Армированных волокном Укрепление Полимерные Shear железобетонных балок: экспериментальное исследование и аналитического моделирования

В этой работе, результаты экспериментальных исследований на железобетонных (RC) прямоугольных пучков укрепить на сдвиг связан с внешним U пленку из углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика), представлены и обсуждены. Результаты дают новые идеи в сложные механизмы неудачи, которые характеризуют возможности сдвига конечной членов RC с поперечной арматуры и FRP листа и показать некоторые механизмы взаимодействия извне листов FRP и внутренней арматуры сдвига с разных статических схем. Это взаимодействие не учитывается в действующих положениях код, но сильно влияет на эффективность сдвига метод восстановления укрепление и, соответственно, расчета взаимодействующих вклад в номинальном прочность на сдвиг структурных членов. На основании наблюдений за поведением экспериментальных сдвига, аналитические модели, которая позволяет оценить взаимодействие вклад в сдвиг потенциала укрепить балки, предлагается ..

Ключевые слова: волокон, полимерных, железобетонные; сдвига; укрепления.

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

ВВЕДЕНИЕ

Использование армированных волокном полимера (FRP) усиление железобетонных (RC) балок и плит при изгибе хорошо документирована в то время как сдвиг укрепления членов RC с FRP-прежнему под следствием и много вопросов остаются открытыми. В самом деле, сдвига на самом деле очень сложный вопрос и не до конца решена и для простых RC пучков (Zararis 2003). Поведение членов RC укрепить при сдвиге на внешних связанных FRP состоит из нескольких взаимодействующих параметров, таких как статические схемы, сдвиг пролета к глубине отношение (а / г); механические свойства бетона, геометрических и механических свойств продольных и, особенно, поперечный арматурной стали и геометрических и механических свойств композиционных FRP.

Общие методы укрепления FRP включать стороне связи, U-оболочки, а также полное упаковки (ACI Комитет 440 2002; выдумка 9,3 Целевая группа 2001). Оба FRP полосы и непрерывных листов могут быть использованы, и волокон в FRP также может быть ориентирована с различных точек зрения. Shear неудачи FRP-упрочненного RC пучков, как правило, в одном из двух режимов: FRP разрыв и нарушение сцепления / расслаивание. Экспериментальные данные показывают, что почти все лучи укрепить полным упаковки и несколько пучков усилены U-оболочки невозможной из-за разрыва FRP. С другой стороны, почти все лучи укрепить бок связи и наиболее усилены U-оболочки ошибку из-за нарушение сцепления FRP или пилинг-офф. После того, FRP или бетона начинает шелушиться, луч может не очень быстро, и пластичность пучков неудачу в этом режиме, как правило, весьма ограничены.

Ряд интересных работ на том основании, были опубликованы в последние годы (Bousselham и Chaallal 2004; Chaallal и др.. 1998, 2002; Chen и Дэн 2003a, б; Deniaud и Cheng 2001, 2003; Халифа и др.. 1998, 1999 ; Пеллегрино и Модена 2002; Пеллегрино и др.. 2002; Taljsten 2003; Triantafillou 1998; Triantafillou и Antonopoulos 2000). Некоторые из этих исследований привели к первому принципы дизайна для укрепления бетонных конструкций с извне FRP. ACI 440.2R-02 (ACI Комитет 440 2002) и Европейской врать-TG 9,3 (9,3 выдумка TG 2001) являются примерами таких руководящих принципов.

Предыдущие экспериментальные исследования были проведены авторами в испытательной лаборатории Университета Падуи на балки укрепили на сдвиг связан с боковыми FRP (Пеллегрино и Модена 2002). В настоящей работе приводятся результаты экспериментального программы, осуществляемой в университете Падуи на поддержку и просто RC непрерывных пучков с различным количеством поперечных арматуры и различного количества FRP U-оболочки показаны. Целью данной работы является оказание содействия в понимании сложных механизмов неудачи, которые характеризуют возможности сдвига конечной непрерывных и опертой членов RC с поперечной арматуры и за ее пределами связанных FRP листов. В частности, механизмы взаимодействия между внешними и внутренними укрепления поперечной арматуры исследованы. Это взаимодействие не рассматривается в реальном коде положения в самом деле, во всех существующих моделей дизайна сдвига, как правило, предполагается, что укрепление FRP не меняет сопротивление сдвигу способствовали конкретные и / или стальной арматуры.

На основании некоторых экспериментальных наблюдений и, чтобы лучше понять сложные структурные поведение RC пучков укрепить сдвига с FRP U-обертывания, интерпретационная модель отказа механизмов показано на рисунке.

CURRENT формулировки FRP сдвига УКРЕПЛЕНИЕ пучков

Текущие рекомендации для RC пучков укрепить сдвига с листа FRP-прежнему основываются на эмпирических соображений, и, как правило количественно номинальной прочности на сдвиг к югу V ^ п ^ путем простого наложения вклад бетона, стали и FRP потенциала

V ^ к югу п ^ = V ^ с ^ к югу V ^ югу S ^ V ^ е ^ к югу (1)

где V ^ с ^ к югу является конкретный вклад, V ^ S ^ к югу является внутренним вклад арматурной стали, а также к югу V ^ F ^ является внешне связанных FRP вклад. Условия V ^ с ^ к югу и к югу V ^ S ^ могут быть вычислены с использованием текущих кодов для структур RC.

Кроме того, если поперечной арматуры, стали внутренне связанных и FRP внешне не тая, вклад системы FRP V ^ е ^ к югу на прочность на сдвиг одного из членов, как правило, рассчитывается по аналогии с внутренней стали и на базе волоконно ориентации и предполагаемой трещины образца (Халифа и др.. 1998; ACI Комитет 440 2002). Предел прочности при сдвиге при условии подкреплением FRP может быть определена путем расчета силы в результате растяжения в FRP по предполагаемой трещины. Сдвига вклад усиление сдвига FRP при этом имеет вид

... (2)

где

^ ^ К югу бс = 2t ^ югу F ^ W ^ югу Д (области укрепления FRP) (3)

Определения символов в в разделе обозначения.

Эффективного растяжения е ^ ^ к югу Fe в укреплении сдвига FRP на конечной прямо пропорциональна уровень напряжения, которые могут быть разработаны в укрепление сдвига FRP на конечной

F ^ югу Fe =

где E ^ ^ е югу является FRP модуль упругости и

Эффективное напряжение регулируется сбоев системы FRP в усиленном член RC и его формулировка в значительной степени зависит от конфигурации внешнего укрепления FRP. Тем не менее, количественное определение эффективной деформации

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Некоторые сомнения по поводу надежности текущей формулировки, что оценка сдвига потенциала RC пучков укрепить листов FRP, по сути, идея наложения три взносов V ^ с ^ к югу, к югу V ^ S ^ и V ^ е югу ^ является рациональной, но еще не доказано аналитически и не ясно, если она справедлива. Zararis (2003) обсуждает простым наложением стремя вклад в прочность на сдвиг пучков без поперечной арматуры, даже для простых членов RC.

Хотя интересные исследования, разработки и важные результаты показали, сдвиг поведение RC пучков укрепить FRP не было проведено тщательное расследование, и достаточное количество тестов для проверки текущего кода формулировки не существует. В частности, взаимодействие между внешними и внутренними укрепления поперечной арматуры, не рассматривается в действующих положениях код, но это сильно влияет на эффективность сдвига метод восстановления укрепления (Пеллегрино и Модена 2002).

Результаты этого исследования способствуют лучшему пониманию механизмов сопротивления и моделирования сдвиговых поведение RC пучков укрепить с П-образной листов FRP.

Экспериментальная программа

Экспериментальная программа была разработана в испытательной лаборатории Департамента строительства и транспорта, инженерии Университета Падуи. Он участвует 12 испытаний на полномасштабную прямоугольных пучков, которые были разработаны так, чтобы их сдвига конечной потенциал был достигнут до разрушение при изгибе. Тесты были разработаны с опертой схема нагрузки и непрерывной схеме нагрузки, в которых максимальная сдвига и максимального изгибающего момента одновременно действующих на поддержку. На рис. 1 (а), (б) и (с), непрерывной схеме нагрузки, опертой нагрузки схемы и конфигурации поперечного и продольного стали для непрерывной схеме показано на рисунке. Конфигурация арматуры для опертой схема соответствует левой части (для образцов A-U0-S-20, A-U1-S-20 и А-U2-S-20) или в правой части ( Для образцов-U0-S-17, A-U1-S-17 и А-U2-S-17) в конфигурации показана на рис. 1 (с). На рис. 1 (а) и (б), положение тензодатчиков также показано, две схемы.

Деталь приборов для измерения деформаций представлена на рис. 2 ..

Контрольных образцов (не укрепили), называют U0, в то время как образцы укрепить углепластика помечены U1 и U2 (U-непрерывным оболочки с одним или двумя слоями связанных используется). Письма S и C используются для опертой и непрерывной схемы, соответственно.

Свойства бетона используются следующим образом: дозировка цемента = 430 кг / м ^ 3 ^ SUP, крупного заполнителя = 570 кг / м ^ 3 ^ SUP, мелкого заполнителя = 1430 кг / м ^ 3 ^ SUP, а вода-цемент соотношение (в / к) = 0,6. Кубических образцов (размеры 150 х 150 х 150 мм [5,9 х 5,9 х 5,9 дюйма]) используются для определения прочности при сжатии бетона. Цилиндрические прочность на сжатие рассчитывается сокращения кубических прочность на сжатие с известными отношении F ^ к югу с = 0.83f с ^ к югу ^ куб. Расщепление испытания цилиндрических образцов (диаметр = 150 мм [5,9 дюйма], высота = 300 мм [11,8 дюйма]) используются для получения прочности бетон е ^ ^ к югу карат.

Следующие средние значения получены: цилиндрические сжатия прочность бетона F ^ к югу с = 41,4 МПа (6,00 КСИ); прочности бетон е ^ к югу карат = 3,76 МПа (0,545 KSI) и текучести усиливающего стали F ^ югу у = 534 МПа (77,45 KSI).

В таблице 1, геометрические детали образцов показали (C и U означает углеродных волокон и U-оболочки, соответственно).

Прямоугольного сечения имеет габаритные размеры 150 х 300 мм (5,9 х 11,8 дюйма). Пучков сглаживаются в нижней части края, чтобы уменьшить концентрацию напряжений в этих местах.

Композитный материал однонаправленные ткани из углеродного волокна и применяется в непрерывных U-формы с одной (T ^ подпункта е = 0,165 мм [0,0065 дюйма]), либо два слоя (T ^ подпункта е = 0,330 мм [0,013 в .]). Постоянное укрепление с наклоном Геометрические и механические свойства углепластика приведены в таблице 2.

Три или четыре точки изгиб проводятся. Нагрузка применяться с использованием 500 кН способность гидравлический домкрат с ручным управлением. Сигналы от приборов, были схвачены и контролируется с помощью системы автоматического сбора данных. Вертикальные смещения измеряется под воздействием нагрузки с использованием линейных дифференциальных трансформаторов переменной (LVDTs). Другие LVDTs установлены более поддерживает в меру возможных перемещений. Углепластика штаммы также измеряется по вертикальной плоскости образцов в трех различных направлениях, чтобы быть в состоянии оценить сдвиговых деформаций в зоне трещины. На рис. 2, приборы для измерения деформаций показано для контроля сдвига балок и укрепить балки. Номера 5, 6 и 7 на рис. 2 (б) укажите, горизонтальных, наклонных и 45 градусов (по отношению к продольной оси пучка), и вертикальном направлениях тензодатчики, соответственно.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Контроль пучков с непрерывной схеме нагрузки показывают типичный механизм сдвига прочности недостаточности (рис. 3 (а)) с образованием главные диагональные трещины с субгоризонтальные направлении возле поддержки и точки приложения нагрузки и направления склонны , примерно в 45 градусов, в центральной зоне. Эта неудача механизма контроля пучков было обнаружено и обсудили также (Zararis и Пападакис 2001). Контроль пучков с опертой нагрузки схемы показывают аналогичную неудачу (рис. 3 (б)), но главные диагональные трещины развивается почти только один отклонения от подшипника точки приложения нагрузки.

FRP усиленный пучков неудачу в сдвига всегда с облезлой (рис. 4 (а)). Продольные трещины часто присутствуют на верхней поверхности балки. Эти трещины начала вблизи расположения нагрузки и продлить в направлении поддержки. Бетонные покрытия расщепления развивается по всей высоте пучка. После удаления ткани углепластика растрескивание бетона картина может наблюдаться (рис. 4 (б)).

Экспериментальные номинальной прочности на сдвиг V ^ югу п, тест ^ и FRP сдвига вклад V ^ е к югу, тест ^, рассчитанные вычитания сдвигу усиленного пучка от прочности на сдвиг соответствующего управления лучом, приведены в таблице 3. В той же таблице, шагом прочности на сдвиг для FRPstrengthened балок и взносов FRP сдвига предсказывали выдумка TG 9,3 (2001) (V ^ е к югу, выдумка ^) и ACI Комитет 440 (2002) (V ^ е к югу, ACI ^) показаны.

Незначительные расстояния стремена предполагает прирост прочности на сдвиг для неразрезных балок, но не привлекать существенные приращения сопротивления сдвигу просто за контроль с помощью пучков, так как число стремена перехватили первичной трещины сдвига является одинаковым для двух опертой балки ( Кроме того, если поперечной арматуры отношение Малые приращения сил наблюдается от одного до двух слоев FRP-упрочненного пучков с непрерывными статической схемы, а не прирост силы наблюдается укрепление балок с опертой схеме. Таким образом, укрепление FRP-видимому, более эффективен для непрерывной статической схемы по отношению к опертой один. Кроме того, общее снижение эффективности укрепления техники с U-завернутые FRP листов наблюдается при стремена расстояние уменьшается для неразрезных балок. Это обстоятельство было подчеркнуто на первое время, авторы, стороны-связанного FRP сдвиг в укреплении опертой образцов (Пеллегрино и Модена 2002) ..

Интерпретация экспериментальных ПОВЕДЕНИЕ

На основе экспериментальных наблюдений и результатов, полу-эмпирические предложения, чтобы лучше понять сложные структурные поведение RC пучков укрепить сдвига с FRP U-обертывания, интерпретировать отказ механизмов, чтобы оценить вклад в единый сопротивления сдвигу (V ^ с ^ к югу, к югу V ^ S ^ и V ^ е ^ к югу), а также подчеркнуть, взаимоотношений между ними, показано на рисунке.

Конкретный вклад в прочность на сдвиг

Типичная экспериментальная поведение сдвига контроля пучков представлены на рис. 5 (а) с грузом P по сравнению с осевой деформации 5 (б) с поперечной силы V по сравнению с деформацией сдвига Осевых деформаций 5 (а), получен непосредственно из датчиков деформации, а деформации сдвига 5 (б), полученных от осевой деформации к югу V ^.

Расположение датчиков деформации показаны на рис. 1 (а) и (б) за две схемы загрузки и в деталях, на рис. 2 (а) и (б).

На рис. 5 (б), то можно отметить, что сдвиговые деформации практически равен нулю до точки, при этом, во-первых растрескивания конкретные происходит. До н.э. черта близка к линейной и глобальной жесткости остается практически неизменным до точки С, где стали дает поперечной арматуры. V ^ к югу у ^ является значение сдвига на урожайность и В черту CD, пластических деформаций арматуры происходит до разрушения (точка D). V ^ к югу п ^ является значение сдвига, при аварии и По Томпош и Frosch (2002), нагрузка V ^ ^ к югу 0, при котором основная трещина сдвига, могут быть использованы для определения обычных прочность на сдвиг к югу V ^ с ^, которые могут быть отнесены к конкретному. После достижения этого значения, стремена начинают накапливаться напряжение (см. рис. 5 (б)).

По Toniolo (1993), с учетом билинейной эквивалентной схемы экспериментальных поведения, V ^ с ^ к югу можно принять равным примерно 77% нагрузки V0, на котором первым сдвига трещина

V ^ к югу с ^ ^ = 0.77V к югу 0 ^ (5)

Такой подход позволяет упрощенной оценки конкретного вклада на основе экспериментальных поведения образцов. Томпош и Frosch (2002) также показали, что величина сдвига крекинга нагрузки близко к значению ACI дизайн прочности бетона сдвига равна 2 [квадратный корень из F] ^ C ^ югу BD (США единиц).

Веб вклад в укрепление прочности на сдвиг

Stirrups внести вклад в прочность на сдвиг, если проходят диагональные трещины, поэтому вклад стальной арматуры сдвига может быть оценено на основе шаблона крекинга, в зависимости от количества стремена перехватили первичной трещины сдвига (Томпош и Frosch 2002 ). Известно, что открытие критической трещины сдвига не то же самое по всей его длине. Zararis (2003) считает, для простоты, линейная зависимость открытия вдоль критической трещины. В частности, открытие сдвиговая трещина имеет максимальное значение в связи с началом критических трещин, где стремена урожайности и низкой стоимости на конец трещины вблизи сжатой зоны, где стремена не смогли достичь предела текучести .

Рисунок 6, где крекинга картины на провал накладывается на стременах конфигурации Луч-U0-C-20, можно наблюдать, чтобы прояснить эти понятия: Стеррап № 3 можно было бы разумно считать вполне способствует сдвигу при Стеррап № 4, который перехватывает первичной трещины сдвига вблизи сжатой зоны, где раскрытия трещины меньше, чем в случае Стеррап № 3, можно рассматривать как частично способствует сдвигу. В этом последнем случае можно предположить, что стремя не развивается выхода ф стресса, но более низкую стоимость. Таким образом, на основе экспериментальных результатов, вклад в стременах прочность на сдвиг можно считать,

V ^ к югу ы = (п ^ е ^ к югу район к югу ^ р) ^ к югу S ^ е ^ к югу у ^ (6)

В уравнении. (6), п ^ ^ е югу это число полновесный вклад стремена (как Стеррап № 3 на рис. 6) при п ^ р к югу это число отчасти способствовало стремена (как Стеррап № 4 на рис. 6 ), вклад которых может быть уменьшена в связи с стремена подвергаются текучести е ^ у ^ к югу. По этой причине г коэффициент снижения предела текучести к югу F ^ у ^ вводится отчасти способствовало стремена. Г коэффициент снижения может быть оценена через представлены экспериментальные результаты: г = 0,6, глобально, полученные для этого экспериментального исследования.

Параметров п ^ е ^ к югу, к югу п ^ р и г может быть оценена предполагая наклона первичной трещины сдвига (также, если это трудно предсказать в практике), принимая во внимание, что открытие сдвига трещины не то же самое по всей его длине (и, как следствие, что развитые стресс не смогли достичь доходности значение вблизи сжатой зоны) и с учетом как полностью и частично способствует стремена перехватили трещины.

Проверка модели для управления пучками

На рис. 7, номинальная экспериментальные значения прочности на сдвиг к югу V ^ п ^ испытаний в сравнении с теоретическими V ^ югу п ^ теор, рассчитанные, как описано выше, показаны. Вместе с ценностями настоящего эксперимента, значения другого экспериментального исследования аналогичных пучков (Манера 2005), разработанная в университете Падуи, считаются. Ценности, вытекающие из данной модели близки к экспериментальным и всегда консервативны. Значениями, полученными с Еврокод (стандартный метод), итальянский строительный кодекс, и ACI 318-05, которые считают трещины наклона 45 градусов, чрезмерно консервативными, особенно для ACI 318-05.

Она будет полезна для дальнейшей проверки модели с экспериментальными данными других исследователей в других лабораториях, но некоторые важную информацию для этой модели, такие как сдвиг по сравнению с V деформации пучков, почти никогда полностью не доступна.

FRP вклад в прочность на сдвиг

Модель была распространена и на пучках укрепить сдвига с FRP. На основе экспериментальных моделей отказов всех образцов (см. рис. 4), предположение, что разрыв луча заключается в выделении конкретных покрытия вдоль вертикальной плоскости предполагалось. Таким образом, неудачи, а общий для U-рубашкой и sidebonded пучков (Пеллегрино и Модена 2002), а разрушение FRP часто происходит, когда полная упаковка укрепления схема будет принята. Предполагая, нет скольжения между подложкой и FRP, внутренние деформации были рассмотрены равны соответствующим измеряемой деформации на внешней волокна.

Активная длина L ^ е ^ к югу от FRP и области к югу ^ с ^ очищенных включены конкретные между продольных балок, рассматриваются как экспериментальные параметры для определения вклада FRP сдвига (см. рис. 8). Боковые бетона пучка была идеализируется как при вертикальном F силу подпункта е ^ ^, развивающиеся вдоль волокна, а также силу F ^ с ^ к югу, склонны в [vartheta], за счет вклада определяется трения действий и прочности бетона (см. рис. 9). На рис. 10, упрощенная геометрия взаимодействия между бетона и бетонного ядра, когда пилинга происходит, это показано на рисунке. В этом контексте, [] vartheta могут быть интерпретированы как угол, который характеризует обычных шероховатости интерфейса (см. рис. 10).

Введение равновесия на провал (см. рис. 8 и 9), получается следующее выражение

... (7)

Учитывая, что

... (8)

и, следовательно, эффективной деформации FRP в конечном счете это

... (9)

На основе экспериментальных результатов, номинальной прочности на сдвиг может быть в настоящее время рассчитывается как сумма бетона, стали и FRP взносов (см. формулу. (1)). Оба стали и FRP взносы рассчитываются путем эффективного штамма волокна достижения предела текучести е ^ у ^ к югу, когда

Наконец, три взносы

V ^ к югу с ^ ^ = 0.77V к югу 0 ^ (10)

V ^ к югу ы = (п ^ е ^ к югу район к югу ^ р) ^ к югу S ^ [мин (

... (12)

, где (9).

Параметр соз ^ SUP 2 ^ [vartheta] = 0,035 ([vartheta] [созвучных] 79 градусов) получается из экспериментальных результатов, и могут быть рассмотрены в аналогичных ситуациях сдвига FRP укрепления.

Проверка модели для укрепления пучков

На рис. 11, номинальной экспериментальные значения прочности на сдвиг по сравнению с теоретическими, полученными от нынешней модели показано на рисунке. Вместе с ценностями настоящего эксперимента, значения другого экспериментального исследования по использованию аналогичных пучков (Манера 2005), разработанная в университете Падуи, считаются. Ценности, вытекающие из данной модели очень близки к экспериментальным.

Что касается контроля балки, дальнейшее обоснование модели с другими экспериментальными данными можно будет только тогда, когда по крайней мере сдвига V по сравнению с

ОБСУЖДЕНИЕ

Экспериментальные значения сдвига FRP вклад V ^ югу ^ и с полученными от нынешней модели всегда меньше, чем аналитический предложение выдумка Целевая группа 9.3 (2001) и ACI Комитет 440 (2002), которые часто unconservative (см. Таблица 3).

С другой стороны, стали вкладом сдвига V ^ S ^ югу всегда больше, чем рассчитанная с Еврокод (стандартный метод), ACI кодекса, и итальянский строительный кодекс, но это обстоятельство в первую очередь зависит код предположение о диагональной трещины склонны в 45 градусов.

Таким образом, при номинальной сопротивления сдвигу V ^ п ^ к югу, полученные в виде суммы различных вкладов с текущего кодексов и рекомендаций, глобально-видимому, хорошо приближают экспериментальных номинальной мощности сдвиг одного вклада не может быть и предполагалось. Кроме того, вклад в прочность на сдвиг всегда считались независимыми, но взаимодействие существует, и это сильно влияет на эффективность укрепления FRP (Пеллегрино и Модена 2002; Bousselham и Chaallal 2004).

Деформации

Экспериментальных деформации FRP для лучей укрепить с двумя слоями меньше, чем полученные с одним слоем (с тем же расстояние стремя). Кроме того, экспериментальные штаммы FRP уменьшить себе, когда в стремя расстояние уменьшается (с одинаковым количеством листов FRP). Это может подтвердить гипотезу, что, с одной стороны, увеличение количества FRP может быть связано снижение деформаций в стальных стременах и, следовательно, вклад сдвига стали. С другой стороны, увеличение количества укрепление Сети стали (то есть, снижение стремя интервал) может быть связано снижение деформации FRP и, следовательно, вклад сдвига FRP. На этих базах, незначительные эффективности FRP, наблюдается также и другими авторами, для пучков укрепить с двумя слоями, чем те, укрепить один слой может быть объяснено. В недавней работе Bousselham и Chaallal (2004) показывают, что существует пороговое значение по отношению к сдвигу жесткости FRP, за которой без увеличения сдвига прибыль, как ожидается ..

Влияние граничных условий балок

Иная картина растрескивания простой балки в связи с непрерывным пучком (ср. рис. 3 (а) и (б)) включает в себя, с тем же шагом стремена, различное число полностью и частично способствует стремена пересекается с критической трещины, которые могут объяснить различия между экспериментальной сдвига нагрузки недостаточности (табл. 3). Это иная картина растрескивания может также глобально оправдать получить различные сопротивления за счет FRP на два статических схем. В самом деле, наличие FRP может изменить картину растрескивания контроля пучка и, как следствие, деформации распределения в стременах и, следовательно, одной взносов номинальной мощностью сдвига. В данном случае, для опертой экземпляров этой модификации структуры крекинга, вероятно, связано с сокращением стали вкладом в укрепление образцов и, по-видимому, небольшое увеличение сопротивления, обусловленного FRP (просто получить вычитанием сдвигу усиленного пучка от прочности на сдвиг соответствующего управления лучом).

ВЫВОДЫ

Документ способствует лучшему пониманию и моделированию поведения сдвига RC пучков с внутренней арматуры укрепить с внешним связанных листов FRP. Исследование основано на экспериментальной программы, осуществляемой по балкам с различным количеством поперечных арматурной стали и различное количество углепластика сдвига укрепления (U-обертывания). Экспериментальные результаты также улучшить базу данных (на самом деле довольно бедным) экспериментальных значений о пучков как с внутренней арматуры Сети стали и внешних сдвиговых FRP укрепления. Результаты теста дают новые идеи в сложные механизмы, которые характеризуют неспособность предельных сдвига членов RC с поперечной арматуры и FRP листов. FRP деформации измеряются и используются для интерпретации экспериментальных поведения. Результаты подтверждают наличие взаимодействия между внутренней поперечной арматуры и внешних FRP укрепления и для U-обертывания (авторы уже показали это взаимодействие на стороне связанных листов в Пеллегрино и Модена [2002]).

Это взаимодействие не ясно проявляется в основных текущих рекомендаций (ACI 440.2R-02 и 9,3 выдумка TG 2001), в котором сильное упрощение для расчета сопротивления сдвигу, используя простым наложением одного независимого взносов бетона, внутренней арматуры, и внешних листов FRP, будет принят. Такое упрощение часто приводит к завышению вклада FRP V ^ е ^ к югу на сопротивление сдвигу, который является не только соотносится с геометрических и механических характеристик FRP, но сильно зависит от геометрических и механических характеристик стали внутренние Сети усиление ..

Упрощенные аналитические модели объяснения отказа механизмов и оценки взаимодействия взносов из бетона, стали и FRP на основе экспериментальных поведение которых описывается. Модель основана на некоторые упрощенные гипотез, но его можно считать первым шагом на пути к всеобъемлющему подходу о сдвиге поведение FRPstrengthened балки и к более надежной методики расчета на сдвиг потенциала укрепили балками.

Авторы

Авторы благодарят Degussa группы (Тревизо, Италия) на поставку волокон, сцепление системы, а также техническую поддержку. Писатели выражают благодарность Е. Caon, М. Cazzanello, М. Манера их экспериментальной работы.

Нотация

^ К югу с = площадь очищенных бетона (из экспериментальных результатов, см. рис. 8)

^ FV = югу области FRP поперечной арматуры = 2 п ^ к югу е ^ г ^ ^ е югу W ^ ^ е югу

^ К югу с = площадь усиление напряженности

'^ К югу с = площадь сжатия укрепление

^ ^ К югу SW = площадь арматуры сдвига

/ D = сдвига службы к глубине отношение

B = ширина сечения

Ь к югу C, V = вертикальный руку измеряется от центра очищенные области (см. рис. 9)

Ь к югу е = сумма бетона и половина диаметра стремя

D = эффективная глубина сечения

г ^ к югу е = глубина FRP поперечной арматуры

E ^ югу F = модуль упругости FRP

F ^ к югу с = цилиндрической силы сжатия конкретных

F ^ к югу с, куб = кубических силы сжатия конкретных

е ^ ^ к югу карат = предел прочности бетона

F ^ югу фу = предел прочности FRP

F ^ югу у = текучести арматуры

L ^ югу F = активная длина FRP (см. рис. 8)

л ^ е ^ к югу = ... Длина крепления рассчитаны с врать врать формуле бюллетень TG 9,3 2001)

п ^ к югу е = количество полностью способствует стремена

п ^ к югу р = число отчасти способствовало стремена

г = коэффициент снижения

ы = шаг сдвига арматуры

S ^ югу е = расстояние полос FRP

т ^ к югу е = FRP толщина

V ^ к югу 0 = нагрузка, при которой основной сдвига трещина

V ^ к югу с = сдвига вклад конкретных

V ^ к югу п, тест = экспериментальное значение прочности на сдвиг

V ^ к югу п, теор = теоретическое значение прочности на сдвиг

V ^ к югу ы = сдвига вклад арматурной стали

W ^ югу е = ширина полосы FRP

[Vartheta] = угол обычных шероховатости интерфейса (см. рис. 10)

Ссылки

ACI Комитет 318, 2005, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 430 с.

ACI Комитет 440, 2002, "Руководство по проектированию и строительству внешней системы таможенного FRP для укрепления бетонных конструкций (ACI 440.2R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 45 с.

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.

ЕКС, 1991 ", Еврокод 2: Проектирование железобетонных конструкций-Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий", ENV 1992-1-1, Европейским комитетом по стандартизации, Брюссель, Бельгия.

Chaallal, O.; Нолле, МДж, а Perraton Д., 1998, "Shear Укрепление RC пучков Exernally Таможенный Сайд углепластика Полосы" Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 2, № 2, стр. 111. -113.

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.

Chen, JF, и Дэн, JG, 2003а, "срез из волокнита Укрепление RC Балки: FRP нарушение сцепления," Строительство и строительные материалы, V. 17, с. 24-41.

Chen, JF, и Дэн, JG, 2003b, "Shear Емкость армированного волокном полимерные Укрепление железобетонных балок: армированного волокном полимерные Разрыв" Журнал строительной техники, ASCE, В. 129, № 5, с. 615-625 .

Deniaud, C., и Cheng, JJ, 2001, "Shear Поведение железобетонных T-пучков с внешней Таможенный армированных волокном Полимерные Листы", ACI Структурные Journal, В. 98, № 3, май-июнь, с. 386 - 394.

Deniaud, C., и Cheng, JJ, 2003, "Железобетонные балки Т-Укрепление в Shear с волокном полимерные листы," Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 7, № 4, с. 302-310.

Целевая группа выдумка 9,3, 2001, "Внешне Таможенный FRP Арматура RC структуры" выдумка Бюллетень 14, Лозанна, Швейцария.

Итальянское министерство общественных работ, 1996, "Технические стандарты проектирования RC КНР и стальных конструкций", Рим, Италия.

Халифа, A.; золото, WJ; Нанни, A.; и Абдель Азиз, М., 1998, "Вклад Внешне Таможенный FRP для Shear Пропускная способность при изгибе RC-членов," Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 2, № . 4, с. 195-202.

Халифа, A.; Tumialan, G.; Нанни, A.; и Беларби А., 1999, "Shear Укрепление непрерывных железобетонных балок с использованием внешнего связанного углерода армированного волокном Полимерные Листы", армированного волокном полимерные Арматура железобетонных конструкций, Труды 4-й Международный симпозиум, SP-188, CW Долан, SH Rizkalla, А. Нанни, ред. американские бетона институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, с. 995-1008.

Манера, М., 2005 ", FRP Shear Укрепление RC Балки", MSc тезис, Департамент строительства и транспорта, инженерии, Университет Падуи, Италия. (На итальянском)

Пеллегрино, C., и Модене, C., 2002 ", FRP Shear Укрепление RC балки с поперечным арматуру," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 6, № 2, с. 104-111.

Пеллегрино, C.; Тиназзи, D.; и Модене, C., 2002, "О RC Балки Укрепление в Shear с FRP Листы", железобетонных конструкций в 21 веке, Труды первого съезда выдумка 2002, Осака, Япония.

Taljsten, B., 2003, "Укрепление бетонных балок для сдвига с углепластика бюллетени," Строительство и строительные материалы, V. 17, с. 1-12.

Томпош, EJ, и Frosch, RJ, 2002, "Влияние размера пучка, продольной арматуры и Стеррап эффективности на прочность бетона сдвига", ACI Структурные Journal, В. 99, № 5, сентябрь-октябрь, с. 559 - 567.

Toniolo, G., 1993, железобетон, Masson, под ред. В. 2A, Милан, Италия. (На итальянском)

Triantafillou, TC, 1998, "сдвиг Усиление железобетонных балок использования эпоксидной Таможенный FRP композиты", ACI Структурные Journal, В. 95, № 2, март-апрель, с. 107-115.

Triantafillou, TC, и Antonopoulos, CP, 2000, "Дизайн бетона на изгиб членов Укрепление в Shear с FRP," Журнал композиты для строительства, ASCE, Т. 4, № 4, с. 198-205.

Zararis, ДП, 2003 ", прочность на сдвиг и минимального поперечной арматуры железобетонных Стройный Балки", ACI Структурные Journal, В. 100, № 2, март-апрель, с. 203-214.

Zararis, ДП, и Пападакис, Г., 2001, "Диагональ Shear отказов и размерного эффекта в RC балок без веб Усиление" Журнал строительной техники, ASCE, В. 127, № 7, с. 733-742.

Карло Пеллегрино является доцент кафедры строительства и транспорта инженерия, Университет Падуи, Италия. Он получил докторскую степень в строительной механике в университете Болоньи, Италия. Его исследовательские интересы включают мостов и управления, структурных поведение высокопрочного бетона, облигаций и FRP укрепления структур RC.

Клаудио Модена является профессор, Департамент строительства и транспорта инженерия, Университет Падуи. Его исследовательские интересы включают мостов и управления, структурных поведение высокопрочного бетона, облигация, сейсмических поведение кладки и бетонных конструкций и FRP укрепление стен и железобетонных конструкций.