Повторяя Классическая серия экспериментов по размерного эффекта в Shear членов без стремян. Документ, Эван C. Бенц и Шон Бакли / Обсуждение Ravindra Gettu / ЗАКРЫТИЕ авторов
Обсуждение Ravindra Gettu
Входящие в состав МСА, профессор гражданского строительства, Индийский технологический институт Мадрас, Ченнаи, Индия
Авторы заслуживают похвалы за попытку продолжить изучение размерного эффекта в диагональных провал сдвига пучков повторять испытания Бажант и Kazemi.10 Их программа испытаний, однако, точно не повторить 1991 серии экспериментов. Более того, изменения, которые были сделаны могло бы привести к изменениям в хрупкости провал, который влияет на величину эффекта значительно.
Хрупкость структурных элементов можно рассматривать как произведение трех аспектах: 24 (хрупкости материала) По словам механика разрушения, когда увеличивается хрупкость, снижает разрушающее напряжение. Это является основной темой работы Бажант и Каземи, 10 было показано, что увеличение размера элемента снижает разрушающее напряжение значительно, в геометрически подобных образцов одного и того же материала, в связи с этим увеличение хрупкости.
Авторы сделали следующие изменения в 1991 тест program10, что есть определенные последствия хрупкости:
* Арматура были изменены, что может привести к значительным трещин от изгиба до диагональные трещины сдвига происходит, как показано на рис. 7 и 8. В работе Бажант и Каземи, 10 указывается, что только диагональные трещины сдвига произошло в связи с тем, поскольку трещин от изгиба был ограничен. Это означает, что хрупкость отказа в настоящей работе, может быть ниже из-за изменения геометрии (то есть, ниже сдержанность подкрепления);
* Максимальный размер 10 мм был использован в настоящей работе, а не 4,8 мм. Что касается материального хрупкость, это хорошо известно, что материал с более тонкой микроструктурой более хрупким, например, цементный раствор является более хрупким, чем concrete.37, 38 Таким образом, увеличение совокупного размера приведет к снижению хрупкости;
* Прочность бетона в данной работе является 34 МПа вместо 46 МПа. Опять же, повышенной прочности бетонов более хрупким, как были обсуждены различные researchers.38-40 это и ранее упомянутые изменения могли бы привести к менее хрупкого материала, чем рассмотренные Бажант и Каземи 10; и
* Скорость загрузки настоящего испытания был гораздо медленнее, с отказом, имевших место после 2 часов в то время как тесты в серии 1991 были проведены для достижения отказа в течение 7 минут. Как известно, ускорение загрузки скорость увеличивается хрупкость при fracture.41 Следовательно, в данной серии, изменение скорости нагружения может вновь снизил хрупкости провал из-за скорости зависимость поведения материала.
Как видно, различные изменения в программу испытаний могло бы привести к значительному снижению хрупкости неспособность что позволит существенно уменьшить размер эффект значительно. Таким образом, разница между тем, напряжения между большими и малыми образцы будут ниже в настоящем исследовании, чем в 1991 work.10
Признавая, что некоторые изменения, сделали экспериментальные исследования более реалистичной, discusser считает, что авторы случайно изменили хрупкости значительно. Таким образом, утверждают, что в 1991 году испытания были неоднократные и позволили получить более стабильные результаты не является оправданным.
Ссылки
36. Gettu, R.; Прат, PC и Каземи, MT, "Материалы хрупкости из нелинейной механики разрушения," Механика разрушения железобетонных конструкций, Материалы первой ежегодной Конференции, ZP Бажант, под ред. Elsevier прикладных наук, Лондон, 1992, с. 430-436.
37. Wittmann, FH; Rokugo, K.; Bruhwiler, E.; Mihashi, H.; и Симонин П., "энергия разрушения и деформационные размягчения бетона определяется с помощью компактных образцов напряженности", материалов и конструкций, В. 21 , 1988, с. 21-32.
38. Gettu Р., Шах, SP, "Механика деформируемого твердого тела" Высокая производительность бетонов и приложения, Шах С. Ш. Ахмед, ред. Эдвард Арнольд Publishers, London, 1994, с. 161-212.
39. Gettu, R.; Бажант, ZP, и Карр, ME, "Разрушение свойства и хрупкость высокопрочного бетона", ACI Журнал материалы, V. 87, № 6, ноябрь-декабрь 1990, с. 608-618.
40. Джон Р., Шах, SP, "Механика деформируемого твердого тела Анализ высокопрочного бетона," Журнал материалы в строительстве, В. 1, № 4, 1989, с. 185-198.
41. Джон, R.; Шах, СП и Jenq, Y.-S., "Модель механики разрушения для прогнозирования Оценить Чувствительность режима Я разрушения бетона", цемента и бетона исследований, V. 17, 1987, с. 249 - 262.
Авторов ЗАКРЫТИЕ
Авторы благодарят discussers за их любезные комментарии, касающиеся стоимости этих новых исследований и за интересные вопросы и комментарии о результатах экспериментов. В ходе обсуждения первоначального испытания и Бажант Каземи, которые повторялись будет называться "1991 тестов" и новых результатов Бенц и Бакли будет называться "2005 тестов".
Ответить на обсуждение Бажант и Каземи
Обсуждения и Бажант Каземи и Ю и Бажант предположить, что они понимают причины, по которым 1991 испытаний были повторены. 2005 тесты не проводились, чтобы оправдать исключение оригинальные результаты 1991 сдвига баз данных, но для расследования, если необычные геометрические особенности, используемые в этих испытаний были ответственны за неожиданно слабые сильные наблюдается. Эти необычные геометрические характеристики включают в себя укрепление детали и очень узкая ширина образцов. Причина 1991 испытания были исключены из ACI 445-F database23 в том, что лучи были меньше, чем 2 дюйма (50 мм) в ширину. Комиссия исключила все такие узкие испытательные образцы, поскольку существовали опасения, что такие пучки, как правило, производят менее надежные результаты, в связи с грубым мерных управления, трудности с случайного эксцентриситета нагрузки, увеличивается "скин-эффект", и усиление его влияния деформаций дифференциальных усадку.
1. Была ли эта серия экспериментов повторения 1991 тестов? - 1991 Испытания проводились по балкам, которые были 1,5 дюйма (38 мм) в ширину, а 2005 были проведены испытания на пучках приблизительно 4 дюйма (102 мм) в ширину. Эффективной глубины 1991 испытаний колебалась от 0,8 дюйма (20 мм) до 13 дюйма (330 мм) в пяти шагах представляющих глубина отношений 1:2:4:8:16. Три крупнейших глубине 1991 испытания были повторены в 2005 тестов с эффективными глубинами от 3,3 до 13 дюйма (84 на 333 мм). Таким образом, в 2005 году испытания не пропустить два крупных размеров для тестирования, как это было заявлено discussers, но вместо этого пропустили два маленьких размеров. Это можно увидеть на рис. (А). Результаты два маленьких образцов, как считается, не имеют непосредственного отношения к строительству практике. Наиболее крупных экземпляров из 1991 тестов и испытаний 2005 нарисованы на рис. Я для прямого сравнения.
Discussers заявили, что по-настоящему повторить эксперименты в путь, имеющих отношение к инженерам, было бы необходимо дублировать все аспекты испытаний 1991 одинаково. Из шести различия между испытаний отмечено discussers, однако, ни одна из них включены в код ACI как имеющие отношение к оценке прочности на сдвиг. Таким образом, в соответствии с кодексом, два луча на рис. Я бы не удалось в очень похожи напряжений сдвига, с той лишь разницей, из-за разницы в конкретные преимущества. 13 дюйма три глубоких балок по 1991, однако, что было выше прочности бетона, не на среднее напряжение сдвига, который был только 66% от среднего напряжения сдвига провала три 13 дюйма пучков с 2005 года.
Помимо разницы в ширине, один существенной переменной, которая отличалась от 1991 до 2005 испытаний является то, что совокупный размер был не тот, хотя этот эффект не включена в код ACI. Это различие является причиной рис. 13 был включен в документ. Обратите внимание, что некоторая сдержанность консолидации конкретных SCC) смесей, в настоящее время сделаны с очень небольшой совокупности, авторы колебаний соглашаются, что в 1991 году тесты должны быть переданы в качестве "сократила модели масштаба". Скорее, они просто испытания балок с небольшой совокупный размер.
2. Были ли результаты новых испытаний в соответствии с стар?-Discussers заявить, что в 2005 году результаты тестов соответствуют и прекрасно согласуется с 1991 оригинальных результатов. Это любопытно, как в 2005 году испытания были до 70% сильнее в плане отказа напряжения сдвига по сравнению с квадратного корня из бетона. Как это возможно, что на рис. (Б) показывает, такие разные результаты тестирования в таких прекрасно согласуется? Рис (б) было произведено в общей сложности четыре кривой посадки параметров калибруется по пять разных глубинах членов показано на рисунке. Эти кривой посадки параметров представлены на рисунке, и называются "0 и D0, одна пара для каждой серии испытаний, и предназначены для функций свойств бетона и член геометрии. Несмотря на 1991 и 2005 серии испытаний с очень аналогичного материала и геометрических свойствах, однако, параметр У0 на 1991 испытаний 1,89 раза больше, чем У0 на 2005 тестов, в то время как для параметра d0 2005 испытаний 9,36 раза больше, чем D0 на 1991 тестов.
Таким образом, причина испытаний появляются последовательно на рис. (Б) лишь то, что кривая посадки параметры были выбраны таким образом, что делает их таковыми. Поддержать предложение, что в 1991 и 2005 результаты теста будут последовательными, то различия в d0 и V0 необходимо будет объяснить в убедительным образом ..
3. Это подтвердил асимптотика?-Discussers показывают, что главным следствием механики разрушения применительно к сдвигу в том, что наклон диагональные линии на рис. Следует -1 / 2. Авторы столкнулись с трудностями в поиске других предсказаний метода механики разрушения применительно к сдвигу, и это делает научные испытания трудно. Авторы Поэтому рад, что Бажант и Каземи включены фактические прогнозы в их обсуждении. Из рис. (), Они предсказывают, что луч похож на 2005-тесты, но с г в 26 дюйма (660 мм), не сможет в сдвиговом напряжении 131 фунтов на квадратный дюйм (0,91 МПа), в то время как пучок с г о в 52 . (1321 мм) не сможет на касательное напряжение от 96 фунтов на квадратный дюйм (0,66 МПа). Авторы рассчитываем на расследование обоснованности этих прогнозов.
Ответить на обсуждение Ю и Бажант
Правильное сравнение тесты для предыдущих исследованиях авторы будут удивлены первый аргументы, Ю и Бажант. Чтобы продемонстрировать, что в 2005 году результатов испытаний в соответствии с предыдущих исследований сдвига, рис. 12 и 13 статья сравнить результаты 2005 года по 31 подобных тестов в литературе. В ответ на это Ю. и Бажант сравнить 2005 испытаний около 300 разнородных экспериментов. Затем они показывают, что в 1991 и 2005 испытания, как относятся к высшей группе разброс что результаты. Конечно, причина разброса группы больше на рис. B сравнению с рис. 12 является то, что влияет важных переменных, которые, как известно, оказывают влияние на прочность на сдвиг не контролируется. Обратимся к рис. J, в которой сопоставляются только одна из этих переменных: процент продольной арматуры. Рисунка видно, что 31 пучков, используемые в статье плотно обступили целевой показатель в 1991 и 2005 экспериментов, в то время как значения, используемые в больших наборов данных и Ю. Бажант гораздо более разнообразны. Как разброс полоса обусловлена отчасти отсутствие контроля за известными переменными, этот разброс не может быть использован для оправдания позиции discussers '..
Влияние совокупного размера обсуждение Ю и Бажант относительно совокупного размера также удивление, поскольку это не согласуется с результатами, представленными на исторические испытания в таблице 2 2005 бумаге. Они заявляют, что, так как на рис. C показывает большую изменения, кривая посадки параметра d0 в действительности не относятся к совокупного размера к полномочиям 0,5, как они уже отмечалось ранее, 26 но, возможно, вместо того, чтобы силой 2,0. Это предположение легко проверить с данные, представленные в настоящем исследовании. Рисунок I воспроизводит рис. 13, показывая два отношения, предложенные в Ю и обсуждения подходят Бажант стала соответствовать 1991 тестов. Хотя discussers правильно, что изменение этого параметра кривой дополнительные посадки делает старые и новые результаты последовательной, она только делает это на стоимость изготовления методом механики разрушения опасно unconservative по сравнению с остальными 31 исторических испытаний. Опять же, это подтверждает вывод о том, что новые и старые тесты систематическим и новые более надежные ..
Влияние скорости нагружения-2005 Эксперименты проводились при более медленными темпами, чем в 1991 году экспериментов, но выставлены выше сильные, чем наблюдалось в 1991 тестов. В попытке объяснить расхождение в провал нагрузки, discussers предположить, что более медленными темпами погрузки может быть частично ответственны. Это трудно принять, особенно в связи с общепринятым мнением, что более медленные темпы погрузки уменьшить силу. Интересно, что в их 1992 бумага, Бажант и Gettu42 сообщают, что члены испытания более медленно, вероятно, будут слабее и меньше D0 параметра. Таким образом, не только сильные испытания расходится с аргументом discussers, но изменение параметра кривой D0 подходят и к лучшему.
Обратите внимание, что капли в приложенной нагрузки показана на рис. D не обусловлен прежде всего отдыха, но должны были преднамеренными уменьшается в приложенной нагрузки при загрузке этапов по соображениям безопасности, как трещины были отмечены.
Конфликт с другими испытаний данных авторы благодарны, что discussers спросили об образцами ST8 проверен Adebar и Collins16, так как позволяет некоторого обсуждения этого конкретного результата теста. Как сообщалось в первоначальном диссертации кандидат Adebar, 43 этого образца показало диагональных трещин в прикладных сдвига силу 81 кН, а в конечном счете, не удалось в максимально применять силу сдвига 139 кН. Неудача с нетипичной несколько трещин наблюдается и окончательном поражении, происходящих по обложкам сколов. В документе, содержащем эти испытания, 16 Adebar и Коллинз сообщил только диагональные нагрузки крекинга для прочности член ST8 образца, как есть вопросы по поводу ограничения предоставляемых тестирования рамка для experiment.35 Это крекинга нагрузки также значение включены в МСА 445-F базы данных, которые используются в discussers. Что нужно, чтобы оценить, однако, является то, что образец не разрушился в этот груз и не смог устоять поперечной силы 70% выше, чем эта, хотя и с неопределенным количеством ограничений.
Все, что можно сказать наверняка, что "истинную" силу ST8 образца где-то между 81 и 139 кН. Практически идентичных образца, ST3, проверено 15 дней раньше, не на 108 кН. Авторы считают, что образцами ST8 не были включены в МСА 445-F базы данных ..
Ответить на обсуждение Каземи и Broujerdian
Каземи и Broujerdian подсчитать, что номинальная изгиб является недостаточным для самых маленьких образцов на основе указанного предела текучести арматуры. Фактического предела текучести № 3 панелей, используемых в опытах 494 МПа (71,6 KSI). Расчетная нагрузка, чтобы вызвать разрушение при изгибе для самых маленьких образцов, таким образом, 42 кН, а это превышает все измеренные результаты тестов. Discussers являются поблагодарил для повышения этой точки, что и исходный документ, к сожалению, не включают в себя фактическое текучести. Урожайность платообразными поведение SBB1.2 на рис. 4 был вызван значительным увеличением деформации сдвига в результате трещины скольжения, а не изгиб урожая.
Каземи и Broujerdian представить новые интересные уравнения для оценки кривой посадки параметра d0 на основе результатов ACI 445-F базы данных. Эта формула может быть использована как мера согласованности в 1991 и 2005 серии испытаний по сравнению с ранее опубликованными сдвига экспериментов. Используя свои уравнения, крупнейший испытаний с 2005 года должна была значение D0 около 63 мм и 1991 Испытания должны были значения 46 мм. Рис (б) дает кривую посадки значение из 2005 испытаний, 83,2 мм, что находится в пределах 35% от прогнозируемого значения. Результаты испытаний в 1991 году, однако, отличаются на множитель 5,2, или 420% ошибок. Таким образом, даже если совокупный размер объясняется, как в уравнении discussers, 1991 результатов тестов ясно показано, что несовместимо с существующими сдвига исследований.
Что касается силы расчетов по новому методу discussers, авторы полагают, что эти расчеты также демонстрируют систематические различия между 1991 и 2005 тестов, даже тогда, когда совокупный размер явно учтены. Как отметил discussers, 2005 результаты тестов очень соответствии с уравнением discussers, имеющих среднее опытно-над-предсказал сдвига соотношения силы 1,03. Пренебрегая наименьшее 1991 лучей, которые были зарегистрированы как атипичные изгиб или сдвиг неудач, 10 средней экспериментальной поверх предсказать соотношение 1991 испытаний 0,76, падение в диапазоне от 0,64 до 0,85. Таким образом, несмотря на совокупный размер, когда явно учитываются в уравнение, 1991 испытаний прежнему систематически слабее, чем ожидалось примерно на 30%. Это, опять же, подтверждает вывод о том, что в 1991 году испытания систематически слабой, и что в 2005 году результаты более в соответствии с существующими результаты исследований по сдвига. Общий вывод состоит в том, что было бы неразумно рассчитывать на результаты очень мелкие или очень узкие испытания образцов при исследовании прочности на сдвиг железобетонных членов ..
Ответить на обсуждение Kotsovos
Discusser выражается признательность за его замечания. Что касается вопроса о непреднамеренных эксцентриситета прикладной нагрузки, авторы соглашаются, что это всегда в той или иной степени. Как она может иметь важное значение в 1991 результаты, количество членов в середине пролета твист была измерена в 2005 экспериментов. Скручивание поворотов были замечены как луч сидящего себя в самом начале загрузки, но никаких существенных изменений в повороты наблюдались после первых трещин от изгиба. Трещины появились пройти непосредственно через толщину пучка и не отсутствие симметрии было отмечено, с одной грани света на другой.
Discusser показывают, что это вне плоскости крекинга, что является причиной размерный эффект, но авторы стесняйтесь согласиться с этим выводом. В статье в discusser, 35 рис. 6 () показывает, что расположение вне плоскости трещин, и, предположительно, причиной размерный эффект, по мнению discusser, является вблизи поддержки и в нулевой момент области за поддержку. 2005 Опыты показали, не терпящих бедствие на этом месте, и не вблизи, а не от приложенной нагрузки. Таким образом, прогнозы discusser может быть несовместимым с результатами теста.
Из таблицы, предсказал касательные напряжения в связи с тем могут быть сопоставлены между наибольшей и наименьшей образцов. В 2005 тестов, это соотношение 0,67, что указывает на размер предсказал эффект очень похож на наблюдается. В 1991 испытаний, однако, предсказал напряжения сдвига при выходе из строя крупнейший образец составляет 85%, что предсказал для самых маленьких. Таким образом, модель предсказывает discusser меньшего размера эффект для узких пучков Бажант и Каземи, однако эти результаты испытаний показали противоположную тенденцию. Кажется, что discussers рассматривают вне плоскости в силу в концептуально аналогично тому, сдержанность напряжения, вызываемые в плоскости деформации проблемы и, таким образом, более широкое образца, тем выше эти напряжения, а также более серьезные размерный эффект . Если бы это было так, то слябов и широких пучков должны показать больший эффект, чем размер узких пучков, и этот вывод противоречит экспериментальным observations.1
Ответить на обсуждение Gettu
Это discusser также поблагодарила за интерес к данной работе. Комментарии будут рассматриваться в том же порядке, что discusser предоставил им:
* Discusser показывает, что в 1991 году испытания показали диагональных трещин до изгиба трещин. Скорее всего, это не так, как это практически невозможно для веб-сдвиговых трещин произойти до того, трещин от изгиба в nonprestressed член без осевой нагрузки. Если все-таки произойдет, то количество усадки в образцах должна быть очень высокой, что приносит новые сомнения в актуальности 1991 тестов;
* Вопрос о совокупный размер обсуждался ранее в этом закрытия;
* Влияние различий в прочности бетона приходится на в том, как ACI кодекса счетов за это. В ходе обсуждения, и Бажант Каземи использовать тот же метод без комментариев;
* Разница в скорости загрузки также говорилось выше, но интересно, что discusser утверждает, что быстрее загрузки увеличивается хрупкость. Номер 42 по Бажант и Gettu говорится, что "снижение скорости нагружения в этой области приводит к сдвигу вправо на участке размерный эффект, т. е. в сторону более высоких хрупкости". Таким образом, повышенная хрупкость Ожидается, либо с более быстрой загрузки или медленнее загрузка, в зависимости от бумаги, проводятся консультации. Очевидно, что более широкое исследование необходимо для решения этого противоречия до этого эффекта может быть использован для оправдания различия между 1991 и 2005 тестов.
Заключительные замечания
Авторы с удовлетворением отмечают высокий уровень интереса, что этот документ получил. Общий вывод авторов является то, что было бы неразумно рассчитывать на результаты очень мелкие или очень узкие испытания образцов при исследовании прочности на сдвиг железобетонных членов.
Ссылки
42. Бажант, ZP, а Gettu Р., "О скорости и нагрузки, воздействию Отдых в статических разрушения бетона", ACI журнал Материалы, В. 89, № 5, сентябрь-октябрь 1992, с. 456-468.
43. Adebar П., "Shear разработке конкретных оффшорных структур", кандидатская диссертация, Департамент строительства, Университет Торонто, Торонто, Онтарио, Канада, 1989, 197 с.
44. Adebar П., частное сообщение, январь 2006.