Углерод из армированных волокном полимерные предварительно напряженного Призмы в качестве подкрепления в сплошных бетонных T-Балки
Эта статья описывает поведение два пролета непрерывного конкретные T балка усилена углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика) из предварительно напряженного железобетона призмы (РСР) на обслуживание и окончательным. Companion стали и армированного углепластика пучков были протестированы для сравнения и оценки влияния на усиление пучка поведения. призмы высокопрочного бетона были концентрически предварительно напряженного одного бара углепластика и используется в качестве основной арматуры в этих лучей. Теоретический анализ показал превосходные характеристики PCP-армированные пучков до растрескивания призм и выше вязкость, чем усиленного углепластика пучков на конечной. Результаты испытаний подтвердили, что до растрескивания призмы, PCP-армированные пучков имели сопоставимые отклонения со стальными усилить балки, в то время как отклонения в усиленного углепластика пучков в 2,5 раза больше. PCP-армированные пучками выставлены узкой ширины трещины до растрескивания призм. На конечной, армированного пучков показали высокие пластичность и перераспределение момента следует PCP-и углепластика армированного пучков ..
Ключевые слова: углеродные волокна армированной полимерной; растрескиванию; отклонения; пластичность; высокопрочного бетона; момент перераспределения; из предварительно напряженного железобетона.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Несмотря на то, высокой прочностью на растяжение, большинство из армированных волокном полимера (FRP) материалов страдают от сравнительно низкого модуля упругости по сравнению со сталью. В связи с этим низкий модуль, когда FRP железобетонных изгиб трещины членов, нейтральной оси резко сдвиги в разделе, приводит к уменьшению жесткости. Это сопровождается увеличением прогибов и ширины трещин при эксплуатационном условиях нагрузки, если не хватает укрепление предоставляется. Размещение дополнительных баров FRP в разделе удовлетворять критериям работоспособности, однако, не является экономически эффективным. Кроме того, с помощью высших армирования в этом разделе, высокий предел прочности этих материалов не могут быть использованы в дизайне.
FRP из предварительно напряженного железобетона призм баров небольшого сечения сделал с высокопрочного бетона и концентрически pretensioned одним бар FRP. Из-за эффекта предварительного напряжения, когда из предварительно напряженного железобетона призмы (РСР) используются в качестве подкрепления, улучшение служебной нагрузки на поведение конкретных PCPreinforced не ожидается. Сталь предварительного напряжения PCPs были использованы на протяжении последних 40 лет трещины контроль1-4 и арматуры в опертой и непрерывного beams.5-6 Недавние исследования проводились на steelprestressed призмы просто поддерживается, высокой прочности бетона прямоугольных балок и непрерывных T- пучков ,7-8 в то время как углерод FRP (углепластика)-преднапряженных призмы были использованы в качестве подкрепления в опертой beams.9 GFRPprestressed призмы были использованы в качестве ленты из стали, свободной мост decks.10 Предыдущие исследования сообщили меньшее отклонение и растрескивание на эксплуатационные нагрузки в сравнении с традиционными армированные балки, в то время как предел прочности сопоставима. Поведение FRP-PCP-армированные неразрезных балок, однако, не был изучен на сегодняшний день.
Таким образом, этот документ будет исследовать поведение углепластика-PCP-армированные непрерывных T-балок под обслуживание и предельной нагрузки. Основной упор будет сделан на прогиб и растрескивания при сервисном обслуживании и перераспределение момента на конечной ..
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В данной работе, возможность использования 50 х 50 мм (2 х 2 дюйма) FRP-лечащего врача в качестве подкрепления будут исследованы в качестве альтернативного решения проблемы обслуживания FRP-монолитного железобетона. Дизайн использованием FRP-ПКП улучшает поведение в изгибных членов, а это уменьшает количество FRP, необходимые для конечной сопротивления. Потому что это предварительно напряженных FRP, больший процент своего предела прочности используется на конечной. В некоторых приложениях, то это может привести к созданию более эффективной и экономичной конструкции.
Программа испытаний
Углепластика из предварительно напряженного железобетона призмы
На рисунке 1 показан типичный геометрии предварительно напряженных призму, которая была использована в этом экспериментальные исследования. Призмы были 50 х 50 мм (2 х 2 дюйма) в поперечном сечении и 2,5 м (8,2 футов) в длину. Высокопрочный бетон с пределом прочности при сжатии 140 МПа (20,3 КСИ) и прочности на растяжение 7,1 МПа (1,0 KSI) был использован для приведения призм. Призмы были концентрически предварительно напряженного 8 мм (0,32 дюйма) диаметр одного бара углепластика. По словам производителя, предел прочности при растяжении этот бар был 2550 МПа (370 КСИ) с модулем упругости 147 ГПа (21315 КСИ) и предельной деформации до 1,8%.
Преднапрягающей силы в угоне 40,0 кН (9,0 KIPS), что почти 32% от конечной потенциала бар. Эффективной силы предварительного натяжения 36,0 кН (8,1 KIPS) во время литья балок, который показывает 10% потерь предварительного напряжения за счет упругих сокращения, релаксация, ползучесть и усадку. Призмы влажной вылечить все время, пока размещение в пучках.
Максимальная применимых напрягаемой нагрузку на призмы ограничен из-за эффекта Хойер, который клиновидного расширения преднапрягающей пряди в зоне крепления после предварительного напряжения освобождения. Это расширение причин радиального сжатия от конкретных окружающих бар и, следовательно, напряженности в перпендикулярном (окружной) направлении. Это напряжение сил, если достаточно высока, может приводить к расщеплению трещины по всему бару и потери предварительного напряжения. Этот максимум применимых стресс может быть рассчитана по формуле. (1) 11
... (1)
где [функция] ^ югу T ^ является конкретным прочность на растяжение, коэффициент Пуассона-бар, E ^ югу T [функция] RP ^ поперечный модуль упругости бар, ] RP ^-модуль упругости бар. Коэффициент
Учитывая механических свойств панели углепластика и высокопрочного бетона, которые были использованы, максимальная применимых предварительное напряжение в эти призмы может быть рассчитана равна 42,0 кН (9,5 KIPS), или 35% от конечной потенциала бар углепластика. Ниже уровня предварительного напряжения максимально был использован, потому что другие эффекты, которые также приводят к поперечной расширения, таких, как изменение температуры, были рассмотрены.
Испытательные образцы
В общей сложности шесть непрерывных конкретные T балки были протестированы в соответствии монотонной нагрузки до отказа. Два луча были укреплены стальными (ST балки), два пучка, были укреплены углепластика (углепластика пучки), и два луча были усилены с ПКП (РСР пучков). Два луча, в каждом наборе были идентичными. Таблица 1 представляет собой усиление детали балки. Все пучков имели ту же геометрию, и они были созданы для того же конечной момент сил сопротивления. Цифры 2 и 3 сечений пучков на поддержку центра и повышение для всех пучков, соответственно. Все пучков были две равные ясно пролетов 2,85 м (9,35 м). Эффективная глубина для всех пучков 300 мм (12 дюйма). ST пучков под усиленный над центром поддержки, а другие четыре луча чрезмерно усилены. Следует отметить, что почти на 50% меньше арматуры, лечащий врач пучков имели ту же конечную момент сил сопротивления, как углепластика пучков. Это может быть связано с тем, что большинство растягивающих потенциала баров был использован в ХПП пучков из-за предварительного напряжения.
Балки были соответствующим образом усилены для сдвига с помощью U-формы 10М (№ 3) стальные стремена с 100 мм (4 дюйма) расстояние между нагрузкой точек и 200 мм (8 дюймов) расстояние в другом месте ..
Материалы
Все пучков было подано нормальный бетон заказать у местного приготовления смесей с максимальной совокупный размер 12 мм (0,5 дюйма). Испытаний на сжатие цилиндры показали, что во время тестирования, прочность бетона на ST пучков достигнуто 47,0 МПа (6,8 КСИ), в то время было 33,0 МПа (4,8 КСИ) для углепластика лучи, и 39,0 МПа (5,7 КСИ) для ПКП пучков. Чем выше прочность на сжатие бетона в ST лучи не оказывают существенное влияние на конечную мощность нагрузки, так как отказ от этих лучей определяется путем выделения из стали.
Арматуры с текучести 460 МПа (66,7 КСИ) и средний модуль упругости 190 ГПа (27550 КСИ) были использованы в качестве подкрепления в основных ST балок и арматуры в сжатия углепластика и ВН пучков. Углепластика баров 9 мм (0,36 дюйма) в диаметре были использованы в качестве подкрепления в углепластика пучков. По словам производителя, предел прочности при растяжении этих баров был 2068 МПа (300 KSI), а модуль упругости 124 ГПа (18000 KSI).
Изготовление и приборы
Все пучков были отлиты в пар и испытаны в университете тяжелых лаборатории Манитобы структур. В общей сложности 12 электрических тензометров сопротивления были размещены по обе растяжение и сжатие подкрепление в центр технической поддержки, загрузить точек и midspans. Тензометры были использованы для мониторинга деформации в ходе испытания, а затем рассчитать момент кривизны диаграммы для каждого луча. Три Пи-датчиков также были помещены на бетонную поверхность 75, 150 и 275 мм (3, 6 и 11 дюймов) сверху на разделы по поддержке центра и нагрузки точек. Пи-датчиков были использованы для расчета ширины трещин и контроля напряжения в бетоне.
Для измерения отклонения в общей сложности шесть линейных преобразователей перемещения переменной (LVDTs) были поставлены под нагрузку точках и на midspans. LVDTs были размещены по обе стороны бревна контролировать возможные вращения пучка в ходе испытания. Динамометр был помещен под каждым поддержки для измерения опорных реакций. Измерения позднее были использованы для расчета момента в каждом сечении и объем перераспределения момента на конечной. Рисунок 4 показывает, приборов и схема нагрузки для всех пучков.
Порядок заряжания
Балки были протестированы с использованием серво-гидравлических испытаний машины. Нагрузки от привода был преобразован в twopoint нагрузок на 0,95 м (3,1 м) из центра поддержки с помощью пучка стали распространитель. Нагрузка была применена монотонно до отказа. Перемещение контроля загрузки была выбрана по ставке 0,5 мм / мин (0,02 дюйма в минуту). Идет загрузка была приостановлена, в ходе испытания после раскрытия трещин и до 90% от предельной нагрузки для измерения ширины трещины. Ручные освещенной микроскопа с точностью до 0,1 мм (0,004 дюйма) был использован для измерения ширины трещин.
TEST РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Есть два заметных крекинга этапах лечащий врач балки: 1) при конкретных пучка трещины, и 2) когда призмы трещины. Чтобы воспользоваться преимуществами предварительного напряжения, балки должны быть разработаны таким образом, призм трещины на высокую нагрузку, чем крекинга нагрузки пучка и, желательно даже выше, чем полезной нагрузки. Таблица 2 показывает, теоретические и экспериментальные крекинга момент M ^ о ^ к югу, и окончательный момент сопротивления, M ^ ^ к югу прошлого месяца, для всех пучков, а также растрескивание момент для призм в ХПП балки, M ^ SUP P ^ ^ к югу о ^.
Балки были проанализированы на основе деформации совместимости. Фактические механических свойств материалов были учтены при теоретическом анализе. Конечная момент сопротивления над центром поддержки и в середине пролета почти одинакова для всех типов пучка. Растрескивание бетона момент рассчитывается на основе преобразованных сечения свойствами и, как видно из таблицы 2, это почти то же во всех пучков. Видно, однако, что призмы трещины на гораздо более высокой нагрузки за счет эффекта предварительного напряжения. Это улучшает поведение ПКП пучков на служебной нагрузки, когда призм не треснут, потому что, из-за предварительное напряжение в призмы, лучи не показывают никаких признаков трещин до трещины призм.
Измеренные значения в Таблице 2, в разумных пределах от 5 до 10% разницы с теоретическим расчетом, за исключением последнего, СТ пучков в центр технической поддержки, конечной момент углепластика пучков точка нагрузки, и растрескивание момент призм. Причина выше последнего, ST пучков в центр технической поддержки можно объяснить главным образом деформационного упрочнения арматуры. Причина нижней конечной момента в середине пролета FRP пучков из-за относительно слабой сечение в середине пролета в этих пучков, вызванных момент быть перераспределены из середине пролета по направлению к центру поддержки после растрескивание бетона и на протяжении всего испытания. Такое перераспределение привело к значительному сокращению момент в разделе в середине пролета на конечной. Крекинга момент призм также немного больше, чем прогнозировалось. Причина может быть связано с тем, что в анализе, средняя нагрузка крекинга призму считается 51 кН (11,5 KIPS), тогда как испытания на растяжение призм показали, что некоторые из призмы были крекинга нагрузка выше, чем 56 кН (12,6 KIPS) ..
Момент кривизны поведение
На рисунках 5 и 6 показывают теоретические и экспериментальные момент кривизны схема разделов над центром поддержки и точка приложения нагрузки, соответственно, для всех испытуемых балок. Пунктирные линии представляют собой теоретический анализ, в то время как экспериментальные результаты представлены сплошными линиями. Как видно из рис. 5, что хорошо согласуется между расчетными и экспериментальными результатами. Теоретических диаграмм были получены с помощью анализа деформации совместимости. Экспериментальных диаграмм момент кривизны были получены с использованием Пи-датчик и тензометрических данных в центр технической поддержки. Изгибной жесткости армированного разделе существенно не изменяется после раскрытия трещин до конкретных дает стальной арматуры. Поскольку ST пучков недостаточно укреплены, после появления стали уступая они подвергаются большой пластической деформации до отказа. Это обеспечивает неупругого деформирования пластичных поведение сечения. С другой стороны, углепластика пучки теряют жесткость значительно после растрескивание бетона, которые, следовательно, вызывает большие отклонения и более широкие трещины.
Момент кривизны для углепластика пучков остается практически линейной после раскрытия трещин, а значит наиболее упругой деформации и, следовательно, nonductile поведение является ожидаемым. Поскольку раздел overreinforced, однако, неупругое поведение конкретных близко к нелинейности причины отказов в момент кривизны диаграммы при конечной. Это неупругого деформирования производит некоторые пластичности в углепластика на усиленный пучков вблизи провал ..
Изменение жесткости ПХФ пучков незначительным после растрескивание бетона. Это связано с тем, что предварительно напряженных призм не трещины на данном этапе загрузки. Таким образом, момент инерции раздел, близкой к пучка без трещин. После трещины призм, однако, жесткость ПКП пучков существенно уменьшается. Поведения ПКП пучков становится аналогична углепластика пучков, поскольку призм имеют трещины на данном этапе. Чем выше жесткость ПКП пучков до растрескивания призмы приводит к менее отклонения и узкие трещины в служебной нагрузки. Momentcurvature диаграмму пучков ПКП остается выше, чем углепластика пучков до разрушения. Это означает, что лечащий врач лучи способны поглощать больше энергии, чем углепластика пучков до отказа, и вести себя более пластичным образом на конечной.
На момент нагрузки, то же поведение и характеристики можно наблюдать за минуту кривизны как по разделу над центром поддержки, как видно из рис. 6. Из-за существования стальной арматуры в середине пролета во всех лучей, однако, все момента кривизны диаграммы трилинейной с изменением склонов растрескивание бетона и уступая стали в ST и углепластика пучков и растрескивания призм и уступая стали в ПКП пучков. Следует отметить, что в связи с неспособностью тензорезисторов при больших деформациях данные не были доступны для лечащего врача пучков на момент выше уровня 57,0 кН? М (42,04 kip.ft).
Нагрузки отклонения поведения
Рисунок 7 показывает отклонение всех балок под нагрузкой точки. ST пучков было три отличительные склонах с изменением жесткости на растрескивание бетона и стали уступая, а углепластика пучков выставлены билинейных поведение с изменением жесткости только на растрескивание бетона. ПКП пучков с другой стороны, показали существенно поведение билинейной с изменением жесткости только в призме трещин. Изменение наклона после растрескивание бетона незначительным. ПКП пучков показать мере отклонения до растрескивания призмы на 40% от предельной нагрузки. На 50% от их предельной нагрузки, отклонения были сопоставимы по ST и лечащего врача лучей, в то время было 2,5 раза больше, углепластика пучков. Большие отклонения углепластика пучков по сравнению с ST и лечащего врача пучков после растрескивание бетона в течение всего испытания ясно видно из графика на рис. 7.
Потому что предельная нагрузка для ST пучков выше на уровень нагрузки, соответствующей 40% от предельной нагрузки, PCP пучков до сих пор показывают меньшие отклонения. Прогиб, однако, немного больше в ХПП пучков, чем у ST пучков, когда нагрузка достигает 50% от предельной нагрузки ST пучков. Таким образом, объем полезной нагрузки в ХПП пучков должна быть ограничена нагрузка крекинга призм или чуть выше, что для предотвращения больших прогибов и трещин на широкий сервис. Как уже упоминалось ранее, однако, растрескивание нагрузки призмы непосредственно связана с напрягаемой уровне и прочности бетона. Учитывая призм, используемых в это расследование, полезная нагрузка может быть ограничено с 40 до 50% от предельной нагрузки.
Крекинг поведение
Крекинг начали в интернете в секции рядом с нагрузкой точек. Вскоре после начала трещин в фланец разделов близко к центру поддержки. Они пересекли целый раздел в воротник и начал расти медленно направился в центр технической поддержки. Трещины в середине пролета и нагрузки точки разделы первоначально были вертикальные, но, как нагрузка возросла, они склоняются к точке нагрузки. На предельной нагрузки, углепластика пучков имел наименьшее количество широкий трещин следует РСР и ST пучков. Трещины были волос в ХПП пучков до растрескивания призмы, и они не выйти за пределы призмы уровне. Когда призмы трещины, однако, трещины расширились быстрыми темпами и увеличился по отношению к зоне компрессии быстро. Если
ПКП пучков используются на практике, это начало больших ширины трещины могут служить свидетельством того, что структурные элементы подвергаются чрезмерным нагрузкам. Существует нет такого указания для FRP пучков. На рисунке 8 показана схема крекинга над центром поддержки при нагрузке близко к провалу всех пучков. ПКП пучков имели узкие трещины до растрескивания призмы примерно 40% от предельной нагрузки. Максимальная ширина трещины в углепластика пучков четыре раза шире, на 50% предельной нагрузки по сравнению с ST балки, в то время как в 2,5 раза шире, чем у лечащего врача пучков на том же уровне нагрузки. Рисунок 9 показывает, максимальная ширина трещины в центр технической поддержки для всех пучков. Пунктирные линии представляют собой показания ручной микроскоп в ходе испытаний при Pi колеи чтения изображены сплошными линиями. В ходе испытания как лечащий врач пучков, один из трещины прошли насквозь базы верхней Pi калибра над центром поддержки и отдельные Пи-колеи от поверхности балки при нагрузке около 350 кН (78,8 KIPS) и , следовательно, никаких дополнительных показаний не имеется.
Предельная нагрузка и способы отказа
В таблице 3 приведены расчетные и экспериментальные предельными нагрузками на все пучки вместе с режима отказа каждого луча. Ultimate деформации сжатия от 0,0035 и 0,0030, были использованы для расчета предельной нагрузки в соответствии с действующим код provisions12 и номер 13, соответственно. Поскольку обе углепластика и ВН пучков над усиленного углепластика и укрепление не разрыва при конечной, принятие нижней конечной деформации сжатия для бетона дает снижение предельной нагрузки провал. Изменение предельной деформации от 0,003 до 0,0035, однако, увеличивает разрушающая нагрузка только 3 до 4% в углепластика и ВН пучков, соответственно. Предельной деформации оказалась между 0,0043 и 0,0045 для ST пучков, а также между 0,0036 и 0,0038 для углепластика пучков. Луч PCP-1, не по основному лечащему врачу разрыва и максимальной деформации сжатия в момент неудача 0,0034. Луч PCP-2 не на сжатие и предельной деформации в конкретных достигнутых 0,0038. Высшее конечной деформации сжатия бетона в ST пучков арматуры вынуждены пройти упрочнения о чем свидетельствуют показания тензометрических.
Отказа всех пучков была начата над центром поддержки путем дробления бетона в зоне сжатия. ST пучков неудачу в напряженности, когда стальной арматуры дали до дробления бетона и, следовательно, выше прочности на сжатие бетон не имеют существенного влияния на результаты тестов. Углепластика пучков удалось при сжатии при разработке конкретных раздавлены в лицо сжатия пучка. Штамм чтения из баров показало, что лишь 40% прочности на растяжение потенциала углепластика пучков используются. Отказ пучка PCP-1 был довольно неожиданный, поскольку штамм чтения показали, что он был близок к сбалансированному провал. Считается, что бедные укладки бетона вокруг верхней призмы, что вызвало небольшой пустот вокруг одной из призм является причиной для отказа этой напряженности. Следует отметить, что эти пустоты были отремонтированы до начала испытаний. Луч PCP-2 не на сжатие, тогда как 90% прочности на растяжение потенциала баров углепластика был исчерпан. Таблица 4 показывает, какой процент от предельной деформации в стержнях в связи с тем для углепластика и ВН пучков.
Все три призмы в ХПП балок и только два бара в углепластика пучков приборами с тензодатчиков. Показания четко показать эффективность проектирования пучка лечащего врача, так как в этих пучков, увеличились трещины после призмы крекинга показывает достаточно заблаговременно до отказа. Этот проект может считаться приемлемым с точки зрения безопасности ..
Немного трещин связи наблюдались при загрузке уровней, близких к конечной во всех пучков в местах, максимально положительные и отрицательные моменты. Нет скольжения, однако, наблюдается между арматурой и бетоном в любом из лучей.
Пластичность и перераспределение момента
Армированные сталью, пучки претерпевают значительные суммы неупругой деформации до разрушения, когда они underreinforced. Это обусловлено главным образом податливость стальной арматуры до отказа. Таким образом, они обладают пластичного поведения на конечной и непрерывной пучки могут перераспределить значительную момент. С другой стороны, FRP материалы ведут себя упруго до разрушения и, следовательно, регулярно FRP усиленного пучка не показывает значительное количество пластичности, если раздел на усиленный значительно выше сбалансированное соотношение подкрепления. В этом случае полу-пластичного поведение может наблюдаться в основном за счет неупругого поведения конкретного до отказа.
Потому что FRP материалы не свидетельствуют о текучести, традиционное определение пластичности индекса, который представляет собой отношение деформации в конечной этого на выход, не могут быть использованы. Таким образом, новое определение пластичности индекса можно отнести как к стали и FRP армированные секции было предложено в номер 14
... (2)
где E ^ ^ к югу малыш полная энергия, вычисляется как площадь под нагрузки и деформации кривой до разрушающая нагрузка, и E ^ ^ суб-эль является упругой энергии, которая является частью общей энергии (рис. 10) . Взвешенный склоне разгрузки части нагрузки и деформации, кривая S впоследствии изменение путем введения коэффициентов для учета модуля упругости и прочности, а также укрепление к ответственности за сбоев, стремя типа и смягчение concrete.15 Таблица 5 показывает, пластичность индекс исчисляется с момента кривизны графиков для экспериментальных пучков на основе этих определений.
Как видно из таблицы 5, что ST пучков наблюдается самый высокий индекс вязкости следует РСР и углепластика пучков. Чем выше индекс вязкости, тем выше момент перераспределения на конечной. На рисунке 11 показано перераспределением момента на протяжении всего испытания для всех пучков. Чтения от нагрузки клетки были использованы для расчета момента в каждом сечении в ходе испытания. Результаты анализа упругих также показаны на графике.
Рисунок 11 показывает, что жесткость в ST пучков снизился на первом в середине пролета и нагрузки в связи с точки растрескивание бетона. На данном этапе момент была перераспределена из середине пролета по направлению к центру поддержки, в результате чего данный момент над центром поддержки, которая будет больше, чем от теории упругости. При дальнейшей загрузке, это перераспределение остановлен из-за трещин в разделе по поддержке центра и изменения жесткости в этом разделе. На данном этапе, как в момент сечения следовал теории упругости. При нагрузках близких к пределу, уступая стальной арматуры и дробление конкретные над центром поддержки вызвало значительное снижение жесткости в этом разделе. Таким образом, перераспределение момент было отменено из центра поддержки к середине пролета и когда вращательных потенциала пластического шарнира в центр технической поддержки был исчерпан, луч не удалось.
Углепластика пучков показало, что подобное поведение не до нагрузки уровнях, близких к конечной. Гораздо меньше момент, однако, были перераспределены от центра в сторону поддержки в середине пролета до отказа. Большая часть этого перераспределение происходит от неупругого поведения бетона в более усиленного сечения.
Перераспределение момента в ПКП пучков была несколько иной. Жесткость была снижена на первом разделе над центром поддержки вследствие растрескивания призм и момент были перераспределены из этого раздела к разделу в середине пролета. При дальнейшем увеличении нагрузки и растрескивания призм в середине пролета, жесткость раздел на середине пролета существенно сократилось до такой степени, что перераспределение момент было отменено из середине пролета по направлению к центру поддержки. До отказа, дальнейшее снижение жесткости по центру поддержки за счет дробления бетона, вызванное более перераспределения момента в середине пролета в сторону, пока луч не удалось.
Момент перераспределения в ST пучков, оказалось 15,8%, в то время было 3,8% для углепластика балок и 6,4% для лечащего врача пучков. Эта сумма перераспределения был рассчитан путем измерения изменения момент с начала неупругого поведения в пучках (уступая из стали или дробления конкретных над центром поддержки) фактическая нагрузка провал. Ни один из пучков показали полное перераспределение момента и крах механизм не был сформирован. На рисунке 12 показана процентов момент перераспределения над центром поддержки на конечной во всех пучков.
ВЫВОДЫ
В общей сложности шесть два пролета непрерывного конкретные T балки усиленный стальной, углепластика, и лечащий врач были отлиты и испытываться в соответствии две точки нагрузки. Следующие выводы можно сделать на основе теоретического анализа и экспериментальных результатов:
1. Теоретический анализ и экспериментальные программы, показали, что с той же конечной момент сопротивления, эффективность ПКП лучей лучше, чем углепластика пучков на обслуживание и конечная и сравнимы и даже лучше, чем ST пучков на обслуживании;
2. Момент кривизны отношений в ХПП пучков существенно билинейной. Штамм результатов анализа совместимости находятся в хорошем согласии с результатами эксперимента для всех испытуемых балок. Жесткость в ПКП пучков не меняется после растрескивания конкретные до призмы трещины на высокую нагрузку. После растрескивания призм, поведение ПКП пучков становится аналогична углепластика лучей;
3. Высшего уровня в напрягаемой призм увеличивает призму крекинга нагрузки и улучшает поведение балки при условии эксплуатации нагрузки. Максимальная применимых предварительное напряжение в призму, однако, ограничен из-за эффекта Хойер;
4. ПКП пучков показал наименьшее количество отклонения среди всех пучков до растрескивания призм. На 50% от предельной нагрузки, отклонения были сопоставимы между ST и лечащего врача лучей, в то время было 2,5 раза больше, углепластика пучков. После призму крекинга, ST пучков опытных меньшие прогибы, чем лечащий врач пучков. Отклонение в ПКП балок меньше, чем в углепластика пучков на протяжении всего теста;
5. До растрескивания призмы (по 40% от предельной нагрузки лечащий врач балок), PCP пучков были узенькие щелки среди всех пучков. Трещины были волос и не выращивали прошлом призму уровне. После растрескивания призм, однако, трещины расширить быстрыми темпами и быстро рос по отношению к зоне компрессии;
6. Служба уровни нагрузки в ХПП пучков должны быть ограничены до растрескивания нагрузки призм или чуть выше, что для предотвращения больших прогибов и широкие трещины на обслуживание;
7. ST пучков выставлены 15,8% перераспределение момента до отказа затем лечащий врач пучков с 6,4% и углепластика пучков с 3,8% момента перераспределения. Непрерывная ПКП пучков также вели себя более пластичным образом, чем непрерывная углепластика пучков до отказа;
8. ПКП пучков использовали 50% меньше по сравнению с подкрепление углепластика пучков. Таким образом, с учетом высокой стоимости материалов FRP, дизайн использованием ПКП в качестве подкрепления может, в некоторых приложениях, снизить стоимость производства, а это обеспечивает отличную производительность обслуживания;
9. На предельной нагрузки, среднее напряжение FRP в ХПП пучков был равен 90% от конечной деформации стержня углепластика, а в FRP балки, среднее напряжение было только 40% от предельной деформации стержня углепластика до отказа, а также
10. Начала призму растрескивания могут быть использованы в дизайне, как указание чрезмерной нагрузки на элементы конструкции и предупреждение о возможности провала. Запас прочности будет зависеть от уровня предварительное напряжение в призм. Экономические FRP конструкции будет возможно, если этот подход используется в дизайне.
Авторы
Авторы выражают благодарность СЕНТИ за финансовую поддержку и Lafarge и Канады за помощью литья предварительно напряженных призм и развивающихся высокопрочных дизайн бетонной смеси. Техническая поддержка в Университете Манитобы тяжелых лаборатории структуры персонала и Г. Фогель также в значительной степени признал.
Нотация
с = бетона
D = прутка диаметром
E ^ к югу с = конкретного модуля упругости
E ^ суб-эль = упругой энергии
E ^ к югу [функция] тр = модуль упругости FRP
E ^ югу T [функция] тр = FRP поперечной модуль упругости
E ^ югу малыш = полная энергия
[Функция] ^ югу т = конкретные прочности на растяжение
M ^ югу кр = пучка крекинга момент
M ^ SUP P ^ ^ к югу кр = призму крекинга момент
M ^ югу прошлого месяца = конечный момент
P ^ югу кал = расчетная нагрузка
P ^ югу ехр = экспериментальные нагрузки
P ^ югу прошлого месяца = предельной нагрузки
Ссылки
1. Михайлов О.В., "Недавние исследования в области действий Неударные Бетон в составных структур", бумаги 7, третий съезд FIP, Берлин, Германия, 1958, с. 51-65.
2. Dycherhoff и Уидман Kommandigesellschaft ", бетонного покрытия с предварительно напряженного железобетона бары в качестве подкрепления", СПС иностранных Литературоведение, № 442, 1959, Мюнхен, Германия, 1963, 19 с.
3. Хопп, A., "массового производства предварительно напряженных Вспомогательные Участники" PCI Journal, октябрь 1963, с. 44-46.
4. Хансон, NW, "предварительно напряженного железобетона Призмы в качестве подкрепления для Crack контроле", PCI Journal, V. 14, № 4, 1969, с. 14-31.
5. Бишара, AG, и Алмейда, FN, "бетонных балок с напрягаемой арматуры," Структурные Journal, ASCE, V. 96, № ST7, 1970, с. 1445-1460.
6. Бишара А.Г., Мейсон, GE и Алмейда, FN, "неразрезных балок с напрягаемой арматуры," Структурные Journal, ASCE, В. 97, № ST9, 1971, с. 2261-2275.
7. Chen, B., и Nawy, например, "Структурные Поведение Оценка высокопрочных бетонных балок, предварительно напряженного железобетона с использованием призм Волоконно-оптические датчики", ACI Структурные Journal, В. 91, № 6, ноябрь-декабрь 1994, с. 708-718.
8. Nawy, EG, и Чэнь, B., "Поведение деформационных высокопроизводительных бетонных непрерывного составных балок предварительно напряженного железобетона с призмы и подготавливается с брэгговской решетки Волоконно-оптические датчики", ACI Структурные Journal, В. 95, № 1, январь-февраль . 1998, с. 51-60.
9. Швецова, Д. и Razaqpur А.Г., "Поведение при изгибе балок Усиленный углерода из армированных волокном полимера (углепластика) предварительно напряженных Призмы", ACI Структурные Journal, В. 97, № 5, сентябрь-октябрь 2000, с. 731-738.
10. Banthia, V.; муфтий А.А., Швецова, D.; и Бахт, B., "Поперечные конфайнмента палубных плит на бетонные Ленты", Труды 6-й Международный симпозиум по армированных волокном полимерные Арматура железобетонных конструкций, FRPRCS-6 , 2003, Сингапур, с. 945-954.
11. Тимошенко С. П., Гудьер, JN, теории упругости, третье издание, McGraw Hill, Нью-Йорк, 1969, 567 с.
12. Канадская ассоциация стандартов, "Проектирование железобетонных конструкций", CSA A23.3-04, Mississauga, ON, Канада, 2004, 358 с.
13. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 443 с.
14. Нееман, AE, и Чен, С. М., "Структурные Пластичность бетона Предварительно напряженные балки с FRP сухожилия," Труды 1995 2-й Международный симпозиум RILEM, FRPRCS-2, 1995, Гент, Бельгия, с. 379-386.
15. Грейс, Ньюфаундленд; Солиман, АК; Абдель-Сайед, Г. и Салех, KR, "Поведение и пластичность простым и непрерывным FRP Железобетонная балка," Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 2, № 4, 1998 , с. 186-194.
Входящие в состав МСА Давуди Шахрияр является аспирант Университета Манитоба, Виннипег, MB, Канада, и инженера-конструктора на Читать Джонс Christoffersen ООО, Ванкувер, Британская Колумбия, Канада. Его исследовательские интересы включают армированных волокном полимеров в строительстве, высокопрочного бетона, структурная динамика, и сейсмостойкого строительства.
Входящие в состав МСА Дагмар Швецова является адъюнкт-профессор кафедры строительства в Университете Манитобы. Она защитила кандидатскую диссертацию из Карлтонского университета, Канада. Она является членом комитета ACI E803, факультет сети Координационного комитета. Ее исследовательские интересы включают работоспособности армированных и предварительно напряженного бетона, а также инновационных приложений из армированных волокном полимера в гражданском строительстве.
Catalin Георгиу является адъюнкт-профессор кафедры строительства в Университете Манитобы и работает Картер Смит архитекторов, Виннипег. Он получил степень доктора наук из Universite Шербрука, Шербрук, Квебек, Канада. Его исследовательские интересы включают композитные материалы, волоконно-оптических датчиков, а также структурных мониторинга здоровья населения.