточным для сравнения результатов. Интересно отметить, что увеличение Начальное предварительное 37% привело к 84% скидка на пике перемещения стены, подтверждающие, что выбор Начальное предварительное оказали значительное влияние на производительность стены ..
Аналогичный результат был найден и предусматривает предварительное напряжение в стены 4 раза потенциала shaketable достигнуто не было. Снижение первоначального предварительное напряжение в каждой панели приблизительно 39 кН (8,8 кип) в результате смещения пика группы 31,3 и 30,6 мм (1,20 и 1,23 дюйма) для 800 и 1000 мм (32 и 40 дюймов) панели, соответственно, когда же основании Сильмар движения была применена. Это представляет примерно в два раза смещения пика панели по сравнению с результатами, приведенными в таблице 2, найти, используя исходный уровень предварительного напряжения 75 кН.
Дальнейших исследований
Необходимы дальнейшие исследования для оценки затухания, присущие такого рода стены системы, в том числе диссипации энергии в результате удара о стену базы в отношении основы, такие, что точных анализов времени история может быть проведено. Более глубокому пониманию динамических характеристик таких стен и дальнейшего расследования влияние Начальное предварительное должно привести к практическим решениям структурной дизайнеров. Конечно-элементной модели и базы данных в плоскости стены испытаний будут использованы для оказания помощи при выводе уравнения для прогнозирования сухожилия напряжения при номинальной силы.
ВЫВОДЫ
Эта серия shaketable испытаний продемонстрировал selfcentering характер после натянутый стены, характерно, что было показано ранее с помощью псевдо-статическая нагрузка на историю, но никогда прежде динамических испытаний. Это исследование продемонстрировало способность такой стены пройти большое количество циклов с минимальным накопления повреждений. После натянутый качания системы, таким образом, экспонаты желаемые характеристики с точки зрения сейсмической поведения, и делается вывод, что частично залито после натянутый бетонные стены каменной кладки пригодны сейсмических сопротивление shearwalls для жилых сооружений.
Стены выставлены нелинейного упругого поведения доминируют качалки реагирования при достижении больших возможностей перемещения в диапазоне от 1,1 и 1,9% для стен от 1 до 3, возвращаясь к своей вертикальной ориентации в момент заключения сейсмических нагрузок. Стена 4 деформированных менее, когда подвергаются такому же набор движений земли из-за влияния усадки управления сустава. Только стены 3 был признан не удалось, а ущерб ограничивается нижней стенке углов, типичных для данного типа стены системы. Этот участок стены 3 были отремонтированы ранее после повреждений в ходе тестирования больших сборки, которые впоследствии повлияли стены производительности. Для остальных стен испытания, способность shaketable было достигнуто заметное снижение до прочности наблюдалось.
Все стены достигли боковой силы предсказывали NZS 4230:2004 в то время как ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-0517, как правило, переоценивают стены силы, которая является прямым следствием стресса сухожилия оценкам, номинальная прочность. Уравнения предоставляемый двух стандартов для расчета F ^ ^ пс югу требуют дальнейшего изучения, чтобы определить, что является наиболее точным, когда стены загружается в плоскости.
Уровень Начальное предварительное было показано, что большое влияние на пик перемещения стены, стены 2 демонстрируют, что 37%-ное увеличение первоначальной предварительного напряжения в результате 84% снижения в стене перемещения.
Сравнение между эквивалентными стены pseudostatically испытания и испытаны на динамично shaketable в результате аналогичных ответов сила-смещение ". Различия в затухания, однако, не были затронуты здесь.
Авторы
Авторы хотели бы отметить вклад, внесенный американской заказчик кладки и предложения компаний: Adams Products Company, Кирпичный Уитмен Инк, Броди Договаривающегося Gerdau AmeriSteel и Sika Corporation. Национальная Ассоциация бетонных Кирпичный (NCMA), Фулбрайт Новой Зеландии, Тодд Фонда и Университета Окленда являются поблагодарил за оказанную финансовую помощь. Ценный вклад J. Баттерворта, П. Лаурсен, А. Уилтон также признается. Наконец, авторы хотели бы выразить признательность J. М. Аткинсон и Воры за их помощь в строительстве и испытания образцов стены. Мнения и выводы, представленные в настоящем документе, являются мнениями авторов и не обязательно отражают точку зрения Оклендского университета, Университета штата Северная Каролина, или какой-либо из сторон авторов этого проекта.
Нотация
^ К югу пс = напрягаемой области стали
= эквивалентный прямоугольного напряжения блока сжатия длины зоны
Ь к югу ш = толщиной стенки
D = расстояние от крайней волокна сжатия тяжести напрягаемой стали
F ^ югу т = кладки ^ 'прочность на раздавливание
^ е м к югу = осевое напряжение кладки
F ^ югу пс = напрягаемой стресса стали на стене номинальной прочности
F ^ югу ри = конечной (разрыв) напряжение напрягаемой стали
F ^ югу ру = текучести стали напрягаемой
F ^ югу себе = эффективное напряжение в напрягаемой стали после потери
ч ^ е ^ к югу = эквивалентная высота стены
л ^ к югу р = несвязанных длины сухожилия
к югу л ^ ш = длина стены
M ^ югу п = номинальная сила момент стены
N = осевой нагрузки в связи с мертвой и живой загрузки
V ^ к югу F = боковой силы, приложенной к югу H ^ е ^ соответствует M ^ ^ п к югу
Ссылки
1. Пристли, MJN, и Тао, JR, "сейсмического отклика сборного предварительно напряженного железобетона Рамки с частично Debonded сухожилия," PCI Journal, V. 38, № 1, январь-февраль 1993, с. 58-69.
2. Стэнтон, J.; Стоун, туалет и Чок, GS, "Гибридные усиленный каркас для сборных сейсмических районах", PCI журнал, т. 42, № 2, март-апрель 1997, с. 20-32.
3. Пристли, MJN; Шритарана, S.; Конли, JR и Pampanin, S., "Предварительные результаты и выводы из PRESSS пятиэтажном сборного железобетона испытательном корпусе," PCI Journal, V. 44, № 6, ноябрь - Декабрь 1999, с. 42-67.
4. Ricles, JM; Заузе, R.; Гарлок, MM; и Чжао, C., "Пост-напряженной сейсмической устойчивостью соединения для стальных рам," Журнал строительной техники, ASCE, В. 127, № 2, февраль 2001 , с. 113-121.
5. Шульц, AE, и Scolforo, МЮ, "Обзор предварительно напряженных Кирпичный," Кирпичный общества Journal, V. 10, № 1, август 1991, с. 6-20.
6. Lissel, SL; Саид-Ахмед, Е. Ю. и Шрайв Н.Г., "Предварительно напряженные Кирпичный-десять лет", 8 североамериканских Кирпичный конференции, Остин, Техас, 6-9 июня 1999, с. 599-610.
7. Хинкли, AT, "Испытания одноэтажных предварительно напряженного Стены Кирпичные сдвига", новой техники Зеландии, В. 21, № 6, июнь 1966, с. 245-252.
8. Page, AW, и Huizer, A., "Испытания стеллажи усиленные и предварительно напряженных полых стен Кирпичные Клей", 8-я Международная кирпич / Блок Кирпичный конференции в Дублине, Ирландия, 19-21 сентября, 1988, с. 538-547.
9. Rosenboom О.А., Ковалски, МЮ, "Обратные In-Plane циклических Поведение после напряженной Клей стены из кирпичной кладки," Журнал строительной техники, ASCE, В. 130, № 5, май 2004, с. 787-798.
10. Лаурсен, PT, и Ingham, JM, "Структурные испытания одноэтажных после напряженной бетонных стен Кирпичный," Кирпичный общества Journal, V. 19, № 1, сентябрь 2001, с. 69-82.
11. Лаурсен, PT, и Ingham, JM, "Структурные испытания расширенного после напряженной Бетонные стены Кирпичные", ACI Структурные Journal, В. 101, № 6, ноябрь-декабрь 2004, с. 852-862.
12. NZS 4229:1999 ", бетонных зданиях, Кирпичный, не требующие конкретных конструкторского" Стандарты Новой Зеландии, Веллингтон, Новая Зеландия, 1999, 199 с.
13. Ingham, JM; Дэвидсон, BJ; Brammer, DR и Voon, KC, "Контроль и кодификации частично Затирка наполненной Номинально железобетонных Кирпичный подвергавшимся In-Plane циклических нагрузок," Кирпичный общества Journal, V. 19, No 1, сентябрь 2001, с. 83-96.
14. Родригес, R.; Хамид, А. А. и Larralde, J., "Прочность Поведение после напряженной Бетонные стены Кирпичные подвергавшимся вне плоскости нагрузок", ACI Структурные Journal, В. 95, № 1, январь - Февраль 1998, с. 61-70.
15. ASTM C 270, "Стандартные спецификации раствор для группы Кирпичный," ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 2006, 14 с.
16. NZS 4230:2004, "Проектирование железобетонных конструкций Кирпичный," Стандарты Новой Зеландии, Веллингтон, Новая Зеландия, 2004, 154 с.
17. Совместное ACI-ASCE-TMS Комитет 530 "Создание Кодекса требований и спецификаций для кирпичных строений и связанной с комментариями (ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05)," 2005, 220 с.
18. Мэтток, AH; Ямадзаки, J.; и Kattula, BT, "Сравнительное изучение из предварительно напряженного бетона балки, с учетом и без Бонда", ЖУРНАЛ ACI, Труды В. 68, № 2, февраль 1971, с. 116-125.
19. Бин, JR, и Шульц, AE, "Пропускная способность при изгибе после напряженной кладки стен: Обзор кодекса, и рекомендовал процедуры", PTI Journal, т. 1, № 1, январь 2003, с. 28-44.
20. Wight, GD; Лаурсен, PT и Ингам, JM, "Сейсмическая испытания 3-Строй Бетон Стены Кирпичные", 6-я Международная конференция Кирпичный, Лондон, ноябрь 4-6, 2002, с. 545-550.
21. Wight, GD; Ingham, JM; Ковалски, МДж, а Уилтон, AR, "Развитие Новой Зеландии Первый после напряженной бетона Главная Кирпичный," 7 Австралийская Кирпичный конференции, Ньюкасл, Австралия, 4-7 июля 2004, с. 1059 -1068.
Гэвин D. Уайт является аспирант в Департаменте гражданской и экологической инженерии в Университете Auckland, Auckland, Новая Зеландия. Его научные интересы включают в себя использование после натяжения улучшить сейсмические характеристики бетонных стен кирпичной кладки.
Входящие в состав МСА Джейсон М. Ингам является адъюнкт-профессором в Департаменте гражданской и экологической инженерии в университете Окленда. Он является членом Совместного ACI-ASCE-TMS Комитет 530, Кирпичный стандартами Объединенного комитета и подкомитета ACI 530-P, предварительно напряженного масонства. Он получил степень доктора зданий и сооружений из Университета Калифорнии в Сан-Диего, Сан-Диего, Калифорния Его исследовательские интересы включают исследование армированных и предварительно напряженных железобетонных и каменных конструкций.
Входящие в состав МСА Mervyn J. Ковалски является адъюнкт-профессор кафедры гражданского, строительству и инженерной экологии в Государственном Университете Северной Каролины, Роли, штат Северная Каролина Он является членом комитетов МСА 213, керамзитобетонные и бетон, 341, сейсмостойкость бетона мостов, 374, производительность основе сейсмических Дизайн бетонных зданий; Объединенного комитета ACI-ASCE-TMS 530, Кирпичный стандартами Объединенного комитета и подкомитетов 530 ACI-E, сейсмических и 530-F, изгиб и осевые нагрузки. Его исследовательские интересы включают инженерно землетрясения и сейсмические дизайн бетонных и кирпичных конструкций.