Пластического шарнира Длина железобетонных колонн
В столбце опытом землетрясения вызванного боковых смещений, поддерживая тяжесть нагрузки, сильные повреждения наблюдаются в регионах, подвергаются большой моментов. Эти регионы обычно называют пластическими шарнирами, и они испытывают большие неупругих кривизны. Неупругих кривизны в пластиковые петли, как правило, считается постоянным пластического шарнира длины, л ^ р к югу, чтобы упростить оценку отзыв перемещения колонны. Поэтому, если пластический шарнир длина известно, отзыв перемещения колонны могут быть легко получены путем интегрирования кривизны, и наоборот. В рамках исследования сообщили в настоящем документе, воздействие осевой нагрузки и сдвига службы углубленного соотношение (L / ч) на л ^ ^ к югу р оцениваются в эксперименте. На основании экспериментальных наблюдений, новый аналитический подход, который может быть использован для оценки л ^ к югу р представлена. И наконец, результаты исследований обобщены в простое выражение, которое может быть использовано для оценки л ^ к югу р.
Ключевые слова: осевой нагрузки, деформации потенциала; пластического шарнира длины.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Многочисленные researchers1-10 предложили различные выражения, которые могут быть использованы для оценки длины пластического шарнира к югу л ^ р конкретных членов. Большие различия существуют между разными выражениями, однако, и производительность различных выражений для оценки л ^ к югу р не была оценена на систематической основе.
В настоящем документе представлены результаты теста из четырех полномасштабных железобетонные колонны. Кроме того, эффект от осевой нагрузки и сдвига службы углубленного отношения (л / ч, где L-высота консольные колонны и ч, общая высота колонны) на л ^ к югу р исследована. Конкретные деформации сжатия метод оценки л ^ к югу р предлагается. И наконец, простой югу ^ л р выражение предлагается и влияния предполагаемых к югу ^ л р о точности прогнозов боковой нагрузки дрейф изучал.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования, проведенные в течение последних трех десятилетий привело к различным учредительных отношений для бетона и арматуры. В результате, секционные поведения железобетонных колонн можно достоверно оценить. Для данного секционные производительности, член поведение столбца можно оценить, если л ^ к югу р известно. Таким образом, оценки длины пластического шарнира устанавливает ключевым шагом в прогнозировании ответа боковой нагрузки дрейф колонке. В связи с этим работы, представленные здесь достижения уровня знаний: 1) предоставление экспериментальных данных о воздействии осевой нагрузки и L / ч по подпункту л ^ р, 2) путем введения новых конкретных деформации сжатия метода, основанного на Оценка л ^ р к югу, и 3) путем синтеза результатов исследований в простое выражение, которое можно использовать для оценки л ^ к югу р.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ пластического шарнира ДЛИНА
Пластиковые формы петли на максимальный момент регионов железобетонных колонн. Если л ^ к югу р известно, отзыв перемещения колонны могут быть легко получены путем интегрирования кривизны. Таким образом, точная оценка л ^ к югу р важно, касающихся раздела уровне мер по борьбе членом уровня реагирования конкретного столбца. Длина пластического шарнира зависит от многих факторов. Ниже приводится перечень факторов, которые влияют на длину пластического шарнира: 1) уровень осевой нагрузки, 2) момент градиента, 3) уровень напряжения сдвига в пластическом шарнире области, 4) механические свойства продольной и поперечной арматуры , 5) прочности бетона, а также 6) Уровень содержания и его эффективность в потенциальных петли регионе.
В 1950-х и 1960-х-5 researchers1 изучал югу л ^ р оценить потенциал деформации изгиба железобетонных балок. Для оценки потенциала деформации изгиба, пластиковые возможности вращения и л ^ ^ р к югу используются
... (1)
Парк и Paulay11 расширили эту концепцию консольные колонны. Они упростили кривизны распределения по длине колонки помощью пластического шарнира (рис. 1). Использование второго теорему площадей момент, они рассчитали отзыв перемещения колонны (уравнение (2))
... (2)
В дальнейшем упрощении уравнения. (2), парк и Paulay11 получены взаимосвязи между кривизной и перемещения ductilities (уравнение (3))
... (3)
Уравнения (2) и (3) были широко использованы для оценки югу л ^ р конкретных columns.6-9, 12,13 Интересно отметить, что кривизна профиля вдоль колонны часто связаны с перемещением отзыв , а не изгиб displacement.6-9, 12,13
В таком случае, подпункт л ^ р в формуле. (2) и (3) можно включить эффекты скольжения бар и поперечных смещений.
Техническая литература: пластического шарнира ДЛИНА
Baker1
Для исследования данный момент кривизны отношения балок и колонн, 94 луча / испытаний колонке были проведены шесть лабораторий под эгидой КСР в 1960-х. Основными переменными тест включены конкретные силы, текучести или суммы напряжения арматуры, степени сжатия арматуры, одинарные или двойные сосредоточенных нагрузок и осевой нагрузкой. На основании результатов испытаний, Baker1 предложил следующее уравнение для расчета югу л ^ р
... (4)
где г-расстояние между критической секции и точка contraflexure и г вступает в силу глубины луча.
Baker1 сообщил, что к югу л ^ р варьировались от 0.4d на 2.4D для практического значения г / D. Г / г соотношение аналогичный показатель для л / ч и был использован для представления эффект момент градиента. Бейкер и Amarakone2 упрощенной формуле. (4), чтобы получить следующие
... (5)
где с нейтральной оси глубины развала.
Mattock3
Mattock3 провела 37 испытаний пучка и исследовано влияние различных параметров на поведение железобетонных балок. Исследуемых параметров по Mattock3 были прочности бетона ([функция ^ к югу] 'с = 4000 до 6000 фунтов на квадратный дюйм [28 до 41 МПа]), эффективная глубина пучка (D = 10 на 20 дюймов [254 до 508 мм]) , момент градиент (г / г = 2,75 до 11), количество ( ) напряжения арматуры. На основании результатов испытаний, Mattock3 выводу, что распространение пластичности вдоль пучка увеличения длины, как г / г увеличилось, и в чистой усиление напряженности (д д ') / д ^ югу Ь уменьшилось. Mattock3 предложил следующее эмпирическое соотношение для расчета л ^ к югу р.
... (6)
где и г и г в дюймах.
Corley5
Чтобы расширить Мэтток? S3 работы, испытания Corley5 40 опертой бетонных балок, подвергаются нагрузкам одной точке. Заключения и размерных эффектов являются основными переменными исследованы. Кроме того, последствия момент градиента и количество напряженности подкреплении были изучены. Corley5 сообщил, что длина пластического шарнира региона в первую очередь зависит от геометрии и бетонная балка, что размер пучка не имеют существенное влияние на вращательное потенциала. На основании разброс измеренных значений пластиковые петли, он пришел к выводу, что эффект (д д ') / QB в формуле. (6) можно пренебречь. Corley5 предложил использовать простое выражение для расчета до л ^ р
... (7)
где и г и г в дюймах.
Mattock4
Mattock4 упрощенной формуле. (6) в 1967 году. Он заявил, что даже несмотря на значительный разброс, тренд, наблюдаемый югу л ^ р ^ могут быть представлены достаточно хорошо следующее простое выражение
... (8)
Парк и др. al.6
Парк и др. al.6 испытаны четыре полномасштабных бетонных колонн с квадратными разделах 22 х 22 дюйма SUP ^ ^ 2 (550 х 550 мм ^ 2 ^ SUP) и L / ч 2. Осевой нагрузки на колонку образцов в диапазоне от 0,2 [функция ^ к югу] 'с ^ ^ ^ г к югу до 0,6 [функция ^ к югу]' с ^ ^ ^ г к югу. Парк и др. al.6 оценил югу л ^ р опытных образцов по формуле. (2). Они пришли к выводу, что экспериментально получены л ^ ^ р к югу были сравнительно нечувствительны к осевой нагрузки и уровня имели среднее значение 0.42h, где ч, общая высота колонны. Они предложили использовать простой югу ^ л р о 0.4h для бетонных колонн.
Используя аналогичный подход, Пристли и Park7 предложил следующую формулу для расчета югу л ^ р в железобетонных колонн
л ^ к югу = 0.08L 6D ^ югу Ь (9)
Предложил к югу л ^ р (уравнение (9)) имеет две составляющие. Пристли и Park7 заявил, что первый термин объясняется главным образом для столбца изгиб, в то время как второй приходилось бар скольжения за счет удлинения из продольных балок, за теоретическую базу (сопротивление деформации проникновения в сустав или фундамент).
Paulay и Priestley8 пересмотренной формуле. (9) для учета различных марок изгиб арматуры. Пересмотренный выражение приведено в формуле. (10)
... (10)
Paulay и Priestley8 сообщил, что уравнение. (10) привело к югу л ^ р [асимптотически =] 0,5 H для типичных столбцов.
Сакаи и Sheikh14
На основании обширного обзора литературы, Сакаи и Sheikh14 сообщил, что к югу л ^ р увеличилось пропорции (L / ч, или L / D), что почти эквивалентно L / ч, увеличилась. Билинейные кривые, отражающую взаимосвязь между л ^ к югу р и пропорции, как было сообщено линии тренда авторами. Они пришли к выводу, что л ^ ^ к югу Р зависит от количества поперечной арматуры, осевых уровень нагрузки, и пропорции.
Шейх и Khoury9
Шейх и Хури, 9 Шейх и др.., 12 и Байрак и Sheikh13 сообщил, что измеренные л ^ ^ р к югу примерно равна 1.0h в их испытания колонны. Важно отметить, что большую часть своей колонке Испытания проводились в условиях высоких осевых нагрузок.
Mendis10
Mendis10 провели испытания на 13 опертой бетонных балок, подвергаются нагрузкам одной точке и рассмотрел их л ^ к югу р. Он сообщил, что к югу л ^ р увеличилось L / ч или продольной отношение укрепление увеличилось, но сократилось как количество боковых укрепление увеличилось. На основании четыре столбца испытаний, при которых осевая нагрузка уровни были низкими (P / [функция ^ к югу] 'с ^ ^ к югу г = 0,06 до 0,20), Мендис к выводу, что л ^ ^ к югу р не чувствителен к уровню осевой нагрузки.
Предыдущие исследования в пластиковые ПЕТЛИ ДЛИНА: ОБСУЖДЕНИЕ
Различные выражения, рекомендуется для использования в подпункте л ^ р оценкам, были кратко обсуждался в предыдущем разделе. Сравнение сообщалось ранее югу л ^ р выражения приводится на рис. 2. Эта цифра наглядно показывает, что значительные различия существуют между предложил ^ л ^ р к югу.
Интересно отметить, что большинство югу л ^ р выражений не считаю осевой нагрузки в качестве параметра, за исключением выражения предложенный Baker1 и Бейкер и Amarakone.2 Это происходит потому, что поведение бетонных балок, была в центре внимания в исследования к югу л ^ р ^ в начале research.1-5 В более поздние исследования ,6-9 поведение железобетонные колонны была в центре внимания к югу л ^ р расследований.
Кроме того, хотя эффект от осевой нагрузки на подпункт л ^ р конкретных столбцов По сообщениям некоторых ученых, полученные результаты можно считать противоречивыми. Как говорилось ранее, парк и др. al.6 и Mendis10 к выводу, что л ^ ^ р к югу были нечувствительны к осевой нагрузки уровнях на основе результатов их тестов. В отличие от Аталай и Penzien15 сообщил, что распространение пластичности или длина поврежденной области увеличился уровень осевой нагрузки увеличились. Танака и Park16 сообщил, что к югу л ^ р увеличилась с 0.46h для 0.75h, как применяются осевые нагрузки уровня увеличился с 0,1 [функция ^ к югу] 'с ^ ^ ^ г к югу до 0,3 [функция ^ к югу]' с ^ ^ ^ г к югу. Результаты тестирования Thomson и Wallace17 и L? Geron и Paultre18 указал, что увеличение югу л ^ р с осевой нагрузки может быть также наблюдается для высокопрочных бетонных столбов. Таким образом, расследование югу л ^ р железобетонных колонн необходимо: 1) устранения разногласий, возникающих в предыдущих исследований, а также 2) разработать выражения, которые могут быть использованы для оценки югу л ^ р точнее для различных осевой нагрузки уровнях ..
Как говорилось ранее, уравнение. (2) и (3) были широко использованы для оценки югу л ^ р конкретных columns.6-9, 12,13 Используя эти формулы, подпункт л ^ р может быть оценена исходя из измеренных смещений отзыв и кривизны. Совет смещения бетонная колонна включают изгиб, бар скольжения и сдвиговые компоненты перемещения. Таким образом, L ^ югу р оценкам по формуле. (2) и (3) включает в себя эффект скольжения бар и поперечных смещений. Как деформации сдвига можно пренебречь для столбцов с умеренным л / ч, подпункт л ^ р Измеренная таким образом, будет зависеть главным образом на изгиб и перемещений бар скольжения. Влияние различных компонентов перемещения помимо изгибных перемещений можно наблюдать в формуле. (9) и (10), которые были предложены Пристли и Park7 и Paulay и Priestley.8 Эти уравнения имеют два отдельных терминов, которые учитывают влияние на изгиб и бар пеpемещениями. По касающихся распределения кривизны по колонке показано на рис. 1 отзыв на перемещение, а не прогибы, подпункт л ^ р в формуле.
(2) и (3) включает в себя эффект скольжения бар и поперечных смещений. С другой стороны, смещения рассчитывается на основе использования югу л ^ р выражение, полученное таким образом неявно счет для перемещения другим компонентам, кроме изгибных перемещений ..
Как изгибных перемещений имеют непосредственное отношение к кривизны, это более целесообразно отнести к югу л ^ р на изгиб компонент перемещения только. Бар скольжения и смещения сдвига приходится оценивать самостоятельно. Впоследствии отзыв перемещения может быть оценена путем суммирования этих перемещения компонентов. Следуя этой логике, новый подпункт л ^ р выражения, предложенные в этом исследовании.
Пластического шарнира длины: COLUMN ИСПЫТАНИЯ
Для изучения влияния L / ч и осевой нагрузки (P / P ^ O ^ к югу), четыре полномасштабных железобетонные колонны были протестированы в соответствии умеренной до высокой осевой нагрузки и уровня обратной циклической экскурсии перемещения. На рисунке 3 показана на испытательной установке использовали в этом исследовании. Испытательной раме, как показано на рис. 3, могут быть использованы для применения и поддержания осевой нагрузкой до 2000 KIPS (8900 кН) и обратить вспять циклические моменты, как большой, как 4000 м? KIPS (5400 кН? М). Белые стрелки на рис. 3 иллюстрации осевой силы на гидравлических барана и нагрузок на два привода, которые использовались для распространять отменил циклических вращений базы. Поперечных сил на петлях отображаются с черными стрелками. Таблица 1 показывает детали образцов, испытанных в этой исследовательской программе и величина осевой нагрузки, которая была применена для каждого образца в процессе испытаний. Подробное обсуждение этого экспериментального исследования можно найти elsewhere19 и считается, выходит за рамки данной статьи.
Повреждения наблюдается в области пластического шарнира каждого испытательного образца и соответствующая связь деформаций вдоль колонны, показаны на рис. 4. Образцы S24-S24 и 2UT-3UT были протестированы в соответствии осевой уровень нагрузки 0.5Po, а образцы S24-S24 и 4UT-5UT были протестированы в соответствии нижнем уровне осевой нагрузки 0.2P югу ^ о [/] иЬ. Образцы S24-2UT, S24-4UT и S24-5UT было 24 дюймов (609,6 мм), площадь секции (L / ч = 5), в то время как образца S17-3UT было 17,25 дюйма (438,15 дюйма) квадратного сечения (L / ч = 7). Рисунок 4 показывает, что серьезно пострадавших районов образцов S24-S17 и 2UT-3UT длиннее, чем у образцов S24-S24 и 4UT-5UT. Галстук штаммов измеряется вдоль колонны образцов на 20-м цикле нагружения на рис. 4 также показывают, что образцы, S24-S17 и 2UT-3UT опытных неупругих галстук штаммов в течение более длительного, чем длина образцов S24-S24 и 4UT-5UT. Многие связей образцами S24-S17 и 2UT-3UT опытных больших неупругих деформаций после 20-го цикла загрузки, чем измерение пределах тензодатчиков. Таким образом, можно сделать вывод, что для образцов, испытанных в этом исследовании, к югу л ^ р увеличился уровень осевая нагрузка увеличилась ..
Рисунок 5 иллюстрирует секционных выступлений и член образцов S24-S24 и 2UT-4UT. Образца S24-S24 и 2UT-4UT имеют одинаковый размер раздела (Н = 24 дюймов [610 мм]) и L / ч = 5. Эти образцы были испытаны в разных уровнях осевой нагрузки (P / P ^ к югу о = 0,5 для образцов S24-2UT и P / P ^ югу O ^ = 0,2 для образцов S24-4UT). Рис 5 () показывает, что секционные выполнения образца S24-4UT несколько лучше, чем у образца S24-2UT по отношению к деформации потенциала. Противоположная тенденция прослеживается с членом выступления, однако, как показано на рис. 5 (б). Вспять тенденции объясняется разница наблюдается в суб л ^ р образцов S24-S24 и 2UT-4UT.
Пластического шарнира ДЛИНА: БЕТОН ДЕФОРМАЦИИ СЖАТИЯ МЕТОД
Оценка длины пластического шарнира, который формируется в железобетонная колонна с помощью сложной компьютерной программы является сложным. В связи с этим трудности, оценка л ^ р к югу, как правило основываются на экспериментальных данных. Пластического шарнира определяется как зона, где серьезный ущерб конкретных разделах происходит. Наблюдая, что крупные трещины обычно появляются в кривизны больше урожая кривизны, некоторые researchers20, 21 попытались связать выход момент л ^ к югу р. Такой подход является практическим, когда кривизна увеличивается с момента (то есть, в восходящей ветви ответ), но применение такого подхода к членам, что опыт после пика силы деградации, вызывает сомнения.
В этом разделе метод сжатия конкретные деформации, которые могут быть использованы для оценки югу л ^ р конкретных столбцов представил. После описания метода штамм этого конкретного сжатия, ключевые факторы, влияющие на длину пластических шарниров определяются путем проведения анализа чувствительности. На основании результатов анализа чувствительности, простые выражения, которые могут быть использованы для оценки длины пластических шарниров предлагается. Наконец, влияние к югу л ^ р оценкам на боковой ответ нагрузки перемещения прогнозы обсуждается.
При сжатии профиля деформации бетона основных
Как железобетонных колонн подвергаются землетрясения вызванного боковых смещений, поддерживая тяжесть нагрузки, пластическую форму петли в рамках основных бетона. Величина ущерба в конкретных членов тесно связана с интенсивностью бетона на сжатие штаммов измеренные при критических секций. Под увеличением кривизны, конкретные нагрузки на сжатие стороны государств-членов увеличивается. Как бетона на сжатие штаммов возрастать и достигнет критического значения, крышка от конкретных сколы. Впоследствии, давая из продольных балок на сжатие стороны происходит. За ними следуют путем дробления основного бетона. По мере накопления повреждений при увеличении деформации сжатия, пластическую форму петли. observations6 Экспериментальный, 19 показывают, что пластиковые петли начала формироваться после максимального потенциала момент достигнута. Таким образом, величина конкретных штаммов сжатие, с которыми сталкиваются конкретные основе при максимальной вместимости момент достигается при критическом сечении колонны могут дать хорошее представление о формировании пластического шарнира.
1. Момент кривизны ответ типичного столбца в разделе потенциальных пластического шарнира область получается из секционных анализа (рис. 6 (а)). В секционных анализа, основные конкретные моделируется как только бетон, а бетон покрытие моделируется как неограниченный бетона. Бар пределами устойчивости при сжатии подкрепление не рассматривается, поскольку восходящей ветви отношения момента кривизны вызывает тревогу. Укрепление бар изгиба не испытывали в течение восходящей ветви реагирования;
2. Пренебрегая эффектов второго порядка, эпюра изгибающих моментов проведена по высоте колонны (рис. 7 (с)). Стоимость минуты в центре потенциальных пластического шарнира (~ 0,5 H от базы) предполагается равным максимальный момент возможности раздела получены из анализа секционных в шаге 1. Это предположение означает, что разделы между центром пластического шарнира и база колонны имеют большую емкость, чем изгиб предсказал помощью секционных анализа. Сдвиг в размещении критического сечения (рис. 7 (г)) объясняется родов при условии конкретными, идущего к соседней секции. Этот эффект, как правило, называют эффект удержания пенек, было отмечено в предыдущих экспериментальных research6, 9,13,18,22;
3. Использование эпюра изгибающих моментов, начиная с шага 2 и секционных анализа? результаты (рис. 6 (б)), начиная с шага 1, деформации сжатия, с которыми сталкиваются внешней поверхности основного бетона может быть определена в течение достаточного количества секций по длине колонки. Если эти деформации сжатия построены вдоль колонны, сжимающие конкретного профиля деформации по длине колонны можно получить (рис. 7 (г));
4. Сжимающих напряжений на внешней поверхности основных конкретных равны укрепления штаммов бар. По сути дела, сжимающие деформации профиля получили в шаге 3 представлены кривые сжимающих продольных деформаций бар по длине колонки. Изучив сжимающие деформации профиля, таких, как показано на рис. 7 (г), длина области, в которой продольных балок, приносят на сжатие может быть оценена. Определение такой длины устанавливает ключевым шагом в оценке югу л ^ р колонны, а также
5. Как указано в п. 2, критических сдвигов разделе от лица заглушки из-за дополнительных эффектов при условии удержания заглушки. Из-за дополнительных родов при условии заглушки на соседние секции, секции на расстоянии примерно 0.25h от заглушки остаются практически неповрежденными. Поэтому, чтобы оценить длину пластического шарнира области, где колонны, как ожидается, рассеивать большое количество энергии неупругих претерпевает больших неупругих деформаций, 0.25h вычитается из общей длины, в котором сжатие арматурного проката штаммов больше урожая деформации рассчитываются .
Кривизны профиля показаны на рис. 7 (е) также показывает аналогичную тенденцию в сжатии профиля деформации показано на рис. 7 (г). Таким образом, использование кривизны распределения по высоте колонки можно рассматривать в качестве альтернативы для определения зоны, в которой неупругих кривизны локализованы. Хотя эта кривизна профиля были использованы некоторые исследователи, 20,21 использования сжатия профиля деформации способствует четкое наблюдение влияния осевых нагрузок на л ^ к югу р. Кроме того, поскольку ущерб в бетоне более тесно связан с величиной конкретного штамма, чем кривизны, сжимающие штаммы, используемые в методике, описанной ранее.
В рамках этого подхода предполагается, что пластические шарниры начинают формироваться, когда максимальная мощность момент не достигнуто, и, таким образом, важную информацию о пластическом шарнире образование может быть получено на основе анализа профиля сжимающих деформаций, когда максимальный момент достигается. Важно отметить, что к югу л ^ р предсказал таким образом могут быть использованы для оценки изгибных деформаций только потому, что секционные анализ используется в качестве основы для расчетов. Для расчета отзыв деформации колонн, деформации из-за бар скольжения и деформации сдвига необходимо рассчитывать отдельно и добавляются в прогибы.
Длины потенциальных пластического шарнира регионах Образцы S24-2UT через S24-5UT оцениваются с помощью анализа процедурой, описанной ранее. С помощью деформации сжатия профилей по высоте испытательных образцов, л ^ ^ р к югу были оценены и результаты этих исследований представлены на рис. 8. Эта цифра показывает, что предложенный метод дает хорошие оценки по подгруппе L ^ р колонны образцов, испытанных в данной работе.
Параметрическое исследование по пластиковым ПЕТЛИ ДЛИНА
Было показано, что были предложены конкретные деформации сжатия метод, предусмотренный хорошие оценки по подгруппе L ^ р колонн протестированы в данном исследовании. С помощью предложенного метода, влияние различных параметров на л ^ к югу р изучается. Влияние осевой нагрузки уровне (P / P ^ о ^ к югу), L / ч, а количество продольной арматуры (
Осевой нагрузки уровне
Для изучения влияния осевой нагрузки на л ^ р к югу, площадь колонке (24 х 24 х 120 дюйма SUP ^ 3 ^ [610 х 610 х 3048 мм ^ SUP 3 ^]) изучается. Процент продольной арматуры поддерживается на постоянном уровне в 1% ( Прочности бетона в 6000 фунтов на квадратный дюйм (41,4 МПа) не используется. Урожайность и предела прочности арматуры считаются 60 и 90 KSI (414 и 621 МПа), соответственно. Кривизны и сжимающих профили конкретных деформации по длине колонны исследованы различные уровни осевой нагрузки. Рисунок 9 иллюстрирует изложение результатов анализа. Как видно на рисунке, кривизна профилей фактически не показывают влияние осевой нагрузки уровне. В отличие от момента кривизны отношений, кривизна профилей на рис. 9 () показывают, кривизны профиля по высоте колонны. В момент кривизны отношений, влияние осевой нагрузки влияет на прочность и жесткость.
Поскольку эти кривизны профиля обеспечивают лишь кривизны, но не соответствующие моменты, однако, влияние осевой нагрузки не отражается в этих кривизны профилей. В отличие от сжимающей деформации профиля, наглядно иллюстрируют влияние осевой нагрузки ..
По каждому делу, изучали на рис. 9, длина пластического шарнира оценивается по методике, описанной ранее. Другими словами, распространение текучесть стержней арматуры при сжатии с целью установления длины пластиковые петли. Рисунок 10 обобщены результаты этого анализа, как показано на рис. 9 (б). Как видно на рисунке, длина пластический шарнир практически постоянна для низких осевых нагрузок (P Для низких осевых нагрузок, л ^ р к югу примерно равна 0.25h. Начиная с осевой нагрузкой около 0.2P ^ о ^ к югу, к югу л ^ р увеличивается с ростом осевых нагрузок. Интересно отметить, что Mendis10 сообщил, что к югу л ^ р измеряется в колонках испытания в своих исследованиях не были чувствительны к осевой уровне нагрузки. Учитывая тот факт, что все столбцы изучены Mendis10 были протестированы при низких уровнях нагрузки осевые (P Mendis10 может быть, лучше понимают ..
К югу л ^ р оценка 0.25h (рис. 10) можно сравнить с 0.4h рекомендовал Пак и др. al.6 и 0,5 H рекомендовано Paulay и Priestley.8 различия наблюдаются в суб л ^ р оценки могут быть связано с перемещением компонентов, используемых для оценки л ^ к югу р. Только изгибных перемещений рассматриваются в предлагаемой анализа, а штаммы испытывают сжатие бары, полученные с момента кривизны отношений. С другой стороны, отзыв смещения, используемые при оценке югу л ^ р Пак и др. al.6 и Paulay и Priestley.8 Как говорилось ранее, совет перемещений включать скольжения бар и сдвиговые компоненты деформации в дополнение к прогибы.
В главе 21 Code23 ACI Строительство требует closelyspaced поперечной арматуры быть предоставлены на длине (Ио) из совместного лицо, где изгиб уступая может произойти в результате больших неупругих бокового смещения колонны. Необходимой длины (L ^ о ^ к югу к югу) от ACI кодекса является самым крупным из общей глубине колонки, 1 / 6 часть высоты колонны, или 18 дюймов (457 мм). На рисунке 10 показано, что предполагаемый к югу ^ л р подходы 0.8h на осевой нагрузки 0.52Po (= [прямой фи] P ^ югу п тах югу = [прямой фи] 0.8P югу ^ о = 0,65 0.8P ^ о ^ к югу), которая является максимальной осевой нагрузки допускается в ACI Строительство Code.23 Важно отметить, что в процессе оценки л ^ р к югу, на расстоянии 0.25h с лица заглушка складывать, вычитать, как описано в процедуре сжатия конкретные деформации методом. Таким образом, общая длина от совместных лицо должно рассматриваться как сумма л ^ р к югу и на расстоянии 0.25h с совместным лицо. Таким образом, общая длина от совместных лицо 1.05h на осевой нагрузки 0.52Po, что близко к ACI необходимой длины (L ^ о ^ к югу) от 1.0h.
Рассмотрение рис. 1, однако, показывает, что длина области, где больших неупругих кривизны разработки будет больше, чем эквивалентные пластического шарнира регионе. Таким образом, на требуемую длину близко расположенных поперечной арматуры должен быть больше, чем оценка пластического шарнира области 1.0h с совместным лицо. Таким образом, потенциальные к югу ^ л р указанный ACI 318-0523, вероятно, будет неудовлетворительным за колоннами, поддерживающими высокий осевых нагрузок ..
Shear службы углубленного отношения (л / ч)
Researchers1-5, 7,8,10 признал, что длина пластического шарнира зависит от L / h. Для изучения влияния L / ч л ^ к югу р, серия анализов были проведены. На данном этапе параметрического исследования, 24 х 24 in.2 (610 х 610 мм2) квадратных колонке с различной L / ч считается. Продольной арматуры поддерживается на постоянном уровне ( значение 0,8 используется. Результаты анализа приведены на рис. 11.
Как видно на рисунке, подпункт л ^ р увеличивается с ростом L / ч для данного уровня осевой нагрузки. Для низких осевых нагрузок ([асимптотически =] 0.2P ^ о ^ к югу), однако, наблюдается увеличение к югу л ^ р ^ с ростом L / ч, незначительны.
Для данного л / ч, подпункт л ^ р увеличивается с ростом осевых нагрузок. Увеличивается к югу л ^ р наблюдалось при малых L / ч (2
Количество продольной арматуры (
Mattock3 сообщил, что к югу л ^ р увеличивается с уменьшением чистых усиление напряженности ((^ к югу S ^? 'К югу ^ S ^) / ^ к югу б ^, где ^ с ^ к югу это область напряжения арматуры, '^ S ^ югу это область сжатия подкрепление, и к югу ^ Ь есть площадь сбалансированного подкреплением). Эффект чистого усиление напряженности дополнительно изучить Corley.5 В отличие от недавно Mendis10 сообщил, что к югу л ^ р увеличивается с увеличением количества напряжения арматуры. Важно отметить, что эти conclusions3, 5,10 были основаны главным образом на результатах испытаний, проведенных на железобетонных балок.
В связи с отсутствием консенсуса среди различных исследователей, количество продольной арматуры, был проигнорирован в большинстве предыдущих предложений для оценки л ^ к югу р. Для изучения влияния продольной арматуры на л ^ к югу р, 24 х 24 дюймов SUP ^ 2 ^ (610 х 610 мм ^ 2 ^ SUP) площади колонна с колонной высоте 120 дюйма (3048 мм), L / ч 5, а. значение 0,8 изучается.
Результаты параметрического исследования, проведенного в 24 х 24 дюймов SUP ^ 2 ^ (610 х 610 мм ^ 2 ^ SUP) квадратных колонке приведены на рис. 12 и 13. Как видно на рис. 12 (а), после взлома жесткость и прочность увеличения колонке разделы с увеличением соотношения подкрепления.
Кривизны и арматурного проката нагрузку на сжатие стороны оцениваются по максимальной боковой несущей способности и построены по высоте колонны (рис. 12 (с) и (г)). Изучение кривизны и сжимающих профили деформации по высоте колонке указывается, что с увеличением продольного армирования ( Рисунок 13 также указывает на эту тенденцию для различных уровнях осевой нагрузки. Для всех уровней осевой нагрузки, к югу л ^ р увеличивается с ростом
Пластического шарнира ДЛИНА: новое выражение
Предыдущие дискуссии с использованием предлагаемых конкретных деформации сжатия метод показывает, что осевой нагрузке, л / ч, а количество продольной арматуры являются основные параметры для оценки длины пластического шарнира. На основании этого наблюдения, линейная зависимость между этими параметрами (P / P ^ о ^ к югу, L / ч, а к югу с ^ ^ / ^ ^ к югу г) предполагается в развивающихся югу л ^ р выражение для простоты . Наименее анализ квадратов проводились с целью определить коэффициент для каждого параметра использованием UW / ЭКСПЕРТНЫЙ столбца базы данных. Основные характеристики столбца базы данных, используемой для этой цели могут быть найдены elsewhere.19 новый подраздел ^ л р выражение формулы. (11) предлагается из серии наименьших квадратов анализ
... (11)
В процессе разработки предлагаемой к югу ^ л р выражение, компьютерная программа используется для оценки реакции колонке образцов. Дрейфа потенциала колонн оцениваются и сравниваются с экспериментально измеренными возможности дрейфа. Вычислительный алгоритм используется в этой компьютерной программы показан на рис. 14. Как видно на рис. 14, отзыв перемещения колонны рассчитывается путем оценки различных компонентов перемещения и подведения их вместе. Эти компоненты перемещений рассматривать при расчете отзыв перемещение столбцов: 1) изгибных перемещений; 2) фиксированной конце поворота в результате скольжения из продольных балок, из суставов, и 3) касательного перемещения. Дополнительных перемещений за счет вторичных моментов порожденных P-
К югу л ^ р оценкам по формуле. (11), используемые для расчета изгибных перемещений приблизиться к нисходящей части боковых ответ нагрузки железобетонные колонны. Подробное описание формулы. (11) можно найти elsewhere.19
PLASTIC ДЛИНА Хингл: оценки и экспериментов
Чтобы изучить точность выражения. (11), к югу л ^ р четырех серийного конкретных образцов колонке оцениваются с использованием различных выражений и по сравнению с измеренными ^ л ^ р к югу, как показано в таблице 2. Эта таблица показывает, что использование формулы. (11) приводит к хорошим оценкам для всех образцов. Для образцов, испытанных при низких осевых нагрузок (образцы S24-S24 и 4UT-5UT), уравнение. (11) дает несколько меньшую югу л ^ р, чем измеренные значения. Это связано с тем, что только изгибных перемещений рассматриваются в выводе формулы. (11). Сравнение поврежденных образцов после испытания (рис. 8) показывает, что предполагаемые к югу ^ л р формулой. (11), аналогичные по размерам сильно поврежденных областей.
Для дальнейшей оценки, отзывы опытных образцов оцениваются с помощью компьютерной программы, которая описана на рис. 14. Секционные и член ответы опытных образцов используются в качестве базы для сравнения. К югу л ^ р оценкам различных выражений, в том числе уравнения. (11) используются в создании членов ответов. Измеряется л ^ ^ р к югу также используются для этой цели. Важно отметить, что только изгибных перемещений и увеличенного из-за смещения действие других компонентов перемещения, и эти перемещения не должны учитываться два раза).
По оценкам момент кривизны и боковые участки нагрузки дрейф Образцы S24-S17 и 2UT-3UT (проверено в условиях высоких осевых нагрузок) приведены на рис. 15. Как видно на рис. 15, использование югу л ^ р выражение предложенный Парк и др. al.6 (л ^ к югу р = 0.4h) приводит к значительной недооценке дрейфа потенциала. В отличие от выражения предложенный Paulay и Priestley8 (л ^ к югу р = 0.8h) и Шейх и Khoury9 (л ^ к югу р = 1.0h) приводят к удовлетворительным прогнозов. Те же тенденции можно наблюдать за образца S17-3UT, как показано на рис. 15.
Результаты анализов, проведенных на образцах, S24-S24 и 4UT-5UT включены в рис. 16. Эти образцы были протестированы при низких уровнях осевой нагрузки. Рисунок 16 показывает, что использование данного подпункта л ^ р выражение предложенный Парк и др. al.6 (л ^ к югу р = 0.4h) приводит к достаточно хорошей оценки за дрейфа потенциала. Выражений предложенный Paulay и Priestley8 (л ^ к югу р = 0.72h) и Шейх и Khoury9 (л ^ к югу р = 1.0h), однако в результате завышенных прогнозов дрейфа потенциала. Таким образом, можно сделать вывод, что использование некоторых югу л ^ р работе выражения для высоких осевых нагрузок, в то время как они не дают удовлетворительных оценок за низких осевых нагрузок и наоборот. Использовать уравнения. (11), однако, результаты удовлетворительные прогнозы как для высоких и низких уровнях осевой нагрузки. В основе оценки выполнения проектирования, прогнозирования деформационного потенциала железобетонных колонн имеет важное значение. Анализа рис. 15 и 16 ясно показывает влияние к югу л ^ р оценках прогнозов дрейфа потенциала. Этот анализ указывает на значение выражения, которые могут обеспечить разумные оценки к югу л ^ р, образующихся в колоннами, поддерживающими высокий или низкий осевых нагрузок ..
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
На основании экспериментальных и аналитических исследований в области сейсмической поведение конкретных столбцов сообщили в данном исследовании, следующие выводы можно сделать:
1. В свете экспериментальных данных по четыре полномасштабных испытаний конкретных столбцов, ACI 318-0523 положения по длине потенциальных пластического шарнира регионы оказались слабо unconservative за колоннами, поддерживающими высокий осевые нагрузки. Хотя экспериментальные данные, не является исчерпывающим, он может быть разумным, чтобы увеличить длину область, в которой близко расположенных связи используются из 1.0h к 1.5h с совместным лицо до дальнейшего экспериментального доказательства собраны;
2. Уровне осевой нагрузки влияние длины пластических шарниров, образованная в полномасштабный колонна образцов, испытанных в этом исследовании. Образцы испытаны в условиях высоких осевых нагрузок развитых пластических деформаций больше, чем те испытания при низких осевых нагрузок, а также
3. Следующей формуле, разработанной в этом исследовании, могут быть использованы для оценки длины пластических шарниров, образующихся в колоннами, поддерживающими широкий спектр осевых нагрузок.
...
Нотация
^ К югу Ь = площадь сбалансированного укрепления
^ К югу г = Общая площадь конкретного раздела
^ К югу с = площадь усиление напряженности
'^ К югу с = площадь сжатия укрепление
б = ширина сжатия лицо членом
с = расстояние от крайней волокна сжатия нейтральной оси
D = эффективная глубина пучка
г ^ к югу Ь = диаметр продольной арматуры
[Функция ^ к югу] 'с = сжатие прочность бетона
[Функция] ^ югу у = текучести укрепление
А = общая глубина колонн
К югу ^ 1 = 0,7 для мягкой стали
= 0,9 для холодной работал стали
К югу ^ 2 = 1 +0,5 (P / P ^ к югу и ^)
К югу ^ 3 ^ = 0,9 (0.3/23.5) ([функция ^ к югу] 'с ^ 11,7) ([функция ^ к югу]' с ^ в МПа)
L = расстояние от критической секции до точки contraflexure
л ^ к югу р = пластического шарнира длины
P = применяется осевой силы
P ^ к югу о = 0,85 [функция ^ к югу] 'с ^ (^ ^ к югу г ^ к югу S ^) [функция] ^ югу у ^ ^ с ^ к югу
= Номинальный осевой нагрузкой в соответствии ACI 318-0523
д = индекс напряжения арматуры (= A ^ S ^ к югу / BD [функция] ^ югу у ^ / [функция ^ к югу] 'с ^)
д '= сжатие индекса арматуры (=' ^ к югу S ^ / BD [функция] ^ югу у ^ / [функция ^ к югу] 'с ^)
д ^ к югу б = сбалансированный индекс усиление напряженности (= ^ к югу Ь / BD [функция] ^ югу у ^ / [функция ^ к югу] 'с ^)
г = расстояние от критической секции до точки contraflexure
[Прямая фи] = кривизны (уравнение (2))
[Прямая фи] ^ югу у = выход кривизны
Ссылки
1. Бейкер, ALL, Ultimate Теория Нагрузка на дизайн армированных и предварительно напряженного бетона Рамы, бетона Публикации ООО, Лондон, Великобритания, 1956, 91 с.
2. Бейкер, ALL, и Amarakone, АНМ, "Неупругие Hyperstatic Анализ Frame", изгиб механики железобетона, SP-12, американский институт бетона, Фармингтон, М., 1964, с. 85-142.
3. Мэтток АГ ", вращения Емкость движущиеся Регионы железобетонных балок", изгиб механики железобетона, SP-12, американский институт бетона, Фармингтон, М., 1964, с. 143-181.
4. Мэтток, АГ, обсуждение "вращения Емкость движущиеся Регионы железобетонных балок," Журнал структурного подразделения, ASCE, V. 93, No ST2, апрель 1967, с. 519-522.
5. Корли, РГ ", вращения Пропускная способность железобетонных балок," Журнал структурного подразделения, ASCE, В. 92, № ST5, октябрь 1966, с. 121-146.
6. Парк, R.; Пристли, MJN и Джилл, WD ", пластичность площади-замкнутых железобетонные колонны," Журнал структурной отдела ASCE, В. 108, № ST4, 1982, с. 929-950.
7. Пристли, MJN, Парк Р., прочность и пластичность бетона колонны моста при сейсмических Идет загрузка ", ACI Структурные Journal, В. 84, № 1, январь-февраль 1987, с. 61-76.
8. Paulay, T., и Пристли, MJN, сейсмическая Дизайн железобетонных и каменных зданий, М. Джон и сыновья ", Нью-Йорк, 1992, 767 с.
9. Шейх, SA, и Хури, СС, "замкнутые бетонных столбов с заглушками", ACI Структурные Journal, В. 90, № 4, июль-август 1993, с. 414-431.
10. Мендис П., "Пластик Длина петли нормальной и высокопрочного бетона при изгибе," Достижения в области строительной техники, V. 4, № 4, октябрь 2001, с. 189-195.
11. Парк Р., Paulay, T., железобетонных конструкций, М. Джон и сыновья ", Нью-Йорк, 1975, 769 с.
12. Шейх, SA; Шах, Д. и Хури, Столбцы С.С., "удержание высокопрочного бетона", ACI Структурные Journal, В. 91, № 1, январь-февраль 1994, с. 100-111.
13. Байрак О., и шейх, SA ", конфайнмента армирования Вопросы ковкого HSC Столбцы" Журнал строительной техники, ASCE, В. 124, № 9, сентябрь 1998, с. 999-1010.
14. Сакаи, К., и Шейх, SA: "Что мы знаем о конфайнмента в железобетонных колонн? (Критический обзор предыдущей работы и положения Кодекса)," Структурные ACI Journal, В. 86, № 2, март - Апрель 1989, с. 192-207.
15. Аталай, MB, и Penzien, J., "Сейсмическая Поведение критических регионов железобетонных компоненты, как под влиянием момента, сдвига и осевая сила", доклад № 75-19 EERC, Калифорнийский университет в Беркли, Беркли, Калифорния, Декабрь 1975, 226 с.
16. Танака, H., и Rark, Р. Г. Влияние бокового Ограничиваясь Армирование ковкого Поведение железобетонных колонн, "Research Report 90-2, Департамент строительства, Университет Кентербери, Крайстчерч, Новая Зеландия, июнь 1990, 458 с.
17. Thomson, JH, и Уоллес, JW, "Поперечная нагрузка Поведение железобетонных колонн Построенный использованием высокопрочных материалов", ACI Структурные Journal, В. 91, № 5, сентябрь-октябрь 1994, с. 605-615.
18. L? Geron Ф., Paultre П., "Поведение высокопрочных бетонных колонн, при циклическом изгибе и постоянной осевой нагрузкой", ACI Структурные Journal, В. 97, № 4, июль-август 2000, с. 591-601.
19. Пэ, S., "сейсмические характеристики натурных железобетонных колонн," Управление гражданской, архитектурной и инженерной экологии, Университет штата Техас в Остине, Остин, Техас, декабрь 2005, 312 с.
20. Чен, WWL, "The Ultimate прочностных и деформационных петель в железобетонных рамочных" Журнал конкретных исследований, т. 7, № 21, 1955, с. 121-132.
21. Совместное ACI-ASCE Комитет 428, "Отчет о ходе кодекса пунктами для предельных Дизайн", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 65, № 9, сентябрь 1968, с. 713-715.
22. Soesianawati, MT; Парк, R.; и Пристли, MJN, "Limited Дизайн пластичность железобетонных колонн," Научно-исследовательский доклад 86-10, Департамент строительства, Университет Кентербери, Крайстчерч, Новая Зеландия, март 1986, 208 стр. .
23. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2005, 430 с.
24. Alsiwat, JM, и Saatcioglu, М., "Укрепление Анкоридж Купон по Монотонные Загрузка" Журнал строительной техники, ASCE, В. 118, № 9, сентябрь 1992, с. 2421-2438.
25. Lehman, DE, а Мол, ДП, "Сейсмическая Выполнение Ну-замкнутых железобетонные колонны моста," равный Доклад 1998-01, Инженерного колледжа Калифорнийского университета, Беркли, Калифорния, декабрь 2000, 286 с.
Входящие в состав МСА Sungjin Bae является Инженер по Bechtel Corporation, Фредерик, штат Мэриленд. Он получил степень бакалавра и магистра в Университете Ханьян, Сеул, Корея, и степень доктора философии в Университете штата Техас в Остине, Остин, штат Техас. Он является членом комитета ACI 209, ползучести и усадки бетона и совместной ACI-ASCE Комитет 441, железобетонных колонн. Его исследовательские интересы включают поведение железобетонные колонны подвергались комбинированной осевой нагрузки и изгиб, испытания крупных железобетонных колонн и производительность проектирования на основе конкретных столбцов.
Входящие в состав МСА Огузханского Байрак является адъюнкт-профессором гражданского, архитектурных и экологических технологий в университете штата Техас в Остине, Austin, TX, а также членом Клайд Е. профессора Ли наделена. Он является председателем Совместной ACI-ASCE Комитет 441, железобетонные колонны, член комитетов МСА 341, сейсмостойкость железобетонных мостов; E803, факультет сети Координационного комитета и совместных ACI-ASCE Комитет 445, сдвига и кручения.