Предложено Shear Дизайн метод FRP железобетонных Члены без стремян
Улучшенный метод оценки сдвигового сопротивления fiberreinforced полимера (FRP) железобетонных членов без стремян представлен. Эффекты сдвига и момент взаимодействия на раздел и членов его размер на прочность на сдвиг считаются. Для пучков с пролетом углубленного соотношение (A / D) меньше, чем 2,5, эффект сдвига передачу арки меры приняты во внимание. После традиционного подхода, МСА, конкретный вклад определяется в зависимости от корня квадратного из бетона, а вклад от совокупного механизма блокировки выражается как функция корень кубический из осевой жесткости продольной арматуры. Член размерного эффекта на его прочность на сдвиг, также считается. Прогнозы предложенного метода, лучше согласуются с известными экспериментальными данными, чем любой из текущих сдвига методов проектирования FRP-железобетонных конструкций.
Ключевые слова: анализ; пучков, дизайн, полимерных; сдвига.
(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Основная причина использования армированных волокном полимера (FRP) укрепление вместо стальной арматуры является иммунитет FRP к коррозии. Несмотря на тот факт, что многие гаражи и мостов, в некоторых северных странах страдает от коррозии проблем, связанных, FRP обычно не указан в качестве внутренней арматуры в железобетонных конструкций, даже в агрессивных средах. По мнению авторов, это отчасти из-за отсутствия подробной и достоверной стандартов для проектирования FRP-железобетонных конструкций.
Для решения этой проблемы, такие организации, как Американский институт бетона, 1 Канадская ассоциация стандартов, 2 и Японское общество инженеров-3 разработаны руководящие принципы и / или стандартов, направленных на разработку FRPreinforced бетонных конструкций. ACI настоящее время находится в процессе пересмотра своего подхода к расчету конкретный вклад в сопротивление сдвигу из волокнита железобетонные members.4 Нынешние руководящие принципы дизайна в целом в соответствии с форматом обычных железобетонных методы проектирования. Для сдвига дизайн, полуэмпирических V ^ с ^ к югу V ^ S ^ югу формат рекомендуется, но Есть заметные различия между существующими рекомендациями в порядке, в котором они расчета взносов конкретных V ^ с ^ к югу, чтобы общее сопротивление сдвигу .
В предыдущем исследовании, Razaqpur др. al.5 показал, что существующие CSA S806-02 методом сдвига дизайн прогнозирует имеющиеся экспериментальные результаты лучше, чем текущий МСА и JSCE методами. Она не включает эффект свода действий и ее размер пучка влияние фактор не является достаточно точным. С другой стороны, нынешнее ACI Комитет 440 рекомендаций для расчета V ^ с ^ к югу были показаны многие researchers4-8 будет неэкономно консервативной и значительно отклоняется от экспериментальных результатов. По этой причине, Tureyen и Frosch4 недавно предложила новое отношение к вычислить V ^ с ^ к югу. Хотя их отношения дает превосходные результаты по сравнению с уравнением ACI, он по-прежнему меньше существующих CSA S806-02 методом, слишком консервативным, и он не отражает должным эффектом важных параметров, как известно, влияют V ^ с ^ к югу.
В данной работе по устранению недостатков, имеющихся V ^ с ^ к югу выражения, новое выражение которой предлагается конкретный вклад в совокупный механизм блокировки и простого бетона представлены отдельные положения, поскольку они являются функциями от различных параметров. После традиционных спецификаций, простой конкретный вклад определяется в зависимости от корня квадратного из бетона на сжатие силой в то время как вклад от совокупного механизма блокировки считается функция корень кубический из осевой жесткости продольной арматуры. Последний в соответствии с положениями JSCE9 и британского стандарта BS 811010 для обычного железобетона. После Zsutty's11 рекомендации, фактор вводится с учетом передачи сдвиге арки механизма в пучках с сдвига службы углубленного соотношение (A / D) меньше, чем 2,5. Предложенный метод включает также размерный эффект, то есть, снижение сопротивления сдвигу при увеличении размера пучка и эффективным depth.12.
Предсказаниями метода по сравнению с экспериментальными данными для 63 лучей, которые включают конкретные преимущества от 25 до 80 МПа; укрепление отношений с 0,25 до 2,6 сбалансированного соотношения подкрепление, которое определено ниже в настоящем документе, стекло, углерода и арамидных FRPreinforced плит и балок с эффективная глубина колеблется от 104 до 970 мм и сдвига службы / глубина отношений между 1,82 и 12,5. Мы считаем, что это сравнительно большая база данных с широким диапазоном изменения важных параметров, которые влияют на прочность на сдвиг из бетонных балок без стремян и хорошо согласуются между предсказанными и экспериментальные результаты, подтверждает правильность предложенного метода.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Текущего сдвига дизайн уравнений для FRP железобетонных членов в целом неудовлетворительны, потому что их прогнозы не всегда хорошо согласуются с экспериментальными результатами. Проблема в основном из-за неправильного предсказания конкретный вклад в сопротивление сдвигу. Новое выражение разработан для определения прочности на срез FRP железобетонных членов без стремян. Новый метод дает более точные результаты, чем те, определяется существующими методами и составляет важных параметров, которые влияют на прочность на сдвиг. Использование предложенного метода приведет к разработке надежных и экономичных FRP-железобетонных конструкций.
Параметры, влияющие на сдвигового сопротивления FRP железобетонных УЧАСТНИКИ
Прежде чем метод расчета сопротивления сдвигу из волокнита железобетонные членами могут быть предложены ключевые параметры, влияющие на сопротивление должны быть определены и убедитесь, что метод может объяснить их. Это может быть сделано путем изучения важных параметров, как известно, влияют сопротивление сдвигу обычного железобетона, а затем в ходе расследования, как FRP, по сравнению с арматурой, может изменить их последствий.
В стальных железобетонных, после формирования диагональные трещины напряжения, член сопротивляется прикладных напряжений сдвига с помощью целого ряда механизмов: 13
1. Сдвигового сопротивления без трещин конкретные зоны сжатия;
2. Совокупный блокировки;
3. Дюбель действия продольной арматуры;
4. Арк действий;
5. Остаточная растягивающие напряжения через трещины и
6. Shear перевозимых поперечной арматуры.
Традиционные железобетонные правила проектирования в целом объединить вклад первых пять механизмов в один срок и передать ему в качестве вклада бетона сопротивления сдвигу члена, обозначается V ^ с ^ к югу. Последний пункт в списке, то есть сдвига вклад арматуры, отдельно определены и обозначается V югу ^ S ^. Таким образом, сопротивление сдвигу члена представляет собой сумму двух компонентов. Поскольку V ^ S ^ югу существенно рассчитывается на основе первых принципов, большинство руководящих принципов дизайна определить эту величину аналогично. С другой стороны, метод для определения конкретного вклада показывает существенные различия между различными руководящими принципами и стандартами. Таким образом, в настоящем документе, авторы будут сосредоточены на сопротивление сдвигу конкретных членов без диагонального усиление напряженности V ^ с ^ к югу.
Сферу применения настоящего исследования ограничивается пучков без осевой силы, потому что недостаточно имеющихся экспериментальных данных о влиянии осевой нагрузки на прочность на сдвиг из волокнита железобетонных балок. Хотя, на практике многие пучки подвергаются главным образом на сдвиг и момент, тем не менее, исследования, чтобы определить, будет ли предлагаемый уравнений может быть продлен в случаях, связанных осевые нагрузки.
Хотя принципиально механизмов, которые способствуют сопротивления сдвигу обычных и FRP железобетонных члены могут быть такими же, связано с уменьшением модуля упругости, высокой прочностью, а также отсутствие осадка FRP арматуры, относительный вклад каждого механизма общего сдвига Сопротивление может быть существенно иной. Вклад без трещин или просто бетона зависит от глубины зоны без трещин и прочности бетона. Совокупный блокировки сопротивления зависит от шероховатости трещины неровностей, которая зависит от максимального совокупного размера, на трещины, которая является функцией усиления жесткости, а также на прочность бетона. Если трещины не слишком широкий, совокупный вклад в блокировки обычного бетона может быть значительной, 14, но из-за нижнего модуля упругости и прочности отношение FRP по сравнению со сталью, осевой жесткости и без трещин глубиной сжатия зоны FRP железобетонных членов, по сравнению с аналогичным стали усилить членов, как правило, меньше, в то время как максимальная ширина трещины, как правило, больше.
Дюбель силы в продольной арматуры поперечная сила сопротивления относительное поперечное смещение между двумя сегментами пучка разделены треск, который устранен путем усиления. Дюбель вклад сильно зависит от поперечной жесткости и прочности арматуры и будут увеличиваться в повышенную жесткость. Хотя вклад дюбель механизм может играть важную роль в обычных железобетонных, особенно если большая бары размера используются, в связи с довольно низкой поперечной модуля и прочности стержней FRP и их небольшие размеры, их способность передавать сдвиге дюбель действий ничтожно низок.
Арка Действие происходит в глубоких балок или в пучках, где сдвиг пролета меньше примерно в 2,5 раза эффективная глубина member.13 изменения в механизм сопротивления от так называемой лучом к арке действий может существенно увеличить сдвига сопротивление членов, поскольку сопротивление сдвигу в арку действий зависит от эффективного прочность на сжатие, а не обычную прочность бетона и на прочность и надлежащего крепления продольной арматуры. При правильном креплении, укрепление FRP может противостоять высоким пределом сил и может служить в качестве связующих для арки, поэтому арка механизм может внести существенный вклад в сопротивление сдвигу из волокнита усиленный членов. Остаточных напряжений в трещиноватых бетона по сообщениям, находились на наличие трещин менее 0,15 мм в ширину, 13, но FRP усиленный членов, как правило, вероятность развития более широкой трещины на провал. Таким образом, этот механизм не может внести существенный вклад в их сопротивление сдвигу.
Для пучков с / сут больше 2,5, которые являются так называемые тонкие лучи, было известно в течение некоторого времени, 11 и подтвердил недавно и Khuntia Stojadinovic 15, что V ^ с ^ к югу является функцией от а / д, о продольных отношение укрепление Это подтверждается также в комментарии к ACI 318-0216 за ее подробный сдвига уравнения дизайна. Количество / сут на самом деле является следствием момент раздел на сопротивление сдвигу этого раздела. Эта величина имеет важное значение и его значение находит свое отражение в более транспарентным образом по сдвиговой методы проектирования на основе диагональной области сжатия theory.17-19 более подробную ACI 318-0216 выражение для расчета V ^ с ^ к югу также включает в себя этот эффект. Ряд конструктивных коды стали железобетона, в том числе КСР-МФП Типового кодекса, 20 японских Code9 и Британским Стандартом BS 8110-8510 рекомендовать выражения для V ^ с ^ к югу, которые являются функции вышеупомянутых переменных ..
Потому что мягкая сталь в основном постоянным модулем упругости, укрепления соотношение V ^ с ^ к югу выражение для стальных железобетонных отражает осевой жесткости подкрепления. С другой стороны, в силу различных типов FRP, осевой жесткости подкрепления FRP, то есть к югу E ^ [функция] ^ ] ^. Как будет показано в следующих разделах, ACI Комитет 440 рекомендаций пренебрегать влиянием / сут; JSCE3 включает эффекты усиление жесткости и глубины членом, но не / сут, а также канадский стандартный S806-022 включает в себя последствий / сут эффект Все три группы рекомендаций включить эффект [функция ^ к югу] 'с ^, однако, как описано в следующих разделах, ACI Комитет 440 рекомендаций, в отношении эффект [функция ^ к югу]' с ^ противоположны по ACI 318-02 и других кодексов и стандартов.
Принимая во внимание, стандартов для проектирования обычных железобетонных отражают влияние некоторых этих параметров на сопротивление сдвигу, в случае FRP-железобетона, из-за ограниченности экспериментальных данных, а также склонность некоторых исследователей игнорировать влияние некоторых известных параметров простоты, функциональная зависимость между V ^ с ^ к югу, и эти параметры варьируется в существующих рекомендаций. Чтобы увидеть масштабы этих изменений, в следующих авторов проведет краткий обзор ACI, CSA, и JSCE рекомендации для расчета V ^ с ^ к югу в члены FRPreinforced а также еще один метод, который недавно предложил в качестве замены для текущей ACI Комитет 440 рекомендации.
СУЩЕСТВУЮЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ РАСЧЕТА V ^ с ^ к югу В FRP железобетонных УЧАСТНИКИ
ACI Комитет 440
По данным ACI Комитет 440,1 V ^ с ^ к югу в изгибе членов продольно армированные FRP можно оценить с помощью
... (1)
where ^ и г являемся членом ширины полотна и эффективная глубина, соответственно. Важно отметить, что уравнения. (1) и всех последующих уравнений в настоящем документе, основаны на системе единиц СИ, когда сила выражается в ньютонах (N) и размеры в миллиметрах (мм).
Обратите внимание, что в соответствии с формулой. (1), V ^ с ^ к югу не функция / сут, линейно пропорциональна E ^ к югу [функция] ^ ] '^ с ^ к югу (обратите внимание, [функция ^ к югу]' с ^ в знаменателе и [радикальных функции [] ^ к югу от] 'с ^ в числителе). Обратная связь между V ^ с ^ к югу и [радикальных функции [] ^ к югу от] 'с ^ в формуле. (1) явно неправильно, потому что это означает, что в качестве конкретных увеличивает силу, ее сдвига уменьшается сила, которая противоречащий и не подкрепляются эмпирическими данными. Кроме того, нет никаких теоретических или эмпирических данных, подтверждающих о том, что увеличивает прочность сдвига линейно с осевой жесткости продольной арматуры, независимо от фактического значения жесткости. Согласно формуле. (1), луч с очень низким армирования почти нулевой прочности на сдвиг в то время как в соответствии с ACI 318-02, простой конкретных членов, не может устоять усиление напряжения сдвига от 0,16 [радикальных] [функция ^ к югу] 'с ^ . Уравнение (1) также следует, что луч может нести очень большие поперечные силы, если просто увеличить его продольной арматуры.
Это идет вразрез с эмпирическими данными. Хотя в ACI 318-02 подробная методика расчета V ^ с ^ к югу линейная зависимость между V ^ с ^ к югу и маленький, поэтому даже сложные отношения на этом узком диапазоне можно линеаризовать. Кроме того, ACI 318-02 линейного уравнения перехвата или постоянный член, из 0,16 [радикальных] [функция ^ к югу] 'с ^, который отражает прочность на сдвиг обычного бетона. Таким образом, ACI 318-02 простые и подробные методы самосогласованного ..
Из-за различных типов в FRP FRP-железобетона, усиление жесткости могут различаться более широко и линеаризации не могут быть целесообразными. Уравнение (1), что теоретически неправильно и дает результаты, которые значительно отклоняются от экспериментальных данных. Он ошибочно полагает, что прочность на сдвиг одного из членов с очень низким арматуры меньше, чем у простого бетона то же время налагает никаких ограничений на максимальный сдвига, которые могут быть сопротивление бетона.
Канадский стандартный CSA S806-02
Традиционные V ^ с ^ к югу V ^ S ^ югу философии сдвига дизайн рекомендовано CSA S806-02. Сдвига положения дизайн обложки двух случаях: 1) члены усилить продольном направлении, причем FRP бары и поперечной стальной стремян, и 2) члены продольной и поперечной армированные FRP. Учитывается сопротивление сдвига V ^ г ^ к югу (эквивалент
(А) для членов, FRP продольной и поперечной арматуры
V ^ к югу г = V ^ с ^ к югу V ^ югу S, F ^ ^ к югу W ^ D (2)
(Б) для членов, FRP продольной арматуры и стальных стремян
V ^ к югу г = V ^ с ^ к югу V ^ югу S, S ^ ^ к югу W ^ D (3)
где V ^ с ^ к югу и к югу V ^ с, [функция] ^ являются конкретными и взносов FRP стремя, соответственно, V ^ югу S, S ^ является вкладом стали стремя, и ^ являются конкретные плотность и устойчивость факторы, соответственно. Последний количествах для монолитно-место нормальной плотности бетона
Чтобы объяснить неудачу инициативе по диагонали сжатия, неравенство в формуле. (2) и (3) ограничить максимальное сопротивление сдвигу раздела, независимо от суммы диагональных усиление напряженности. Из-за большей допустимой деформации в FRP поперечной арматуры, по сравнению с доходностью деформации стали, верхний предел в формуле. (2) имеет значение меньше, чем соответствующие ограничения в формуле. (3). Экспериментальные data20 показывает, что прочность на сжатие бетона в диагональные распорки, которые образуют после развития трещины скалывания, является функцией от уровня напряжения в стременах пересечения стоек. Высшее напряжение снижает прочность бетона и уравнение. (2) и (3) отражает это явление.
V ^ с ^ к югу рассчитывается
... (4)
но
0.1 корень] [функция ^ к югу] 'с ^ Ь югу W ^ г (5)
где V ^ F ^ к югу и к югу M ^ F ^, или в ACI 318-0216 обозначение V ^ к югу и ^ и М ^ ^ к югу и, являются факторинговой сдвига и одновременное учитываться момент в разделе интересов. Величина V ^ югу F ^ D / M ^ югу F ^ в формуле. (4) отражает глубину до сдвига охватывают отношения (г /), или в момент сдвига и взаимодействия, а также не имеет права быть больше 1,0.
Отметим, что уравнения. (4) счета за последствия жесткости продольной арматуры и сдвига службы к глубине отношение на конкретных сопротивление сдвигу. Следует признать, что сокращения в этой жесткости уменьшает совокупный вклад блокировки в то время как уменьшение / сут увеличивает сопротивление сдвигу. Уравнение (3) является консервативным / д меньше, чем 2,5, однако, поскольку в случае таких пучков, сдвиг передачу арки действий как правило, значительно возрастет, что в настоящее время не рассматривается CSA S806-02. Отметим, что а / д соотношение отражает эффект двойного свода действий и сдвига момента взаимодействия.
Для учета размерного эффекта на участках пути с эффективной глубиной более 300 мм и без поперечной арматуры сдвига, величина V ^ с ^ к югу рассчитывается
... (6)
Хотя вышеупомянутый способ имеет CSA оказались в хорошем согласии с большинством доступных результатов испытаний в литературе, 5 она все еще имеет некоторые недостатки, как объяснить следующим образом.
1. Как будет показано в дальнейшем, так как она не учитывает сдвига передачу арки действий, он довольно консервативен для пучков с / д меньше, чем 2,5.
2. Для пучков с D> 300 мм, он может дать unconservative результаты, а это означает, что фактор-размерный эффект нуждается в улучшении.
3. Минимальный конкретный вклад подразумевается уравнения. (4) и (5) может не всегда быть на безопасной стороне, поэтому она должна быть изменена.
4. Для учета сопротивления сдвигу обычной конкретных членов или членов, с очень низким армирования, нижний предел конкретные сопротивление сдвига установлен на уровне 0,1 [радикальных] [функция ^ к югу] 'с ^ в формуле. (5). Введение нижнего предела представляется разумным и избегает ловушек уравнения. (1), тем не менее, переход от уравнения. (4) (5), является резким и неестественным. Эти вопросы будут рассмотрены в предлагаемом подходе авторов.
JSCE сдвига метод проектирования
Для FRP-железобетона, JSCE3 рекомендует следующее выражение для V ^ с ^ к югу
V ^ к югу с
... (8)
[Функция] ^ югу ВУД = 0,2 [функция] ^ SUP 1 / 3 ^ ^ ^ к югу MCD
Значение ^ МПа и Ь к югу п = 1,0 для участков без осевой равнодействующей. Отметим, что выражение JSCE похожа на выражение CSA; Основное отличие заключается в том, что она не учитывает влияние / д и его размер эффекта фактором Однако он ограничивает максимальную сдвига, могут сопротивляться членов, независимо от осевой жесткости ее укрепления и прочности бетона. С другой стороны, он также недооценивает сдвигу членов с очень низким армирования и показывает, что простого бетона не имеет прочность на сдвиг, подобный метод МСА 440.
Frosch и предложил метод Tureyen в
Frosch и Tureyen4 предложил новый метод расчета V ^ с ^ к югу FRP для армированных членов. Этот метод был введен в связи с весьма консервативным и зачастую неточных прогнозов текущей ACI Комитет 440 уравнения. По их предложению V ^ с ^ к югу дается
... (11)
где
... (12)
и п = E ^ к югу [функция] ^ / E ^ с ^ к югу является модульное соотношение с E ^ с ^ к югу является модуль упругости бетона.
Можно заметить, что уравнение. (12) является модифицированной версией МСА 318 сдвига уравнения на коэффициент 2.5k. С помощью коэффициента К, уравнение. (12) является функцией от осевой жесткости Хотя это уравнение по сравнению с нынешней ACI Комитет 440 уравнения (уравнение (1)), он не теоретическое обоснование. Он ошибочно приводит к выводу о том, что члены с очень низким или усиление какого-либо укрепления на всех есть мал или равен нулю прочность на сдвиг, что противоречит эмпирических данных и ACI 318-02 уравнения для обычного бетона. Он также не устанавливает верхний предел на сопротивление сдвигу бетона, она не учитывает влияние момент сдвига взаимодействия на сопротивление сдвигу в разделе, не включает в себя свод действий, и оно не принимает во внимание размер эффекта. Самое главное, о том, что разрушение при сдвиге, что предельное состояние предел, регулируется линейных упругих свойств бетона, по мнению авторов, без теоретического обоснования. Согласно этой формуле, будь то раздел подвергается воздействию очень высоких момента или незначительным моментом, его прочность на сдвиг то же самое, но удивительно, что модуль упругости бетона, благодаря модульной шум, определяется как один из важных факторов, которые влияет на его прочность на сдвиг.
Поскольку модуль упругости бетона отношения с прочностью на сжатие, ее видимый эффект является случайным, а не теоретически правильно. Авторы считают, что литье неспособности государства конкретных с точки зрения его модуль упругости принципиально не оправдались. Наконец, как будет показано ниже по сравнению с существующими методами, предлагаемых ими метод не точно предсказать сдвиговой прочности FRP железобетонных членов ..
В свете предыдущих критической оценки существующих V ^ с ^ к югу методы оценки, а также для удовлетворения их недостатки, следующие метода.
ПРЕДЛАГАЕМЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ сдвиговой прочности FRP железобетонных УЧАСТНИКИ без стремян
Предлагаемый метод является улучшенной версией существующего CSA S806-02. Он предназначен для преодоления недостатков, как описано выше. Он также предназначен для отражения эффекта из важных параметров, которые влияют на сопротивление сдвигу из волокнита железобетонные членов.
Можно предположить, что общее сопротивление сдвигу одного члена, который не подвергается осевой силы V ^ с ^ к югу, представляет собой сочетание вклад без трещин (обычный) конкретные V ^ ^ c1 к югу, и вклад от совокупного механизма блокировки V ^ ^ к югу с2
V ^ к югу c1 = 0.035k ^ югу м ^ ^ к югу с ^ ^ к югу ^ [квадратный корень] [функция ^ к югу] 'с ^ Ь югу W ^ г (13)
V ^ к югу с2 = 0.035k ^ югу м ^ ^ к югу с ^ ^ к югу ^ ^ к югу г ^ [квадратный корень] [функция ^ к югу] 'с ^ Ь югу W ^ г (14 )
(V ^ к югу с = V ^ ^ к югу c1 V ^ югу с2 = 0,035 = А ^ ^ к югу м к югу ^ с ^ ^ к югу ^ [1 ^ к югу R ^] [квадратный корень из] [ функция ^ к югу] 'с ^ Ь югу W ^ г)
где А ^ ^ м к югу представляет собой эффект взаимодействия между факторинговой момент и факторинговой сдвига в раздел, посвященный его прочность на сдвиг; л ^ г ^ к югу представляет эффект усиления жесткости E югу ^ [функция] ^ ^ в] ^ и К ^ ^ к югу и к югу K ^ S ^ представляют собой последствия арки действий и размера пучка, соответственно. Эти факторы задаются следующим образом
... (16)
К югу ^ г = (Е к югу [функция] ^
... (18)
... (19)
К югу ^ S ^ = 1,0, для пучков с D
... (21)
Обратите внимание, при расчете к югу ^ ^ (M ^ югу F ^ / V ^ югу F ^ г), не принимаются меньше, чем одна, независимо от его реальной стоимости. Кроме того, для балок, три или четыре точки изгиба, величина (M ^ югу F ^ / V ^ югу F ^ г) такая же, как / D.
Уравнение (15) приходится большая часть основных параметров, влияющих на сопротивление сдвигу конкретных членов без стремян. Это, однако, не включает эффект максимального совокупного размера на сопротивление сдвигу, потому что нет достаточных данных по мере влияние этого параметра на сопротивление сдвигу из волокнита усиленный членов обеспокоен. С другой стороны, Лубелл al.12 др. показали, что это фактор имеет важное значение для расчета V ^ с ^ к югу в стальных железобетонных членов.
Уравнение (15) является улучшенной версией CSA Стандартный S806-02 уравнения. Она не страдает от обычного несоответствия других уравнений, рассмотренных выше. Она не дает нулевой прочности на сдвиг для простого бетона и не дают необоснованно малых прочности на сдвиг для членов очень низкие уровни усиления. Это является следствием усиления осевой жесткости, прочности бетона и свод действий. Арка фактор действия принимается по формуле Zsutty в 11, которая была разработана для стальных железобетона. Влияние момент раздел, посвященный его сопротивление сдвигу адаптирован из ACI 318-02, а эффект размера пучка взято из AASHTO specifications.18
По мнению авторов, игнорируя влияние той или иной параметр часто приводит к спорадическим по сравнению с известными экспериментальными данными. Для развивающихся общее соотношение, нельзя включать влияние некоторых параметров, но произвольно игнорировать влияние других.
Экспериментальной основе предлагаемого уравнения
Согласно формуле. (15), для пучков с / р> 2,5, V ^ с ^ к югу / подпункт б ^ W ^ г линейно зависит от (V ^ югу F ^ D / M ^ югу F ^) ^ SUP 2 / 3 ^, или с (г /) ^ SUP 2 / 3 ^, в случае членов испытания в три или четыре точки изгиба, но для пучков с / д 2,5, но не в случае пучка с / D = 1,82. Если эффект арки действий на основе коэффициента К ^ ^ к югу в формуле. (19) входит, однако, результаты этого пучка приближается к прямой линии. Как будет показано в следующем, что ни один из существующих методов правильно предсказать сила света с / D = 1,82. Авторы признают, что на рис. 1 основан только на четыре образцов, но и знания авторов, это единственный кабинет, где этот показатель систематически разнообразны. Большие испытания населения, которые будут представлены в следующих продолжит проверку предлагаемого отношения. Из-за отсутствия дополнительных экспериментальных данных по FRP усиленный пучков с участием этого параметра, трудно оправдать дальнейшее уточнение к югу ^ ^ фактор, который базируется в основном на данные испытания стали железобетона.
Рисунок 2 показывает, что V ^ с ^ к югу / подпункт б ^ W ^ г линейно зависит от кубического корня Было также отмечено на рис. 2, что если текущие результаты испытаний экстраполируются на и Frosch и Tureyen методами. Вместо этого, она дает величину, близкую к V ^ ^ к югу c1 значение в формулу. (13) ..
Из-за отсутствия систематических исследований о последствиях арка действий и размер пучка на прочность на сдвиг из волокнита железобетонные членов, один не может сделать подобное сравнение между различными методами, но сравнение в следующем разделе, с большой базой данных результатов испытаний покажет относительную точность предложенного метода по сравнению с другими методами, в литературе. Среди этих пучков, один луч / д 1,82, другая эффективная глубина 970 мм. Последние два пучков будет ясно демонстрируют последствия действий арки и балки, размер, соответственно.
Сравнение существующих и предлагаемых методов проектирования с имеющимися экспериментальными данными
База данных 63 балок и один конец плиты, испытывается различными исследователями, была создана. Материала и геометрических свойствах членов в базе данных и их первоначальных источников приведены в таблице 1. Они представляют изменения широкий спектр контролируемых параметров, хотя и не систематически в каждом случае. Их усиление включает в себя стекла, углерода, или арамидных FRP, и их отношения укрепление диапазоне от 0,25 до 2,6 раза, в сбалансированном соотношении укрепление
... (22)
где FRP подкрепления. Прочности бетона членов колеблется от 24 до 81 МПа, а их эффективная глубина колеблется от 104 до 970 мм, а их / д колеблется от 1,82 до 12,5. Все члены опертой и испытываются как в три или четыре точки изгиба. Они охватывают довольно широкий спектр материалов и геометрических свойствах FRP усиленный членов используются на практике.
В таблице 2, наблюдается сдвиг потенциала этих пучков по сравнению с соответствующими прогнозируемых значений в соответствии с CSA S806-02 рекомендации, ACI Комитет 440 рекомендаций, JSCE рекомендации, метод, Frosch и Tureyen и предлагаемого метода. Авторы хотели бы отметить, что луч № 4 и др. Razaqpur al.5 фактически не преждевременно из-за потери якоря и именно поэтому его сила за предсказывает, что нынешний метод. Кроме того, Micheluk др. al.25 сообщили, что их плиты (образец № 14) не удалось из-за потери связи или якорь, следовательно, опять в силу этого члена overpredicted. Обратите внимание, как неточные и излишне консервативным прогнозам существующих методов для луча № 5 чьи / сут был 1,82
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Разработан новый метод дизайна сдвига для расчета прочности на срез FRP усиленный членов без стремян предлагается. Предлагаемый метод систематической отчетности за влияние известных параметров на прочность на сдвиг. Частности параметры включают в себя усиление продольная жесткость, момент сдвига взаимодействие, прочность бетона, арки деятельности и размера пучка. Ее результаты также сравнить и лучше, чем у любого из существующих методов с соответствующими экспериментальными данными. Исследование позволяет сделать следующие выводы:
1. Прогнозы предложенного метода, лучше согласуются с экспериментальными данными, чем у других доступных методов проектирования;
2. Конкретный вклад в прочность на сдвиг пучков V ^ с ^ к югу является функцией от прочности бетона, осевой жесткости основных изгиб арматуры, сдвиг пролета углубленного соотношение сдвига соотношении момент и член размер;
3. В отличие от вещественных доказательств, как ACI Комитет 440 и JSCE методы FRP железобетонных означает, что простой конкретных членов не имеют прочность на сдвиг. Предлагаемый метод решает этот вопрос путем отделения вклад простого бетона от вклада совокупный механизм блокировки;
4. Изменения V ^ с ^ к югу с (г /) ^ SUP 2 / 3 ^ примерно следующим линейных отношений;
5. На основе регрессионного анализа, для всех пучков, независимо от их / д, V ^ с ^ к югу изменяется практически линейно корень кубический из продольной арматуры осевой жесткости, но определенный вклад вносит простого бетона, независимо от суммы продольной арматуры ;
6. Предложенный метод включает сдвига передачу арки действий в то время как ни один из существующих методов принять это во внимание;
7. Комитет существующих ACI 440 рекомендуемый метод, который предполагает линейную зависимость между V ^ с ^ к югу и к югу E ^ [функция] ^ результатов;
8. Метод, предложенный Frosch и Tureyen дает лучшие результаты, чем нынешний метод МСА, однако она по-прежнему дает худшие результаты по сравнению как с существующими CSA S806-02 и методом предлагаемые в настоящем документе, и
9. Подробнее тестирование, необходимые для систематического исследования размера пучка и арочных влияние на прочность на сдвиг из волокнита железобетонных конструкций.
Нотация
= сдвига длины пролета
Ь к югу ш = ширина разделе
с = нейтральном месте оси данного члена
D = эффективная глубина разделе
E ^ к югу [функция] = модуль упругости FRP укрепление
E ^ югу ы = ссылка (сталь) модуль упругости
[Функция ^ к югу] 'с = сжатие прочность бетона
[Функция] ^ к югу и ^ = предел прочности на растяжение ФРП укрепление
к = коэффициент, используемый для расчета нейтральном месте оси данного члена
К ^ к югу = коэффициент, представляющий собой воздействие дуги действий в предлагаемый метод
К югу ^ м = коэффициент, представляющий собой влияние момент раздел предлагаемого метода
К югу ^ г = коэффициент, представляющий собой эффект усиления жесткости в предлагаемый метод
К югу ^ ы = коэффициент, представляющий собой влияние размера пучка в предложенном методе
M ^ югу F = учитываться момент в разделе интересов
п = модульной отношение
V ^ к югу с = сопротивление сдвигу при условии конкретными
V ^ к югу ехр = экспериментальных прочности на сдвиг членов
V ^ к югу F = учтены сдвига в разделе интересов
V ^ к югу ы = сопротивление сдвигу предоставляемый поперечной арматуры
[Прямая фи] ^ югу с = конкретные фактор сопротивления
Ссылки
1. ACI Комитет 440 "Руководство по проектированию и строительству железобетонных с FRP бары (440.1R-03)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2003, 41 с.
2. Канадская ассоциация стандартов, "Проектирование и строительство зданий и сооружений компонентов с Fibre Железобетонная полимеров", CSA S806-02, Рексдейл, Онтарио, Канада, 2002, 177 с.
3. Японское общество гражданских инженеров (JSCE), "Рекомендации по проектированию и строительству железобетонных конструкций методом непрерывного волокна армированных материалов", Комитет по изучению непрерывного волокна армированных материалов, А. Мачида, под ред. Токио, Япония, 1997, 325 с.
4. Tureyen А. К., Frosch, RJ, "прочности бетона Shear: другой стороны," Структурные ACI Journal, В. 100, № 5, сентябрь-октябрь 2003, с. 609-615.
5. Razaqpur А.Г., Isgor О.Б., Гринуэй, S.; и Селли, A., "конкретный вклад в сдвигового сопротивления FRP железобетонных Участники", журнал Композиты в строительстве, ASCE, Sept.Oct. 2004, с. 452-460.
6. Гросс, SP; Динехарт, DW; Йост, JR и Theisz, премьер, "Экспериментальное Испытания высокопрочных бетонных балок Усиленный углепластика бары," Труды 4-я Международная конференция по современным композитных материалов в мостов и сооружений (ACMBS-4 ), Калгари, Альберта, Канада, 20-23 июля, 2004, p. 8.
7. Деиц, DH; Харик, IE и Gesund, H., "В одну сторону плиты, армированной стекловолокном Усиленный полимерные Арматура", армированного волокном полимерные Арматура железобетонных конструкций, Труды Четвертой Международной симпозиуме, SP-188, CW Долан, SH Rizkalla, А. Нанни, ред. американские бетона институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1999, с. 279-286.
8. Alkhrdaji, T.; Уидман, M.; Беларби, A.; и Нанни, A., "Прочность на сдвиг РК балок и плит," Композиты в строительстве, J. Figueiras, Л. Juvandes, Р. Фариа, ред. , А. А. Balkema Publishers, Лиссе, Нидерланды, 2001, с. 409-414.
9. Японское общество гражданских инженеров (JSCE), "Стандартные спецификации для проектирования и строительства железобетонных конструкций, часть 1-Дизайн", Японское общество инженеров-строителей, Токио, Япония, 1986, 325 с.
10. BS 8110-85, "Структурные использования бетона," Справочник по британским стандартам, Британский институт стандартов, точки зрения Publications, London, 1987.
11. Zsutty, TC, "Луч Прочность на сдвиг прогнозирования на основе анализа имеющихся данных," ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 65, № 11, ноябрь 1968, с. 943-951.
12. Lubell, A.; Sherwwod, T.; Бентс, E.; и Коллинз, М., "Безопасный Shear Дизайн большие, широкие пучки," Бетон International, V. 26, № 1, январь 2004, с. 67 - 78.
13. Совместное ACI-ASCE Комитет 445 ", в последнее время подходы к сдвигу Дизайн Железобетона" Журнал строительной техники, ASCE, V. 24, № 12, 1998, с. 1375-1417.
14. Парк Р., Paulay, T., железобетонных конструкций, М. Джон и сыновья ", Нью-Йорк, 1975, 964 с.
15. Khuntia М., Stojadinovic, B., "Прочность на сдвиг железобетонных балок без поперечной арматуры", ACI Структурные Journal, В. 98, № 5, сентябрь-октябрь 2001, с. 648-656.
16. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 443 с.
17. CAN-A23.3-94, "Проектирование железобетонных конструкций", Канадская ассоциация стандартов, Рексдейл, Онтарио, Канада, 1994, 220 с.
18. Американская ассоциация шоссе государства и перевозки должностных лиц (AASHTO), "Мост LRFD характеристики Дизайн", 1-е издание, 1994.
19. Коллинз, член парламента, и Митчелл Д., предварительно напряженных железобетонных конструкций, 2nd Edition, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1991, 966 с.
20. Комитет Евро-International-дю-Beton ", Типовой кодекс 1990 года для железобетонных конструкций", КСР-МФФ 1990, Бюллетень d'информации № 213/214, Лозанна, май, 1993, 460 с.
21. Benmokrane Б., Эль-Сайед, А. К. и Эль-Salakawy, EF, "Прочность на сдвиг из волокнита железобетонных балок без поперечной арматуры", частное сообщение, 2004, стр. 7.
22. Tureyen А., Frosch, RJ, "Shear Испытания FRP-Усиленные балки без стремян," Структурные ACI Journal, В. 99, № 4, июль-август 2002, с. 427-434.
23. Benmokrane Б., Эль-Сайед, А. К. и Эль-Salakawy, EF, "Прочность на сдвиг одного-Way бетонных плит Усиленный FRP составных стержней", частное сообщение, 2004, стр. 8.
24. Йост, JR; Гросс, С. П. и Динехарт, DW, "Прочность на сдвиг нормальной прочности бетонных балок Усиленный деформированных GFRP бары," Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 5, № 4, 2001, с. 263 - 275.
25. Michaluk, C.; Rizkalla, S.; Тадрос, C.; и Benmokrane, B., "Поведение при изгибе односторонним Плиты Опираясь волокном пластика," Структурные ACI Journal, В. 95, № 3, май- Июнь 1998, с. 353-365.
26. Чжао, У., Маруяма, К., "Shear Поведение бетонных балок Опираясь FRP стержней, как в продольном и поперечной арматуры," Non-металлические (FRP) Арматура железобетонных конструкций, Труды FRPRCS-2, Л. Taerwe, изд ., Гент, 1995, с. 352-359.
27. Тарик М., Ньюхук, ДП, "Shear Испытания FRP железобетона без поперечной арматуры," Известия СБСЕ 2003 Ежегодная конференция, Монктон, NB, Канада. (CD-ROM)
28. Йост, JR; Гросс, С. П. и Динехарт, DW, "Прочность на сдвиг нормальной прочности бетонных балок Усиленный деформированных GFRP бары," Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 5, № 4, 2001, с. 263 - 275.
29. Mizukawa, Ю.; Сато, Ю.; Ueda, T.; и Kakuta Ю., "Исследование Shear усталостное поведение бетонных балок с FRP стержней", неметаллических (FRP) Арматура бетонная конструкция, В. 2 Труды третьего международного симпозиума по неметаллических (FRP) Арматура бетонная конструкция, Япония бетона институт, 1997, с. 309-316.
30. Duranovic, N.; Pilakoutas, К. и Уолдрон П., "Эстес на бетонных балок, армированных стекловолокном армированных пластиков бары," Non-металлические (FRP) Арматура бетонная конструкция, т. 2, Труды III Интернационала Симпозиум по неметаллических (FRP) Арматура бетонная конструкция, Япония бетона институт, 1997, с. 479-486.
31. Swamy, RN, и Абурауи, М., "Структурные последствия использования GFRP бары как железобетонных конструкций", неметаллических (FRP) Арматура бетонная конструкция, т. 2, Труды 3-й Международный симпозиум по неметаллических (FRP) Арматура бетонная конструкция, Япония бетона институт, 1997, с. 503-510.
Входящие в состав МСА А. Гани Razaqpur профессор гражданского строительства в Университет МакМастер, Гамильтон, Канада. Его исследовательские интересы включают проектирование с fiberreinforced полимера, расширенный механики бетона, мостов и долговечности железобетонных конструкций.
Входящие в состав МСА О. Буркан Isgor является доцент кафедры гражданского строительства Карлтонского университета. Он является членом комитетов МСА 222, коррозии металлов в бетоне; 236, материаловедения бетона и 365, срок службы прогнозирования. Он научных интересов: анализ, проектирование и долговечности железобетонных конструкций; коррозии стали в бетоне; передовых композитных материалов и конечных элементов моделирования.