Shear Испытания высокопрочных предварительно напряженного лампы-Ти-балок: Сильные стороны и ключевые Наблюдения
2006 и до AASHTO LRFD мост проектной документации ограничить цилиндрическая прочность на сжатие бетона 10 KSI (69 МПа) из-за отсутствия экспериментальных данных для обоснования использования высших бетонов прочности. Чтобы изучить 10 KSI (69 МПа), предел для сдвига дизайн, десять 52 футов (16 м) в длину и 73 дюйма (1,8 м) глубиной предварительно напряженных железобетонных балок моста нагрузки испытания на провал при сдвиге. Первичного переменных тестов прочности бетона, от 10 до 18 KSI (69 до 124 МПа); максимальное напряжение сдвига дизайн, от 0,7 до 2,5 KSI (от 5 до 17 МПа); нить детали крепления (прямые, несвязанных, и накинул), а также укрепление конец подробно (бар размер, интервал и уровень заключения). В общей сложности 20 тесты были проведены для оценки различных комбинаций из важнейших механизмов сопротивления сдвигу. По результатам этой и предыдущих исследований, использование LRFD Секционные Дизайн модели для конкретных преимуществ до 18 KSI (124 МПа) рекомендуется.
Ключевые слова: дизайн, высокопрочный бетон, предварительно напряженного железобетона; сдвига.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Использование высокопрочного бетона (HSC) позволяет предварительно напряженного железобетона части заданного размера для поддержки больших нагрузок и пролета на большие расстояния по сравнению с тем же литой заготовки с нормальной прочности бетона (NSC). Кроме того, повышенной надежности обычно ассоциируется с HSC увеличивает срок службы конструкций и снижает затраты на обслуживание. Бетоны с сжимающих сильных до 24 KSI (165 МПа) на коммерческой основе. Американская ассоциация государства дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц (AASHTO) и сопротивления нагрузки фактор Дизайн (LRFD) Спецификации, 1 однако, как правило, ограничивают цилиндра сжатия функции [^ силы к югу] 'с ^, которые могут быть использованы при проектировании в 10 KSI ( 69 МПа). Главной причиной этого ограничения в том, что многие существующие положения на основе практического опыта и очень мало данных, на которых эти положения основаны от результатов HSC испытания. Чтобы преодолеть этот барьер, Национальная академия наук организовала ряд проектов в рамках Национального шоссе совместной программы исследований (NCHRP), которая была направлена на разрешение использования конкретных преимуществ гораздо выше, чем 10 KSI (69 МПа).
Основные результаты проекта NCHRP 12-56, на котором были рассмотрены HSC пределах сдвига положения проектирования, приводятся в настоящем документе. Экспериментальные работы проекта 12-56 был начат в 2002 с использованием рисунков на основе второго издания LRFD характеристики с 2001 revisions.2.
LRFD характеристики требуют использования секционные модели дизайна, как основные процедуры для определения необходимого количества поперечной арматуры. Это секционные сдвига дизайн procedure3 была получена из модифицированного сжатия теория поля (MCFT), 4, который является всеобъемлющим поведенческие модели для прогнозирования сдвига ответ по диагонали трещины бетона. По сравнению с традиционной моделью дизайн сдвига AASHTO характеристики Standard (STD), 5 секционных модели конструкция обеспечивает напряжение основе соотношения для оценки вклада конкретных и вертикальной поперечной арматуры на срез, а также новые более высокие пределы для минимального сдвига укрепление и максимальная прочность на сдвиг конструкции. AASHTO Стандартные характеристики сдвига дизайн-макетов для армированных и предварительно напряженного бетона схожи с МСА 318-05.6
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью данной работы заключается в следующем: 1) представить мотивацию для этого исследования NCHRP, 2) обобщить информацию о экспериментов, проведенных на крупных сборных / предварительно напряженных производства композитных балок в рамках этого исследования; 3) представить выбранные ключевые замечания измеренным реакциям испытания балок и 4) сравнить сдвига сильные измеряется в тех испытаний, с сильными рассчитывается с использованием пяти различных методов проектирования сдвига. Результаты этой работы будут обеспечивать эффективные положения для использования HSC в проектной практике и тем самым улучшить дизайн и экономики страны? Ы инфраструктуры мостов.
Мотивация ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
Работы проекта 12-56 определены пять технических вопросов в связи с продлением характеристики LRFD к HSC, а именно:
1. Вклад конкретных V ^ с ^ к югу
В секционных модели проектирования, конкретный вклад в сопротивление сдвигу определяется растяжения, что акты перпендикулярно полю диагональных сжатия. Между трещин, эта напряженность несет растягивающие напряжения в бетоне, а на местах трещины, эта напряженность предполагается осуществляется путем сочетания местных увеличивается в укреплении и сдвига на берегах трещины. Сопротивление сдвигу скольжения на трещины лицо оценивается в зависимости от ширины трещины, бетона на сжатие, и максимальный размер с трещины, принятых в качестве основного среднего растяжения в бетоне раз трещины расстояния. Трещины расстояние считается 12 дюймов (300 мм) для членов с поперечной арматуры. Для продления сдвига положения, HSC, потенциальный интерес в том, что трещины в HSC, вероятно, будут более гладкими и более редкие, чем в НБК. Это может привести к уменьшению потенциала сдвига скольжения и, следовательно, меньше конкретный вклад в сопротивление сдвигу.
2. Вклад поперечной арматуры V югу ^ S ^
Кодекс практики по всему миру используют параллельные модели аккорд ферма для оценки вклада поперечной арматуры на сопротивление сдвигу. Вклад равен урожайность отдельных стремя, V ^ ^ к югу [функция] ^ югу уь раза больше, стремена пересечения диагональных области сжатия (D ^ к югу vcot ^ ( , где г ^ к югу V ^ является изгиб рычага или сдвига глубины, с это расстояние из стремян, и В секционных модели проектирования, Для HSC, точность LRFD основе значений
3. Минимальная поперечной арматуры
Минимальные требования усиление сдвига в спецификациях LRFD примерно на 50% больше, чем у ВБ и ACI 318 спецификаций. Никакой оценки существует, однако, до какой степени подкрепления подходит для HSC, где энергия, выделяющаяся при диагональных трещин гораздо больше, и трещины более плавной и широко расставленные, чем в НБК.
4. Максимальный сдвиг предела прочности
В ЗППП и ACI 318-05, максимальное усилие сдвига конструкция находится под контролем, ограничивающие вклад поперечной арматуры V югу ^ S ^ до 8 ... Ь к югу V ^ г ^ к югу V ^, где [функция ^ к югу] 'с ^ в пси единиц, или 0,67 ... Ь к югу V ^ г ^ к югу V ^, где [функция ^ к югу] 'с ^ в МПа. Напротив, в LRFD, максимальное напряжение, дизайн сдвига 0,25 [функция ^ к югу] 'с ^ а также вертикальной составляющей преднапрягающей стали. Отношение этих двух ограничений (LRFD / STD) увеличивается по мере увеличения конкретные силы, от 1,42, до 2,25, до 3,18 для железобетонных членов литой с 4, 10 и 20 KSI (28, 69 и 138 МПа) бетоны, соответственно. Таким образом, это было очень важно для расследования, если напряжение сдвига LRFD лимит подходит для проектирования конструкций HSC.
5. Обоснованность предположений, сделанных при выводе LRFD модели
Потому что LRFD характеристики получены в результате всестороннего поведенческие модели, они чаще применяются для структур, которые используют новые или более стойкие материалы. Потому что значительно меньше, практический опыт в использовании спецификаций LRFD и предположения, сделанные при выводе из секционных модель конструкции не может быть нецелесообразным для HSC, однако, есть отмеченные необходимо оценить эту методику для членов литой с HSC .
В данной работе ключевых замечаний от 20 сдвиговых испытаний, проведенных для изучения этих пяти технических вопросов.
Экспериментальная программа исследований
Чтобы определить, какие эксперименты были весьма полезными для расширения секционные модели дизайн HSC, большой экспериментальной базы сдвига существующих результатов были собраны и затем используются для изучения эффекта прочности бетона на безопасность существующего положения LRFD и распространить его на HSC. Эта база данных более чем 1000 членов описан в 5797 NCHRP Доклад, который представляет всю программу исследования и выводы по NCHRP проекта 12-56. Основываясь на результатах этого анализа, а также из рассмотрения HSC, где может быть наибольшей экономической выгоды, было решено провести испытания на сдвиг равномерной загрузке сборных / предварительно напряженных производства композитного бетона балок лампа-ти. Крупнейших балок, которые могут быть успешно протестирована, учитывая экономические и тестирования ресурсов, были балки 63 дюйма (1,6 м) глубиной, не включая палубу, и 52 футов (16 м) в длину. Эти балки были равномерно загружены производить треск моделей, а также расследовать поведение сдвига, для представителя режима нагружения, что имело бы место для структур на местах.
Программа испытаний приведены в табл 1 и детали арматуры для всех балок приведены на рис. 1 ..
Три основных переменных в программе испытаний, приведенные в 3 колонны, 4 и 5 таблицы 1 и были 1) указанного прочность бетона функции [о ^ к югу] 'с ^, с 10 по 18 KSI (69 до 124 МПа), 2) напряжение сдвига уровня дизайна в / [функция ^ к югу] 'с ^, для которых сумма поперечной арматуры варьировались от от 0,7 до 12 МПа) и 3) среднего параметра, который обычно ассоциируется с креплением условия для нитей, (стандарт прямой и кабального нитей, debonded нитей, и накинул нитей), дополнительное армирование нижнего напряженности, что за усиленного балки в прогиба (G4, G9 и G10), дополнительные продольной арматуры распределены по глубине балки в конце его (G3 и G4), а также крепления повышения стали спирали расположена в пределах передачи длина нити. Два других средних параметров замены из пруткового стремена с сварные арматуры (G5), а также вставки из алюминия пластины обычного угла наклонных крекинга чтобы оценить эффект устранения трения скольжения по наклонной трещины (G8) ..
Балки, предназначенный для оценки секционных модели дизайн полный спектр возможных моделей отказов можно ожидать в том числе урожайность и разрыва поперечной арматуры, дробление единого диагональных области сжатия, местные дробления выше поддержки до и после стремя, уступая, а неспособность Руководствуясь прядь скольжения. Все участники были призваны удовлетворить потребности LRFD спецификаций. 2 Колонны с 6 по 12 таблицы 1 списка значение поддержки и сдвига глубина D ^ к югу V ^ в точке x. Для генерации данных, необходимых для всесторонней оценки секционных модели дизайн, значительный экспериментальный и испытания материалов, в дополнение к балке тестирования, было проведено и балок широко настраивается. 7 испытаний материалов, включенных испытаний на сжатие, сплит цилиндра, модуль разрыва (MOR) испытания на растяжение.
Измеренные свойства материала во время тестирования приведены в таблице 2. Приборов на каждой балке ходе тестирования состояла более чем из 100 датчиков деформации на подкрепление, 24 преобразователей перемещения, вплоть до 48 бетонной поверхности датчиков деформации, а также использование распределенных систем измерения деформации. Потери предварительного напряжения с момента выпуска нитей до времени тестирования было измерено с помощью портативного датчика. Одна из систем измерения, используемых в испытаниях, предусмотренных х, у, г координаты около 100 точек сетки на поверхности веб-очень высокой точностью, чтобы напряжения и деформации распределения по глубине балки вблизи ее конца может быть оценку. Эта информация имела большое значение для понимания механизмов сопротивления сдвигу, оценки эффективности работы конце регионах, оценки углов диагональных сжатия, а также оценки точности LRFD, ЗППП и других сдвига спецификаций. Проект 12-56 окончательный доклад включает в себя подробные сведения о результатах предоставляемый приборов ..
Тест пучков были изготовлены в сборных / предварительно напряженного железобетона институт (PCI)-сертифицированный завод в Blackstone, штат Иллинойс, расположенный примерно в 100 милях (161 км), откуда лучи были испытаны в Университете Иллинойса. После размещения сборные балки в испытательной установке в университете, 10 дюймов (254 мм) глубиной по 42 дюйма (1,07 м) в ширину палубы плита была отлита на балке использованием бетона конструкции прочность на сжатие 5000 фунтов на квадратный дюйм ( 35 МПа). Это немного толще, чем обычно палубе была выбрана для получения нейтральной оси глубины прочности типичного члена в этой области.
Как показано на рис. 2, в общей сложности 44 гидравлических домкратов, были использованы для наложить равномерно распределенной нагрузкой на центральный 44 футов (13,4 м) от 50 футов (15,2 м) пролета балки. Существовали небольшие отклонения от этой нагрузки картина в некоторых тестах, как описано в NCHRP Доклад 579,7 подшипников поддержки балки устроены стальные пластины длиной 9 дюймов (229 мм) в направлении пролета. Линейного датчика перемещения переменной (LVDT) при центральном двойного действия измеряется гнездо расширения его поршень и серво-контроллер регулирует давление, регулирующих перемещение это гнездо, обеспечивая центральной точкой деформации контролируемых испытаний. В результате серии 12 многообразий, такое же давление было применено к другим разъемам вдоль пучка. Нагрузки на балку был увеличен с шагом до разрушения произошли в один конец. Этот конец был отремонтирован, укрепить, а затем балка была перезапущена до разрушения произошли на другом конце балки. Таким образом, как показано в колонке 2 таблицы 1, две результаты тестирования обычно можно получить от каждой балки тест ..
KEY себя наблюдение за поведением
Виды разрушения
Ключевыми факторами, которые приводят к провалу для каждого конца 10 испытательных балок приведены в таблице 3.
Расчетная величина значения, используемые в этих испытаний были выбраны отчасти, с тем чтобы изучить пробоя в различных механизмов устойчивости балки. Эти механизмы и мероприятия, которые могут привести провал включены: 1) общие стремя, уступая, 2) разрыв стремена, 3) нитей скольжения, 4) местные дробления конкретных вдоль линии диагональных сжатия, как это направляются на поддержку, 5) распределенных дробления через конкретные группы диагональных сжатия, или 6) сдвига скольжение вдоль трещины, или между веб-и нижней колбы.
Неудачи обычно происходило после комбинации событий. Рисунок 3 иллюстрирует некоторые сбои наблюдались в программу испытаний. На рис. 3 (а), окончательное состояние G5E Показано, в котором содержится лишь минимальный усиление сдвига и не уступая после общего, а затем разрыв поперечной арматуры (SR) вдоль критической диагональные трещины. На рис. 3 (б), типичная схема наклонного крекинга непосредственно до отказа показано на конец членов, направленных на поддержку среднего уровня напряжения сдвига. Номера в изображении измеряется напряженность в стремена (показано микродеформации), а также значения свидетельствуют о том, что группа из стремян полной мере дали до отказа. Рис 3 (с) иллюстрирует общее наблюдение, где до отказа, локализованных диагональных дробления произошло где диагональные сжатия направляются на поддержку. Рис 3 (г) иллюстрирует типичную и очень хрупкого окончательного отказов (SCF), которые были для членов, направленных на поддержку умеренных до высоких напряжений сдвига.
В нижней части веб-балки близко к поддержке удалось взрывной видимому, связано с горизонтальной провал напряжения сдвига вдоль соединения между веб-и нижний фланец. Рис 3 (е) иллюстрирует продольного скольжения сдвига, что произошло между нижней и веб-лампа для большинства балок на провал. Рис 3 (е) показывает, диагональные провал сжатия (LC), которые имели место по глубине G8E ..
Web-сдвиговых трещин и стремя штаммов
В дополнение к оценке потенциала балок и понимание их виды разрушения, состояние балок под нагрузкой уровень обслуживания был рассмотрен. Развитие сдвиговых трещин, является важным событием в жизни балки, как нагрузка на растрескивание определяет, когда поперечной арматуры, более подвержен коррозии и усталости, угол сдвига крекинга позволяет определить вклад поперечной арматуры.
В экспериментах, веб-сдвиговых трещин происходит между 33 и 87% от расчетной номинальной мощностью сдвига. Высокое значение 87% было для балки, содержащий только LRFD минимальный размер поперечной арматуры. Это значение на 87% могут быть проблему для некоторых владельцев, как он предполагает, что член может быть мало дополнительных возможностей за то, что причины веб-сдвиговых трещин. Низкое значение 33%, однако, скорее всего, еще большее беспокойство, как это означает, что веб-сдвиговых трещин может происходить в уровнях служебной нагрузки, снижая прочность членов и увеличения усталости проблем. Крекинг на этих низких процентах сдвига потенциала ожидается в члены дизайн LRFD для напряжения сдвига В качестве примера, состояние измеряется трещин в G4E на загрузку 53% от балки? С, рассчитанной номинальной мощности показана на рис. 4. G4E был разработан для критического напряжения сдвига 0,17 [функция ^ к югу] 'с ^.
В дополнение к прочности соображений, другая проблема с веб-сдвига растрескивание под нагрузкой уровень обслуживания можно усталостного разрушения стремена. Рисунок 5 показывает развитие напряжения в четырех тензорезисторов распределены по глубине одного стремени балки 3. Включить трещины диаграмма показывает трещины в G3 при нагрузке 18,83 KIPS / фут (275 кН / м), который был 49% от измеряемой сдвига потенциала. Тензометрических 3, который был ближайшим к месту крекинга, вскочил с близкой к нулю на выход напряжение, когда первый веб-сдвиговая трещина произошло. Последующие веб-сдвиговых трещин, на более высоких нагрузок, привело к столь же большое увеличение напряжения в датчиков ближе к новой трещины, как показано на рис. 5. Аналогичные замечания были сделаны в других тестов. Эти результаты означают, что напряженность в стременах вблизи трещин может быть гораздо выше, чем предполагалось ранее рассмотрел и что после сдвиговых трещин усталости проблемы могут быстро возникнуть. Это наблюдение может способствовать разработке членов без трещин при сдвиге под эксплуатационные нагрузки ..
Чтобы оценить способность разрабатывать против сдвига растрескивание под нагрузкой уровень обслуживания, выражение для расчета webshear крекинга прочность AASHTO STD был оценен. Результаты этого сравнения приведены в таблице 4, где нет ограничений было уделено значение [функция ^ к югу] 'с ^ в принятии этих расчетов. Для 20 результатов испытаний, это соотношение измеренных расчетным веб-сдвиговых трещин нагрузки 1,21 с коэффициентом вариации 19%. Этот результат считается поддерживает использование веб-STD сдвиговых трещин выражения, особенно с учетом естественной изменчивости предела прочности бетона по прочности на сжатие и сомнительной надежности расчетных значений для предварительного напряжения потери.
Результаты испытаний были также использованы для сравнения угол измеряется диагональных трещин в районе первого критического раздела дизайн для сдвига с углом диагональных сжатия для разработки каждой балке на LRFD. Углом диагональных трещин является надежным нижний предел кроватка ( Это сравнение также в таблице 4. Рассчитанный угол LRFD диагональных сжатия была значительно меньше, чем измеряемый угол диагональных трещин и, следовательно, касательное напряжение должно быть передано через трещины в поддержку этого нижний угол диагональной сжатия. Результаты также показывают, что AASHTO ЗППП и ACI 318-05 положений сдвига весьма консервативны, когда они оценивают сдвига вклад в усиление сопротивления сдвигу основанные на угол 45 градусов.
Поведение конечных регионов
положения Shear дизайн, как правило, на основе модели параллельной аккорд фермы и описание предоставляемых M При выводе LRFD секционные модели разработки, предполагалось также, что существует однородное поле диагонального сжатие в веб-членов. Это предположение имеет решающее значение для обоснования гораздо выше расчетного напряжения сдвига предела, установленного в LRFD, чем в STD спецификаций.
Испытания показали, что использование модели секционных дизайн для конечных регионов, не подходит для высоких уровнях напряжения сдвига. Существует очень сложное распределение деформаций и напряжений в конце регионов, в которых веером сжатия поля вытекает из поддержки и значительные касательные напряжения действуют вдоль веб-интерфейс нижнего фланца за счет крепления прядей.
Эти два действия приводят к диагональной деформации сжатия выше поддержки, что может быть более чем вдвое выше, чем в поле, параллельном диагональных сжатия. В экспериментах, соответствующих напряжений, вызванных локализованных дробления при нагрузках ниже нагрузка измеряется неудачу и провал до уступая поперечной арматуры в члены предназначенные для высоких напряжений сдвига допускается LRFD.
Распределение напряжений в, и поведение, конец регионов оказались под влиянием, как нити были закреплены и распределения из пруткового арматуры в конце регионе. Два последствия могут быть объяснены с помощью стойки и галстук методов для проектирования конце регионов. Для того чтобы избежать сбоев менее LRFD рассчитывается потенциал, конец регионах должны быть разработаны на стойки и галстук методы и максимальное касательное напряжение дизайн предел 0,18 [функция ^ к югу] 'с ^ должны использоваться для членов не подавал интегральных при поддержке.
Сравнение измеренных и расчетных СИЛЬНЫЕ
В таблице 5, измеренная мощность сдвига каждого испытания балки выражается в графе 2 в качестве измеряемого распределенной нагрузкой в KIPS / м на провал. Эта величина включает в себя собственный вес балки и загрузки аппарат поддерживает балки. Сильные рассчитывается сдвиг положения общий порядок LRFD секционные модели дизайн, 2-е издание, с 2001 Пересмотр (LRFD), 17-го издания AASHTO характеристики Standard (STD), 2004 Канадская ассоциация стандартов метод (CSA), 10 Компьютерная программа Ответ 2000 (r2k), 11 и новые упрощенный дизайн Shear характеристики 4-го издания LRFD мост характеристики Дизайн (SIMP) 12 приведены в колонках 3 до 7, соответственно. Отношения тест рассчитан сильные перечислены в Колонном 8 до 12. В этом разделе, в каждом из пяти методов для расчета сдвига потенциала кратко описана, а затем значение тест для расчетных значений силы рассматривается.
Общий порядок секционных модели дизайн AASHTO характеристики LRFD (LRFD)
В секционных модели проектирования, номинальная мощность сдвига V ^ п ^ к югу берется как сумма конкретных компонент V ^ с ^ к югу, поперечной арматуры компонента V ^ S ^ к югу, а по вертикальной составляющей преднапрягающей V ^ к югу р.
V ^ к югу п ^ = V ^ с ^ к югу V ^ югу S ^ V ^ югу р = 0,25 [функция ^ к югу] 'с ^ Ь югу V ^ г ^ к югу V ^ Vp (1)
Конкретный вклад контролируется значение коэффициента
... (2)
Коэффициент 0,0316 это ... и используется для преобразования отношений для V ^ с ^ к югу от пси для KSI единиц. Модели с переменным углом фермы используется для расчета вклада поперечной арматуры. Обратитесь к формуле. (3), где угол поля диагональных
... (3)
, где г ^ к югу V ^
Для поперечной арматуры, равной или большей, чем требуется по формуле. (4)
... (4)
значения Последняя берется как одна половина напряжения в продольной арматуры напряженности Этот штамм равна силы в продольной арматуры, напряженность, деленная на осевой жесткости усиление напряженности при
... (5)
Канадская ассоциация стандартов (CAN3 A23.3-M04) проектирование железобетонных конструкций
Метод сдвига дизайн 2004 Edition проектирования железобетонных конструкций в Canadian Standards Association10 похож на общий порядок LRFD секционных моделей. Таблицы для расчета и (6) и (7) для членов, которые, по крайней мере минимальной поперечной арматуры. Это действие снимает зависимость сопротивления.
и
... (7)
В рамках подхода, CSA, продольной деформации при middepth (8) при
... (8)
Подход CSA появится в 2008 поправки к LRFD спецификаций.
Компьютерная программа реагирования 2000
Программа Ответ 2000 (r2k) 11 представляет собой секционный инструмент анализа для прогнозирования реакции армированных и предварительно напряженных железобетонных секций с действиями сдвига, момент, и осевые нагрузки. Расчетов предположим, что плоскость сечения остаются плоскими и использовать эквивалентную двойной метод анализа разделе совместно с MCFT оценки распределения напряжений сдвига по глубине одного из участников.
AASHTO стандартные спецификации, 17 Edition
AASHTO стандартный метод расчета прочности на сдвиг из предварительно напряженного бетона членов существу же, как и подробный метод МСА 318-05.6
Новая упрощенная конструкция сдвига положения спецификаций LRFD
На основании результатов NCHRP проекта 12-61 ", упрощенный Shear Дизайн элементов конструкций бетона", 12 новых и упрощенные процедуры сдвига дизайн был добавлен в секционной модели конструкции в 4-е издание LRFD спецификаций. Эта процедура применима как к армированных и предварительно напряженного бетона члены, содержащие не менее минимального требуемого количества поперечной арматуры, и не подлежат чистой осевом растяжении. Процедура представляет собой модифицированную версию с ЗППП процедура, в которой выражение для веб-сдвигу трещин изменены таким образом, что она применима как к nonprestressed и предварительно напряженных членов, когда [декомпрессии стресс функцию] ^ югу шт ^ равна нулю, Интернет-сдвиговых трещин напряжения равна 2 ... (Фунтов на квадратный дюйм единиц). Выражение для прогиба-сдвиговых трещин в основном такой же, как в порядке, ЗППП. Вклад поперечной арматуры, оценивается с помощью модели с переменным углом фермы с фермы угол берется в качестве расчетного угла сдвига трещин. Когда нет декомпрессии деревьев, как и в nonprestressed членов, угол растрескивание 45 градусов и кроватка (
С ростом уровня декомпрессии стресс, угол трещин становится более плоским, детская кроватка ( Предел 1,8 возлагается на кровать ( Другие отличия от ЗППП в том, что г ^ V ^ к югу, а не г используется для сдвига глубины и ограничение на V югу ^ S ^ заменяется максимум LRFD допустимых напряжений сдвига дизайна. Выражения для расчета бетона и стальной арматуры вклад в сопротивление сдвигу в пси единиц в следующем.
... (Дюймы, пси) (9)
Для устройств, МПа, коэффициент 1,9 заменено 0,158.
... (10)
Для устройств, МПа, коэффициент 0,63 заменено 0,052 и 0,158 на 1,9, соответственно.
... (11)
Для устройств, МПа, коэффициент 0,095 заменено 1,14.
Значение сравнения
При определении расчетной преимуществ, перечисленных в таблице 5, без лимита был сделан на значение [функция ^ к югу] 'с ^ и сдвига LRFD максимальную прочность ограничения (уравнение (1)) приговор был вынесен. Этот сдвиг ограничение силы не был использован в r2k прогноз, так как метод непосредственно оценивает диагональных напряжений сжатия и проверки на основе имеющихся сжатие потенциала. В нижней части каждой колонки на прочность отношений в таблице 5, среднее соотношение прочности и коэффициент вариации для каждого метода расчета. В этих статистических расчетов, результаты испытаний G4E, G4W и G9W не включены, поскольку эти члены не преминул при сдвиге. Следующие замечания выводы:
1. Все пять методов предсказывали потенциала испытания балки до приемлемого уровня точности;
2. Прочность отношений с LRFD и CSA методы были очень похожи, как и следовало ожидать, учитывая, что оба метода происходит от MCFT и использования расчетной продольной деформации при middepth, чтобы охарактеризовать состояние члена при сдвиге;
3. Метод STD является наиболее консервативным и имели низкий коэффициент вариации;
4. Программа 2000 Ответ привел в среднем соотношение сил аналогичные LRFD и CSA. Высокопрочные балки оценки 9, как ожидается, как r2k предполагает равномерное поле диагональных сжатия и стремена доходность, которая не относится к балки 9, а также
5. LRFD упрощенной положения (SIMP) при условии безопасной оценки потенциала всех испытаний балок, которые не при сдвиге. SIMP положения были намеренно сделаны более консервативны для слегка усилить членов ограничить работоспособность и усталость проблем.
Результаты в таблице 5 можно использовать для оценки дизайна, если эти методы могут быть использованы с HSC. Отсутствие изменений в силу соотношения (тест, рассчитанный) в таблице 5 с увеличением прочности бетона показать, что все пять методы подходят для использования с типом членов тестирование на конкретных преимуществ до 18 KSI (124 МПа). Это только один набор сравнений, однако. Для оценки использования этих методов для проектирования со всеми членами конкретные уровни силы, более широкое были проведены сравнения с другими данными испытаний. Такая оценка содержится в докладах NCHRP 54912 и 5797, а также поддерживает предложение о продлении этих положений HSC. Потому что было очень мало сдвига программы испытаний на больших членов, при этом некоторые примечательные исключения ,13-15, является довольно ограниченным данных для оценки применения сдвига разработке процедур для больших предварительно напряженных членов моста.
Подробные замечания и анализ поведения
Ответ опытных образцов измерялась беспрецедентный уровень аппаратуры, которая состояла из перемещения датчиков, датчиков деформации в отдельных местах на арматурной стали и бетонных поверхностей, измерение перемещений между поверхностного монтажа цели, полного смещения области собрались на координатно-измерительные машины и фотографической регистрации трещин и поверхностных повреждений. Для включения более полного понимания измеряется ответ визуализации данных и программы геологоразведочных работ было написано, что позволяет timesynchronized отображения данных из всех источников и интеграции этих измерений с геометрией, погрузка, граничных условий и свойств материалов тестовых структур. Эта программа предоставляет специализированные программы для просмотра одновременно показаны наблюдается трещин, смещений, деформаций и напряжений рассчитываются исходя из измеренных смещений. Эта программа, по сути постпроцессора для экспериментальных данных испытаний.
Большое количество заполненных тестов, в сочетании с обширным приборов, а также программы геологоразведочных работ, позволяет глубокое изучение поведения предварительно напряженных железобетонных балок.
Это исследование включает изучение структуры трещины, деформации развития стремя, компоненты сопротивления, режимы отказа в конце света и регионов, потребности и возможности продольной арматуры напряженности, сложное распределение напряжений в балке, и последствия этих результатов для практики дизайна . Результаты этих экзаменов подробную издаются в технической литературе.
ВЫВОДЫ
1. Результаты, описанные в настоящем документе, а также других экспериментальных программ испытаний приводятся в проекте 12-56 окончательного доклада, показывают, что предел прочности при сжатии бетона может быть увеличен с 10 до 18 KSI (69 до 124 МПа), без снижения безопасности;
2. В то время как AASHTO LRFD характеристики позволяют дизайн конце регионов сдвига помощью секционных Метод проектирования, такой подход может не подходить как показали испытания замечания, что детали в конце регионе часто ограничивают сдвига потенциала членов, особенно членов предназначен для очень высокие напряжения сдвига. Именно таким образом, что конец рекомендовал регионам быть разработана стойка и галстук подхода при сдвиге дизайн подчеркивает превышать 0,18 [функция ^ к югу] 'с ^, если член брошен интегральных при поддержке или непрерывно в течение поддержки;
3. Расчетная мощность сдвига испытания балки на AASHTO LRFD, AASHTO STD и программы реагирования на 2000 были консервативны. AASHTO STD результаты оказались наиболее консервативными при средней испытания до расчетной прочности отношение 1,36 и COV 7%;
4. Выражение для веб-сдвиговых трещин в AASHTO STD производится достаточно точные оценки того, когда webshear крекинга первый произошло, в среднем измерить topredicted крекинга отношение 1,21 и COV 19%;
5. Углом диагональных сжатия, используемых в LRFD спецификаций для оценки вклада поперечной арматуры, был близок к измеряемый угол диагональных трещин в районе первой критической секции дизайна сдвига находится в г ^ к югу V ^ кроватка ( от поддержки, а также
6. Если члены HSC предназначена для поддержки напряжения сдвига превышает 0,15 [функция ^ к югу] 'с ^, может быть значительным сдвиговых трещин и стремя уступая по уровням обслуживания нагрузки.
Авторы
Экспериментальная программа исследования описаны в настоящем документе была организована Национальной академии наук? Ы Национальный кооперативный шоссе исследовательской программы, как проект 12-56, "Применение LRFD мост характеристики Дизайн для высокопрочных Железобетона: Shear положения". Дополнительная поддержка для данного исследования была предоставлена сборных / предварительно напряженного железобетона института. Изготовление балок связано с использованием очень высокопрочного бетона и тяжелого уровня предварительного напряжения. Бетонных конструкций смеси были разработаны Висс, Джани, и Элстнер Инк и балки были профессионально изготовленный по сниженным ценам в предварительно напряженных Инженерная Корпорация авторы особо отметить вклад NCHRP руководитель программы D. Бил; панели членов NCHRP проекта 12-56; своих собратьев следователей по этому проекту H. Russell, Г. Клейн, Н. Андерсон, Т. и Г. Prunkard Банас из Ньюмарк лаборатории в Университете штата Иллинойс, который занимался настройкой компонентов для тестирования и руководил операциями тестирования ..
Нотация
^ ^ Р к югу, к югу ^ пс ^ ^ ^ к югу с = площадь предварительного натяжения нити, площадь напрягаемой стали и области nonprestresed усиление напряженности на изгиб стороны напряженности членов
V ^ к югу, мин = области минимальный поперечной арматуры
Ь V ^ югу, к югу б ^ ш = ширина полотна
D, D ^ к югу V = расстояние от сжатия лицом к тяжести напряжения арматуры, эффективного сдвига глубины
E ^ р к югу, к югу E ^ S ^ = модуль упругости стали напрягаемой и пруткового укрепление
[Функция ^ к югу] 'с = прочности бетона сжатие
[Функция] ^ югу шт = сжимающие напряжения в бетоне после всех потерь предварительного напряжения имели место либо в центр тяжести сечения сопротивления нагрузки или жить на стыке Сети и фланец, когда центр тяжести лежит в фланец
[Функция] ^ югу ро = E ^ югу р раз разница в деформации при предельной нагрузки между напрягаемой сухожилий и окружающих конкретных
[Функция] югу ^ пс = напряжение в напрягаемой стали
[Функция] ^ югу у = текучести арматуры
А = общая толщина или глубина членов
M ^ югу кр = крекинга момент
M ^ югу макс = максимальный момент учтены в разделе вследствие внешних нагрузках
M ^ и ^ к югу, к югу M ^ е = конечный момент, момент учтены в разделе
N ^ к югу и ^, N ^ югу F = учтены осевое усилие
ы = шаг поперечной арматуры
V ^ с ^ к югу, к югу V ^ р ^ V ^ югу ы = номинальное сопротивление сдвигу при условии бетоном, предварительного напряжения сил и поперечной арматуры
V ^ к югу CI ^ V ^ югу непрерывного = сдвига при изгибе сдвиговых трещин, сдвига на веб-сдвиговых трещин
V ^ ^ г к югу, к югу V ^ я = поперечная сила в сечении за unfactored мертвым грузом и за счет внешних нагрузках происходит одновременно с M югу ^ тах
V ^ к югу п = номинальное сопротивление сдвигу разделе рассматриваются
V ^ к югу и ^ V ^ югу е = учтены силы сдвига в разделе
V = напряжение сдвига
Ссылки
1. Американская ассоциация государства дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц ", AASHTO LRFD мост проектной документации", третье издание, AASHTO, Вашингтон, DC, 2004, 1450 с.
2. Американская ассоциация государства дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц ", AASHTO LRFD мост проектной документации," 2nd Edition (в том числе временные изменения с 1999 по 2003), AASHTO, Вашингтон, DC, 1998, 1116 с.
3. Коллинз, М.; Митчелл, D.; Adebar, PE, и Vecchio, FJ, "Общий метод Дизайн сдвига", ACI Структурные Journal, V. 93, № 1, январь - февраль 1996, с. 36-45 .
4. Vecchio, FJ, Коллинз, депутаты ", модифицированной теории сжатия поля для железобетонных элементов, подвергнутых сдвига", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 83, № 2, март-апрель 1986, с. 219-231.
5. Американская ассоциация государства дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц, "Стандартные спецификации для автодорожных мостов", семнадцатый выпуск, AASHTO, Вашингтон, DC, 2002, 1028 с.
6. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2005, 430 с.
7. Национальная совместная программа исследований шоссе, "Применение LRFD Технические характеристики Конструкция моста высокопрочной конструкционной Бетон: Shear Положения" Доклад 579, NCHRP, 2007, 206 с.
8. Морша Е., "Der Eisenbetonbau-Сена Theorie унд Anwendung" ("железобетонную конструкцию? Теория и приложения"), пятое издание, часть 1, Виттуэр, Штутгарт, Германия, том 1, 1920.
9. Морша Е., "Der Eisenbetonbau-Сена Theorie унд Anwendung" ("железобетонную конструкцию? Теория и приложения"), пятое издание, часть 2, Виттуэр, Штутгарт, Германия, том 1, 1922.
10. Канадская ассоциация стандартов, "Проектирование железобетонных конструкций", CSA A23.3-04., 2004, 240 с.
11. Бенц, ЕС, и Коллинз, М., "Отклик 2000", http:// <A HREF = "http://www.ecf.utoronto.ca/ ~ bentz/r2k.htm" целевых = "_blank" относительной = " NOFOLLOW "> ~ www.ecf.utoronto.ca/ bentz/r2k.htm </ A>. (По состоянию на 2000)
12. Национальная совместная программа исследований с автострадой, "Упрощенная Shear Дизайн Железобетона членов" Доклад 549, NCHRP, Вашингтон, округ Колумбия, 2005, 54 с.
13. Брюс, R.; Рассел, H.; и роликовые, J., "Усталость и Shear Поведение HPC Балки лампы-Ти? Заключительный доклад, Доклад № FHWA/LA.05/395, штат Луизиана транспорта научно-исследовательский центр, февраль 2005, 75 с.
14. Ма, З.; Тадрос, МК; Baishya, М., "Shear Поведение Pretensioned высокопрочного бетона мост я? Балки", ACI Структурные Journal, В. 97, № 1, январь-февраль 2000, с. 185-192.
15. Shahawy, М., "Критическая оценка AASHTO Положения Strand Длина развития предварительно напряженного железобетона Участники" PCI Journal, V. 46, № 4, июль-август 2001, с. 94-117.
Даниил Кучма, ВВСКИ, является доцент кафедры гражданского и экологического инжиниринга в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, Урбана, Иллинойс. Он является членом подкомитета 318 ACI-E, сдвига и кручения (Железобетона Строительство кодекса). Он получил докторскую степень в Университете Торонто, Toronto, ON, Канада.
Кан Су Ким является профессором в Школе архитектуры и строительной техники, Университет Сеула, Корея. Он получил степень бакалавра и магистра университета Инга, Инчхон, Южная Корея, и степень доктора философии в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. Его исследовательские интересы включают анализ и проектирование структурных конкретных членов.
Томас Дж. Нагл является Инженер по Висс, Джани, Элстнер Associates, Inc Он получил степень бакалавра в Университете штата Айова, Iowa City, IA, и его МС и кандидатскую степень в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. Его исследовательские интересы включают продвинутые системы приборов, методов обработки данных, и ответа на конкретные структурные сложных напряженных состояний.
Shaoyun Солнце преддокторант Исследователь из Университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. Он получил степень бакалавра Университета Цинхуа, Китай, его MS из Китайской академии строительной техники, а также докторскую степень в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. Его исследовательские интересы включают поведения и аналитического моделирования сдвига критической армированных и предварительно напряженного бетона членов.
Нил М. Хокинс, ВВСКИ, является почетный профессор архитектурно-строительный университет штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. Он является членом комитетов МСА 215, Усталость бетона, 318, Железобетона Строительный кодекс, 408, Бонд и развития арматуры; 446, Механика деформируемого твердого тела, а также совместное ACI-445 ASCE комитетов, сдвига и кручения, и 550 по производству бетона Структуры.