Экспериментальное исследование Офсетная механического поведения для сращивания Lap
Поведение компенсировать механические сростки исследуется в контексте в настоящее время по предписанию приемо-сдаточные испытания методов и критериев. Два имеющихся в продаже компенсировать механические системы соединения были исследованы в прямой напряженности в отношениях с сращивание как сдержанный и безудержной от вращения. В этой серии испытаний, обычно убеждение, что критический случай, когда соединения, не ограниченную от вращающихся Показано, что неверно. Сростков дополнительно испытан в воздухе при определенных условиях усталости нагрузки. Наконец, сращивания испытаны в в 4,7 м (15 футов 5 дюймов) бетонных балок по обоим монотонной и усталость условиях нагрузки, и их поведение оценивается. Важные выводы включают классификацию отказов соединения и характеристика поведения соединения на месте.
Ключевые слова: приемо-сдаточных испытаний; арматуры; соединения.
ВВЕДЕНИЕ
Поведение компенсировать механические сростки исследуется в контексте в настоящее время по предписанию приемо-сдаточные испытания методов и критериев. Два имеющихся в продаже компенсировать механические системы соединения были исследованы в прямой напряженности в отношениях с сращивание как сдержанный и безудержной от вращения. В этой серии испытаний, обычно убеждение, что критический случай, когда соединения, не ограниченную от вращающихся Показано, что неверно. Сростков дополнительно испытан в воздухе при определенных условиях усталости нагрузки. Наконец, сращивания проверяются на месте в 4.7m (15 футов 5 дюймов) бетонных балок по обоим монотонной и усталость условиях нагрузки, и их поведение оценивается. Важные выводы включают классификацию отказов соединения и характеристика поведения соединения на месте.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Цель данной работы состояла в оценке применимости критериев эффективности путем механического сращивания оцениваются в контексте имеющихся компенсировать механические системы соединения. Как будет показано, что традиционная мудрость связанных с тестированием компенсировать сращивания-видимому, неверно. Производительность соединения системы была также проведена с точки зрения признания типа испытаний, и в месте применения. Важные выводы включают классификацию отказов соединения и характеристика поведения соединения на месте. Данная работа считается только недавно проведенного исследования в своем роде.
Сращивания арматуры
Арматуры чаще всего сращивания на месте, используя круг сростков. Lap сращивания место два бара рядом друг с другом за достаточной длины, чтобы влиять на всестороннее развитие и баров через стресс, перемещаемых через окружающий бетон. Типичные необходимой длины для соединения коленях напряжение порядка от 50 до 70 раз превышает диаметр стержней время сплайсинга (ACI Комитет 318 2005). Lap сращивания не допускаются для баров больше, чем № 11 (ACI Комитет 318 2005) и зачастую нецелесообразным, независимо от размера стержня, во многих приложениях. Альтернативы коленях сращивания включать сварных соединений или механических соединений.
Механические соединения делятся на две категории в зависимости от ожидаемого механической нагрузки применительно к соединения (ACI Комитет 439 2007). Тип 1 сращивания используются, когда не существует ожидание неупругой деформации растяжения или повышенный стресс из-за сейсмических нагрузок. Тип 2 сращивания являются те, которые были продемонстрированы через принятые процедуры тестирования, чтобы иметь возможность развивать указанные прочности сращивания арматуры на стойкость к увеличению растягивающих сил, которые можно ожидать от сейсмических нагрузок. Использование типа 2 механических сростков упоминается только в сейсмических положения ACI 318-05 (ACI Комитет 318 2005), в то время как тип 1 механических сростков рассматриваются в тексте кодекса. Предлагаемые изменения МСА 439.3R (ACI Комитет 439 2007) рекомендуют использовать 2 типа механического сращивания по сравнению с обычными коленях сшивания потока, где неупругих уступая могут быть испытаны. Эта рекомендация основана на том, что круг сращивания как правило, не выполняют также при неупругом уступая условиях ..
Есть много ситуаций, требующих применения механических сростков за использованием обычных сращивания на коленях. Механические сращивания являются привлекательной альтернативой для обеспечения непрерывности и крепления для обруча или непрерывного укрепления спираль используется для предоставления заключения в колонках. Другие приложения включают борьбой с пробками и снижение процента армирования в регионах соединения и сращивания новых арматурной стали существующих стали пятнами, закрытие льет, и дополнительные сооружения. Текущий коды не позволяют № 14 или № 18 баров быть соединены использованием коленях соединения, требующие механической сращивания этих бар размеров. Другие виды использования механических сростков в части структуры повышенной сейсмической нагрузки в соответствии с рекомендациями изменения 439.3R ACI (ACI Комитет 439 2007). Наконец, в случае с эпоксидным покрытием или ниже прочности арматуры, механических сращивания может представлять практической альтернативы относительно длительный этап сращивания необходимые в таких случаях.
Есть много типов механических изделий сплайсинга доступных. В этой дискуссии, они были отнесены к категории 1) в линию сращивания, в которой оси каждого сращивания совпадает бар и 2) компенсировать сращивания (их также называют в качестве компенсации механического соединения или механические соединения коленях), где центральные есть эксцентричности.
Механических изделий LAP SPLICE
В настоящее время Есть два механических изделий переносной сплайсинга В наличии:
1. Продукт, как показано на рис. 1 (а), втулки, что позволяет двум баров, расположены рядом. С учетом длины слитка по крайней мере один бар диаметр выступать с каждого конца, закаленные, отметил множество винты через верхнюю часть рукава обеспечения бары на месте. Связи представляет собой сочетание механических (винты проникновения арматурного проката) и трения (ту сторону бара опирающихся на рукав). Когда подтягиваться к соответствующим крутящим моментом, чтобы головка винта будет срезать с указанием равномерной затяжки всех винтов. Это сращивание предназначен для перевозки напряженности и сжимающих сил, но в настоящее время рекомендуется только использовать напряженности. Уникальной особенностью данной системы является то, что он может быть использован для соединения бары разных размеров при условии баров только один стандартный размер удалены (№ 3/No. 4, № 4/No. 5, No.5/No. 6 и № 6/No. 7) и
2. Продукт B, как показано на рис. 1 (б), представляет собой овальный рукав с клиновидной контактный вставки. Арматура для сращивания расположены внутри втулки и клин вставляются с помощью собственной гидравлической водитель булавкой. Клина диски баров против наружных стен рукав затрагивающих трения связи провести бары на месте. Кроме того, закаленное клин деформирует бар, им движет что приведет к дальнейшему механическое соединение. Это сращивание в настоящее время рекомендуется только использовать напряженности.
Склейки рукава, в каждом случае, в зависимости от размера панели размером быть соединены. Физический размер тела обоих типов механических соединения коленях привести к снижению бетона. В случае продуктов, четких покрова для соединения составляет 20 мм (0,79 дюйма) меньше, чем для сращивания бар. Чем меньше продуктов B результатов в 6 до 9 мм (0,24 до 0,35 дюйма) сокращение в открытом покрова для сращивания бар.
Эксплуатационные характеристики
Производительность механических систем соединения оценивается с использованием различных процедур тестирования и требования, указав различные учреждения. Типовые требования приведены в таблице 1. В некоторых правовых системах других связанных с этим требований, например, штат Орегон требует завершить механические соединения для достижения растяжение потенциала 1.35fy, а не типичный 1.25fy требует других. Следует отметить, что Калифорния испытания CT670 (Колтранс 2004), Метод испытания и конкретно не рекомендовать принятие критериев. Производительность критерии, связанные с CT670 (Колтранс 2004), которые применяются в Колтранс.
Методы испытаний для механического сращивания
Оценка выполнения механических сростков бар сложно и только в последнее время не было единой спецификации, регулирующие эти испытания. ASTM A1034 (ASTM Международного 2005) представляет собой новый стандарт решения испытания механических сростков. ASTM A1034 (ASTM Международного 2005) дает лишь общие методики тестирования и не предусматривает конкретных параметров (таких как нагрузка, при которой для измерения скольжения или напряжения подходит для циклических испытаний) и не количественно каких-либо критериев приемочные испытания. ASTM A1034 (ASTM Международного 2005) включает в себя дополнительный параметр низкой температуры для испытаний, где любой из стандартных испытаний, дополнительно проводится при пониженной температуре (не указано).
Перед ASTM A1034 (ASTM Международного 2005) спецификации была выпущена в конце 2004 года CT670 (Колтранс 2004) Метод испытания был единственным спецификации конкретно рассмотреть испытания механических сростков. CT670 (Колтранс 2004) методы испытаний, приводятся в таблице 1 наряду с принятием критериев, обычно связанных с каждого теста. Производители компенсировать механические соединения коленях типов А и Б сообщают, что они провели прямое тестирование напряженности своей продукции в порядке, режиссер CT670 (Колтранс 2004). Оба продукта, утвержденных для использования Колтранс Типа 1 сращивания только.
Прямое напряжение тестирования офсетной сращивания результаты стержневых систем в момент генерируется при механической соединения в результате эксцентриситет баров. Этот момент будет уделять комплекс напряжения на муфты и привести к арматурной стали перегибов или почти муфта лице нагрузках напряженности попытаться выровнять. Этот эффект показан на рис. 2.
ОБЗОР предыдущих исследований
Тело работы по рассмотрению механических сростков круг весьма ограничен, с той лишь опубликовал работу, проводимую Полсон и Хансон (1989 и 1991). Полсон и Хансон (1989) представил краткую информацию и анализ данных на усталость сварных и механически сращивания арматуры. Этот обзор существующих исследований, ориентированных исключительно на данные об усталости. Было отмечено, что, в то время, нет спецификации, которая содержит положения, для оценки усталости арматурного проката сростков. Сравнения были сделаны с AASHTO LRFD (2004) технических спецификаций на усталость прямых unspliced баров. Полсон и Хэнсон (1991) показали, что механически сращивания арматуры может быть короче усталости, хотя усталости изменяется значительно в зависимости от типа соединения из рассмотрел. Тем не менее, Полсон и Хансон (1991) заключил, что для соединения системы тестирования, усталостного разрушения имели бы место в баре недалеко от сращивания регионе, а не в стык себя. Таким образом, сплайсинг оборудование было достаточно сильным, хотя он затрагивает сращивания баров негативно влияющей на сопротивление усталости ..
Полсон и Хансон (1991) доклад обширное исследование выносливость сварных и механических сростков. Это исследование испытания механических сростков круг применения в месте испытаний балок и под открытым небом осевого испытания напряженности. Авторы сообщают о двух открытом воздухе напряжение, проведенных на № 5 Тип B соединения. Предельные значения напряжений наблюдается отражаются как 438 и 614 МПа (63,5 и 89 KSI). Арматурного проката разрушения первого образца, что и внутри соединения на клине, второй экземпляр перелом недалеко от соединения. Первый экземпляр не удалось достичь конечной потенциала 1.25fy, в противном случае я Критерии таблицы 1. Авторы утверждают, что из-за смещения сращивания арматуры, осевых испытания на открытом воздухе напряжение, могут не отражать поведение встроенных соединения в бетон.
Открытый усталостные испытания проводились только на в линию сращивания баров. Испытания на усталость типа B компенсировать сращивания проводились на баров встроенные в бетонных балок. Пучков 2133 мм (84 дюймов), 152 мм (6 дюймов) в ширину и 203 мм (8 дюймов) с глубокой номинальная эффективная глубина D 152 мм (6 дюймов). Каждый луч был знаком № 5 бар в качестве основного изгиба арматуры и каждый образец был испытан в третьей точке изгиба. Существовал тяжелых усиление сдвига находится в сдвиговых службы, но никто не в постоянном регионе момент, когда соединения находится. Пучков также включены formers трещины вызвать образование трещин от изгиба на каждом конце муфты. Пять из девяти об усталости вызванной арматурного проката разрывов начало на стыке клина соединения и бар, а остальные четыре произошли непосредственно за соединения. Стресс от числа циклов до разрушения (SN) поведение образцов с сращивания баров был заметно деградировали по сравнению с голыми баров испытания в прямом усталости напряжения (Полсона и Хансон 1991) ..
Полсон и Хансон (1991) пытался установить пределы для разработки соответствующих диапазонов напряжений для различных классов сростков. AASHTO (2004) указанного предела усталости диапазон напряжений на прямой арматуры для обслуживания нагрузок 138 МПа (20 KSI). Авторы классифицированы механических соединений на три категории назначении максимально допустимого диапазона напряжения 28, 83 и 124 МПа (4, 12 и 18 КСИ), как указано в таблице 2. Все методы связи, как предполагалось, уменьшить предел усталости арматуры до некоторой степени. На основании ограниченного тестирования, типа B компенсировать механические муфты были назначены той же категории, нажатым и резьбовых в линию муфты, имеющие максимальный допустимый диапазон напряжений усталость 83 МПа (12 KSI). Муфты в эту группу, характеризуются как приводит к уменьшению в области сращивания бар, результаты обработки потоков, обжатия бар или установки клина. Результаты, полученные Полсон и Хансон (1991), хотя и ограниченный, указывают на значительную разницу в поведении между офсетной механической муфты испытаны в воздухе и те испытания в место в бетонных балок ..
Экспериментальная программа
Два коммерчески доступных компенсировать механические системы соединения, ранее назначенных типов А и В, были оценены в четыре серии испытаний. В каждой серии (за исключением испытаний балок), по крайней мере пять образцов каждого размера стержня (№ 4, № 5 и № 6) были протестированы. Производительность каждого образца была проведена в соответствии с критериями, I-IV приведены в таблице 1. Экспериментально определены свойства материалов для арматурной стали использоваться во всех тестах в данном исследовании приведены в таблице 3. Испытания проводятся по каждому соединения системы схематически показана на рис. 3 и описать следующим образом.
Прямое напряжение
Прямое напряжение (DT) проверили соединения арматуры под открытым небом прямое напряжение и позволила соединения свободно вращаться (рис. 2). Каждый образец приборами для записи скольжения компонент более сращиваются регионе. Образцы были загружены монотонно в размере около 900 N / второй (200 фунтов в секунду) до разрыва бар произошло или записанных скольжения превысил 25,4 мм (1 дюйм).
Сдержанная напряженности
Сдержанная напряженности (RT) проверили соединения арматуры по аналогии с выдвижной тест, который препятствует соединения от вращения. В ходе этих испытаний, только один сращивания бар подвергалась растяжению с реакцией, предоставляемой муфта себя. Равномерной реакции между муфты и пластина эффективно сдерживали тенденцию муфта вращаться. Для того, чтобы муфта была правильно заниматься, фиктивный бар была оказана имитировать бар участие в непроверенных стороне соединения. Каждый из образцов был загружен монотонно на провал похож на DT испытаний и скольжения, нагруженных бар путем соединения была измерена.
Испытания на усталость
Усталость (F) испытаний были смоделированы после CT670 (Колтранс 2004) тестовый метод, который требует велосипедного образца через 345 МПа (50 КСИ) напряжений в зоне. Минимальной усталости, 10000 циклов не может быть достигнута в рамках указанного диапазона стресс-теста для этих образцов типов. Напряжений в зоне, был сокращен до 138 МПа (20 КСИ) и нагрузки велосипеде добралась из 69 МПа (10 КСИ) сжатие до 69 МПа (10 КСИ) напряжение на 10000 циклов. Тестовой системе было таким же, как DT испытаний и, таким образом соединения может свободно вращаться, как показано на рис. 2. Слип через соединения был записан вскоре после велосипеде.
Испытания на изгиб пучка
Изгиб балки (B) тесты были проведены с соединения арматуры встроенные в бетон. Восемь железобетонных балок были отлиты для этого тестирования. Каждый образец 254 мм (10 дюйма) глубокий, 305 мм (12 дюймов) в ширину и 4743 мм (187 дюймов). Каждый луч был знаком № 4 арматуры в качестве основного изгиба арматуры. Все лучи (монотонная и усталость) были погружены в четыре точки прогиба более 4540 мм (179 дюймов) простой службы. Арматурного проката соединения находится в центре постоянного регионе момент. Один луч каждой пары была проверена монотонно на провал. Второй луч каждой пары был подвергнут 10000 циклов повторной загрузки целью привести приложенного напряжения в диапазоне № 4 изгиб бар усиление 138 МПа (20 КСИ), как и FT испытаний. Companion испытания unspliced прямой баров и обычных внахлест сращивания бар были включены в эту серию, как описано в следующем.
Отказов
Для единообразия в отчетности, четыре режима отказа были определены и обозначены через D, как показано на рис. 4. Эти отказы были только зарегистрированы в DT и RT испытаний. Несоблюдение режима был разрыв арматурного проката на значительном расстоянии от и, видимо, затрагивает путем, соединения, подобные прямые тест-бар. Несоблюдение режима B был разрыв арматурного проката на клине или первого болта; это неисполнение явилось следствием концентраторов напряжений индуцированных клина или болт. Несоблюдение режима C был разрыв арматурного проката расположены недалеко от соединения вызвано скручивание стержня в этом месте. Несоблюдение режима работы не привели к разрыву бар, а бар проскочить соединения на расстоянии более одного ребра расстояния. Эта неудача привела в режиме обманывать на сращивания бар в результате болтов или клин, как показано на рис. 4. В экспериментальной программы, Failure Режим D было разрешено прогресса, пока в результате скольжения превышала 25 мм (1 дюйм).
Слип измерений
Оценить бар скольжения критерии II и IV (табл. 1) в этой программе испытаний, скольжения, измерялась с помощью перемещения преобразователей, установленных на выгрузке проекции сращивания бар (как показано на рис. 3). Таким образом, записанные перемещения включены только скольжения компонент более сращиваются регионе и не включают упругие или неупругие деформации в баре. Общая скольжения для индивидуального образца сумма скольжения каждого бара. В данной работе скольжения сообщили в последующих разделах и в таблице 4 рассчитывается в два раза максимальный одного скольжения бар наблюдается в каждом образце. Этот случай является верхней границей, где и баров испытывают те же скольжения максимум. Репортаж таким образом позволяет также прямое сравнение между DT и F тесты и испытания RT.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ напряженности
Краткое изложение результатов DT, RT, и F испытаний приведены в таблице 4. В этой таблице среднего значения, связанные с сращивание критерии оценки я через IV (табл. 1) представлены. Кроме того, число тестов, критериев и отказов указаны.
DT поведение представителя стресс-против-бар-деформированного результаты испытаний DT с № 4 бара, показаны на рис. 5 (а). Штаммы были записаны от электрических тензометров сопротивления установлен приблизительно на 50 мм (2 дюйма) от соединения месте. Напряженно-деформированного взаимосвязь первоначального линейного упругого участка, который является предсказуемым и воспроизводимым при малых напряжениях диапазонах. При напряжениях 138 до 207 МПа (от 20 до 30 KSI) для каждого образца, это ведет к размягчению системы свидетельствует уменьшение наклона кривой растяжения. Это явное изменение жесткости вызвано вращением сращивание-система поддерживает увеличение нагрузки, но арматурного проката уже не только в осевом растяжении. Кроме того, стресс-против скольжения отношений (рис. 5 (б)) также предсказуемый и повторяемый. Стресс-скольжения отношения, как правило, линейный выход, пока арматурного проката, около 414 МПа (60 KSI). После выхода, скольжение начинается значительно возрастет, часто более чем в 6 мм (0,24 дюйма) до возможного разрыва бар ..
Как видно из таблицы 4, хотя все, но один экземпляр передается обоим критериям я и II, способность сращивания (по определению бар напряжение, развиваемое) уменьшается с увеличением размера стержня. Тип сращивания выставлены выше мощность, удовлетворительные значения скольжения, и значительно ниже, разница по сравнению с Тип B сростков. Несоблюдение режима C доминировал и в результате от перегибов в бар и в конечном итоге ношение залом запрет на механические соединения. Это было более выраженным в меньших размерах, поскольку бар изгибной жесткости бар (и, следовательно, сопротивление перегибов) снижается.
RT поведения Существует явный консенсус среди производителей и пользователей механических сростков что из-за перегибов бара, результаты испытаний DT являются консервативными, то есть, если соединения проходит испытания DT, он будет работать лучше в месте, где вращения может быть задержан (Куглер и др.. 2006). RT серии испытаний был разработан, чтобы проверить эту гипотезу. Как указано в результаты представлены в таблице 4, емкость измерялась с помощью тест RT меньше, чем сопоставимые тест DT. Расширение возможностей тест DT объясняется залом подшипника запрет на соединения и привлечения дополнительных сил трения нет в тест РТ. Слип значения сообщил в ходе испытаний, RT приведены и дисперсии обоих потенциала и скольжения значения аналогичных тем, которые имеются в DT испытаний. Отказов для испытаний RT почти исключительно режим D, что поведение доминирует природа механической связи.
Представитель стресс-против скольжения результаты испытаний RT с № 4 бара, показаны на рис. 6. Стресс-скольжения отношения предсказуемы и повторяется. Стресс-скольжения отношения, как правило, линейный выход, пока арматурного проката (414 МПа [60 KSI]). После выхода, скольжение начинается значительно возрастет, часто более чем в 38 мм (1,5 дюйма). В каждом из этих испытаний, образец достигает предельное напряжение, нагрузка начинает падать, как арматурного проката начинает тянуть через соединения с указанием Несоблюдение режима D. После данного перемещение, нагрузка увеличивается, а затем вновь уменьшается. Этот эффект был более выражен для образцов типа B, но было очевидно почти во всех RT испытаний. Было установлено, что ребра жесткости бар вклад в этот явное увеличение грузоподъемности: как бар выскользнула, болт или клина занимается последующей ребра жесткости, бар, увеличение вывода сил. Этот вывод подтверждается результатами типа B, где расстояние, с точки зрения скольжения измерений, в увеличении нагрузки соответствует расстояние между ребрами бар.
Такое поведение было менее очевидным в Тип соединения, как несколько болтов выдолблены в бар, бар поскользнулся (рис. 4) ..
По аналогии с DT тесты, увеличение размера стержня привело к снижению производительности при выполнении критериев я и III (табл. 1) для образцов типа соединения, как показано в таблице 4. Тип B образцов не следовать этой тенденции и осуществляется незначительно общей по отношению к критериям я и III.
Установка RT теста, который используется рассматриваться только вывода с одной стороны соединения. Хотя не отражающей на месте условий, эта установка преодолел потребность в больших силах сдерживать, в результате точного вывода потенциала не зависит от перегибов в баре или связывание бар вдоль соединения мысли влиять на DT испытаний. Таким образом, для целей оценки продукта, по его мнению, этот простой тест, является целесообразным.
F протокола испытаний и поведение Критерии реализации IV (табл. 1) требует прохождения полного цикла напряжений от 172 МПа (25 КСИ) на сжатие до 172 МПа (25 КСИ) при растяжении, МПа 345 (50 КСИ) диапазон напряжений S для 10000 циклов (N = 10000). Из-за концентрации напряжений индуцированных механической сращивания, болты, клинья, а в баре перегибов на ответвитель лицо, это напряжение диапазон был недостижимый при 10000 циклов нагружения требуется. Первоначальные тесты, проведенные в этом диапазоне напряжений в результате усталости вызванной арматурного проката разрыв происходит в от 70 до 320 циклов для № 4 и № 5 образцов как соединения типа A и B (Куглер и др.. 2006).
Общепринятые Н. отношений для прямых unspliced арматурной стали (Хельгасон и Хансон 1974) прогнозировать долговечность примерно N = 100000 циклов соответствующий диапазон напряжений 345 МПа (50 KSI). Ожидается, что механически сращивания брусков присущие концентраторов напряжений должны значительно сократить усталость жизни, особенно на высоких напряжений диапазонах. Число вариаций в усталости установки покушений, в том числе различной длины бар и стресс диапазонах. В конечном счете, бар длины должна быть намного короче, чем DT и RT испытания, чтобы избежать потери устойчивости неудач и дополнительных напряжений, деформации. Кроме того, диапазон напряжений должна быть уменьшена. Диапазон напряжений, отобранных для испытаний на усталость была 138 МПа (20 КСИ), начиная с 69 МПа (10 КСИ) на сжатие до 69 МПа (10 КСИ) в напряжении. Это напряжение диапазон:) разрешается 10000 циклов должны быть достигнуты при сохранении через нуль усталости протокола сочтено критической оценки поведения сращивания считается, б) превышает AASHTO разрешенный диапазон напряжений для механической муфты, в) равна в AASHTO разрешенный диапазон напряжений для unspliced арматуры (и, следовательно, точка сравнения) и г) приводит к аналогичным диапазоне напряжений, как считается для изгибных пучка (B) испытания сообщили в следующих ..
Как и в DT и RT тесты, увеличение размера стержня привело к снижению производительности. Для типа образцов, только две выставки образцов больше, чем допустимый скольжения. Тип B образцов осуществляется как правило, менее, проявляя больше разброс большой вариабельности результатов; шесть образцов типа B опытных скольжения значений, превышающих допустимые.
Изгиб балки (B) испытания
Оценить на месте выполнения компенсировать механические сростки, сращивания № 4 бара были вкраплены в бетонных балок и лучи были проверены двумя способами: 1) при монотонно возрастающей нагрузкой на провал, и 2) с учетом усталости кондиционирования затем монотонно возрастающая нагрузка на провал. Поведение соединения была оценена и по сравнению с поведением прямой unspliced № 4 бар и стандартный 305 мм (12 дюймов) соединения на коленях.
Восемь железобетонных балок были отлиты для этого программу тестирования. Каждый образец 254 мм (10 дюйма) глубокий, 305 мм (12 дюймов) в ширину и просто поддержку более 4540 мм (179 дюймов) службы, как показано на рис. 3 (г). Каждый луч был знаком № 4 арматурного проката в качестве основного изгиба арматуры и два бара № 3 в зоне сжатия. Пучков были брошены в парах, двух образцов каждой из которых: а) прямой, unspliced бар (обозначается: C), б) стандартных 305 мм (12 дюймов) обычные внахлест сращивания бар (L) (совместимый с ACI 318-05 [ ACI Комитет 318 2005] и AASHTO [2004]; с) тип механического сращивания (A) и г) Тип B механических сростков (B). Один луч каждой пары была проверена монотонно на провал (обозначается как было указано выше: C, L, A, и B). Второй луч каждой пары подвергался 10000 циклов повторной загрузки целью привести приложенного напряжения в диапазоне № 4 строке 138 МПа (20 КСИ), измеряемой в первом цикле нагрузки, N = 1. Последние образцы называют усталость условных и обозначаются косой F (то есть, CF, LF, Ф. и BF).
После усталости кондиционирования, образцы были загружены монотонно на провал. Тот же № 4 арматурной стали использоваться для испытания на открытом воздухе с этой целью использовали тест серии. 28-дневный прочности бетона сжатие составила 41,6 МПа (6030 фунтов на квадратный дюйм), и все балки были испытаны в возрасте от 86 до 121 дней ..
Все лучи, загруженной в четыре точки прогиба с 910 мм (36 дюйма) постоянной регионе момент находится в центре 4540 мм (179 дюймов) простой службы. Арматурного проката соединения находится в центре постоянного регионе момент. Установки показана на рис. 3 (г). Усталость кондиционирования была применена к F пучков в управление нагрузкой с общей нагрузке (привод нагрузки) в диапазоне от 3,6 до 9,8 кН (800 до 2200 фунтов) в синусоидальный сигнал с частотой 1,0 Гц. Диапазоне нагрузок было выбрано на основе измеренного арматурного проката штаммов из монотонной серии испытаний. 3,6 кН (800 фунтов) нижняя граница была выбрана для представления прикладных мертвым грузом; 9,8 кН (2200 фунтов) верхний предел был выбран для разработки желаемого деформации и, следовательно, уровня стресса в № 4 арматурного проката и поперек соединения. Целевой уровень стресса 138 МПа (20 KSI), что соответствует F испытаний, описанных ранее. Все данные были приведены в плане общего привода приложенной нагрузки P. Таким образом, результирующий момент в постоянном регионе момент был 0.91P (кН-м) (2.98P [Нм]).
Монотонной испытаний и окончательного цикла на провал для усталостных испытаний были проведены в позиционное управление по ставке 7,3 мм / мин (0,29 дюйма в минуту). Из-за инсульта ограничения привода и пластичность при усиленных балок, дополнительные распорки должны были проверить пучка образцов на провал. В каждом случае испытания баллона, балки были загружены на отклонение 75 мм (3 дюйма), патронов, и в результате постоянного отклонения составляли распорными пластины между приводом и разгонные пучка. Испытания были продолжены на отклонение примерно 127 мм (5 дюймов), где луч вступили в контакт с испытательной раме. Хотя не проверял их конечной неудачи, окончательный прогибы были на порядок L/32 и, следовательно, может быть разумно предположить, превысили пучков конечной предельных состояний требования. Такая нагрузка историю описал результаты в петле на перемещение 75 мм (3 дюйма) проявляется в представленных участков loaddeflection. В монотонной тестирования, перемещения, оставались постоянными через определенные промежутки времени нагрузки на документ трещин и расследовать поведение образцов.
Испытания были приостановлены менее 10 минут в каждом случае и все время тестирования (до разрушения) находился под 2 часа. Было установлено, что эти паузы не влияют на поведение образца ..
Каждый пучок с электрическими приборами тензометрическим на № 4 изгиба арматуры. Приборы были расположены 305 мм (12 дюймов) с каждой стороны в середине пролета и, следовательно, упал в постоянном регионе момент. Вертикальные смещения записаны с использованием тянуть проволоку преобразователей (ДВП) под каждой точке нагрузки (рис. 3 (г)). Гидравлический привод был оснащен внутренней ячейки нагрузки.
Прочность результаты испытаний пучка
Нагрузки по сравнению с вытеснения результаты каждого пучка приведены на рис. 7. Поведение прогиба от нагрузки участков показывают, пластичность каждый под усиленный луч, и указать данные скольжения в сплайсинга методы и вращения соединения в бетон, как описано далее в следующем. Зубчатые поведение этих участков отражают релаксацию, что произошло, когда нагрузки были проведены для оценки поведения крекинга. Перемещения ограничения тестирования кадра предотвратить испытания образцов с конечной целью его грузоподъемность, таким образом, предельная нагрузка не может быть основой для сопоставления различных образцов. Таким образом, нагрузку в результате чего указанные отклонения используется в качестве средства для сравнения. Для сравнения жесткости для каждого образца, нагрузки и деформации были записаны на указанные смещения и представлены в таблице 5.
В графе 1 таблицы 5 видно, было мало деградации несущих поведение вызвано усталостью кондиционирования каждого образца типа. Кроме того, в контрольной серии (С и CF), выставленных жестким поведением, а колени соединения (L и LF) была наименее жесткими всех образцов. Существовал большой разницы в жесткости между (и ФП) и B (и BF) образцов, хотя и был несколько менее жесткие, чем контрольные пучков с непрерывными арматурного проката. Поведение, описанное свидетельствует незначительное сокращение мощностей, связанных с каждым соединения, которые могут быть отнесены к номинальной скольжения или относительного движения соединения. В колонке 2 таблицы 5 приведены значения деформации на перемещение 50,8 мм (2 дюйма). Из этих значений, очевидно, существуют определенные накопления повреждений из-за усталости кондиционирования во всех случаях из-за монотонной деформации меньше усталости деформации. Очень больших нагрузок для НЧ и Ф. образцов может быть связано с наличием изгиб трещины очень близко от места калибровочных ..
Колонка 3 обеспечивает нагрузку на смещение 127 мм (5 дюймов) (рядом с установки максимальной испытания отклонения для всех экземпляров). Усталость условного контроля (CF), а также круг соединения образцов (L и LF) осуществляется таким же образом, как монотонный контроля образцов C. Для образцов типа, усталость условного образца (AF) были выше, чем нагрузка монотонной загруженных образца (A). Это объясняется тем, что монотонная образцов отчетливо проявляется скольжения соединения и начали проливать нагрузки в результате (подробно описано в следующей). B и BF образцов осуществляется аналогично серии с усталостью условного образца достижение более высоких нагрузках, чем монотонная образца. Опять же, маргинальный листок соединения во время монотонной испытаний Считается, что для этого, как описано в следующем. Обсуждаются следующие показатели для каждого образца.
Образцы C и CF
С образцами были достигло рекордно высокого уровня приложенной нагрузки пучка испытаний, который был в результате этого образца, имеющие более высокую должность мощности жесткость по сравнению с другими образцами. Пик электрической нагрузки составил около 20 кН (4500 фунтов), хотя этот экземпляр был загружен отклонения ближе к 152 мм (6 дюймов). В процессе тестирования других образцов, испытания были остановлены на прогибы примерно 140 мм (5,5 дюйма); нагрузки с образцами C в этом отклонение значения в 19 кН (4270 фунтов). Образца CF показали небольшой деградации от усталости кондиционирования, выполняя аналогичные образцы C на протяжении большей части истории испытания. Некоторые ухудшения в поведении образцов CF было очевидно в конце испытания при перемещении превышает 127 мм (5 дюймов), хотя такое поведение не всегда можно отнести к последствиям усталости кондиционирования.
Образцы L и LF
Образцы L и LF выполняется аналогично с небольшой разницей в жесткости из-за усталости кондиционирования. В этой серии имели более низкую жесткость по сравнению с другими образцами и пиковых нагрузок лишь 16,7 кН (3750 фунтов).
Явной деградации поведения образцов L по сравнению с образцами C может быть связано с мягким ожидается ответ коленях соединения по сравнению с непрерывным бар. В обычных соединения на коленях, относительное скольжение решетку, в дополнение к деформации стали, способствуют удлинение измеряется через соединения. Скольжение начинается немедленно и растет, пока напряжение связи исчерпан после чего коленях соединения могут нести никакой дополнительной нагрузки и в конечном итоге не удается, проливая свою несущую способность. Циклических ответ загрузки коленях сращивания наблюдалось значительно уступает монотонной ответ нагрузки. Связи напряжения, возникающие в коленях сращивания на циклические истории нагружения наблюдается ухудшаться быстрее, чем связь напряжений при монотонной нагрузки (Viwathanatepa и др.. 1979). Кроме того, существует общий консенсус (Viwathanatepa и др.. 1979; Lukose и др.. 1982, и др. Маккей. 1988), что при циклическом нагружении, последствия заключения укрепление незначительны, хотя последние работы Harajli (2007) противоречит это.
Образцы и Ф.
Образцы хороших результатов на начальном этапе, достигая максимума нагрузки 15,6 кН (3510 фунтов). После перезагрузки следующие проведение в этот пик (для записи крекинг), однако, не приходя в образец своих предыдущих потенциала, достижение мощностью всего лишь 14,2 кН (3190 фунтов), прежде чем загружать начал сокращаться отклонения продолжает расти, что указывает на недостаточность образца. После тестирования соединения были возвращены, и инспекции. Сращивание выставлены четкие признаки скольжения: один бар поскользнулся около 13 мм (0,5 дюйма) с помощью соединения.
А. Ф. образца показали никаких признаков деградации в результате усталости кондиционирования и добиться более сильной нагрузке, чем монотонные испытания, достигнув предельной нагрузки 17,8 кН (4000 фунтов) на отклонение от 133 мм (5,24 дюйма).
В образцах, А. Ф., бетон не смог должным образом ограничить соединения и было очевидно крекинга на потолок образца вызванные вращением соединения или скольжение решетку через соединения. Это крекинга продемонстрировали особую проблему со смещением сращивания: растрескивание покрытия бетон, возможно, вызвало особых проблем в структурные элементы подвергаются окружающей среды, и особенно противообледенительной солей. Это растрескивание образцов показаны на рис. 8 (а) при нагрузке 15,6 кН (3510 фунтов).
Образцы В и BF
Образца B осуществляется таким же образом, как образца А. Во время начальной загрузки, образец имел разумной жесткости. На пике нагрузки на начальном этапе загрузки, сращивание начал вращаться и охватывать конкретные начали разбивать. Рис 8 (б) показывает эффект соединения вращения на обложке бетона. Крекинга была впервые зарегистрирована в 13,8 кН (3100 фунтов), а также трещин в рис. 8 (б) показано при нагрузке 15,1 кН (3390 фунтов) в разгар начального цикла погрузки.
В перегрузки, производительность образца ухудшилось и не смогла достичь более высоких нагрузок, прогибов продолжает увеличиваться. Слип провал аналогичной, которая наблюдалась в образцах подозревается. В результате осмотра после испытаний, однако, не было заметного скольжения, хотя многое произошло вращения, что также приведет к увеличению в горизонтальной плоскости без увеличения нагрузки. Аналогично образцы и Ф. бетона не смогла сдержать соединения от вращения.
Соединение-индуцированного повреждения конкретных
Соединение-индуцированного повреждения значение только после выхода лучей. На уровнях служебной нагрузки, через усталость, кондиционирования, а до выхода, нет соединения поражение, вызванное к конкретному был очевиден. Как деформаций увеличилось в период после выхода региона, однако, значительный ущерб бетона была очевидна. Рисунок 9 показывает изображения пучка потолков после тестирования. Рисунок 9 (а) и (б) показывает ожидаемое прогиба вызванного поперечной крекинга очевидным для образцов C и L. No другие повреждения являются очевидными, в том числе продольных трещин в образцах L, которые могут свидетельствовать о скольжения коленях соединения. Вращения и потери покрытия связанных друг с механической соединения должны быть четко указаны на рис. 9 (с), хотя (F).
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Два имеющихся в продаже компенсировать механические системы соединения, обозначенного в работе, как соединения типа А и B, были оценены в четыре серии испытаний: DT, RT, F, B и испытаний. Производительность каждого образца была проведена в соответствии с рядом критериев, указанных в таблице 1. Следующие выводы из этой работы:
1. Увеличение в укреплении стержень диаметром с № 4 до № 6 привело к снижению производительности для каждого из рассматриваемых критериев, хотя большинство образцов прошло еще критериев;
2. Как правило, тип сращивания превысил типа B сращивания;
3. В отличие от производителей предположения, испытания DT не всегда консервативны; соединения потенциала определяется с помощью теста DT была больше, чем определяется с помощью теста RT предположительно из-за трения между залом и баром соединения;
4. Несоблюдение режима C: разрыв на панели концентраторов напряжений связана с контакт между залом и баром муфта была наиболее часто наблюдаются сбои в тестах DT;
5. Несоблюдение режима работы: выводе неудача наиболее распространенных отказов наблюдается для испытаний РТ. Этот режим может привести к сбою в уменьшении очевидным предельное напряжение для системы из-за неспособности разработать полную силу сечения;
6. 345 МПа (50 КСИ) напряжений в зоне, для F результаты испытаний на усталость вызванные арматурного проката разрыв при очень малом числе циклов. Более разумным диапазон напряжений 138 МПа (20 КСИ) предлагается для оценки эффективности этого типа соединения;
7. Существовал какого-либо заметного ухудшения в месте соединения поведения в результате усталости кондиционирования при напряжении диапазоне 138 МПа (50 КСИ) применяется для 10000 циклов, а также
8. Для всех на месте тестирования, бетон не смог должным образом ограничить смещение соединения вблизи конечной уровнях нагрузки.
Качественные наблюдения
Все механические сростки были установлены в Университете структурных лабораторных исследований Питсбурга следующие рекомендации производителя и технические характеристики. Как уже отмечалось, типа B продукта требует использования собственной гидравлической водитель клина и типа продукта можно установить с помощью ручного или храпового гаечный ключ. Тип продукта представляет больше возможностей, если Есть вопросы оформления при установке, например, простой храповой могут быть использованы для установки соединения. Клина драйвер требует много времени корректировки водителя инструмент для соединения различных баров размера, в то время как тип продукта просто увеличивает количество шурупов, которые должны быть ужесточены-размер головки винта остается неизменным.
Интерес как с механической сращивания рассмотрел данном документе, являются размеры продукта. Тип B соединения гораздо меньше и меньше посягает на сумму покрытия присутствовать при подключении соединения в бетон. Тем не менее, мало разницы в поведении конкретных была очевидна.
РЕКОМЕНДАЦИИ
Существует ограниченный объем знаний по тестированию и использованию офсетной механических сростков. Там необходимо продолжать работу, проводимую в этой области, прежде чем использовать эти сращивания может получить широкое признание. Некоторые рекомендации, вытекающие из данного исследования являются:
1. Офсетная механических сростков не рекомендуются для использования с баром размеров больше, чем № 5, если они не могут быть показаны для удовлетворения критериев эффективности;
2. Офсетная механических сростков не должны использоваться в приложениях, при условии сейсмических откат нагрузки;
3. Офсетная механических сростков должны быть включены во вторую категорию механических сростков (имеющие предел усталости 83 МПа [12 KSI]), в AASHTO LRFD (2004), Таблица 5.5.3.4-1;
4. При использовании, смещение механических сростков должны быть направлены на передачу 100% от ожидаемого сил соединения. Они не должны быть использованы с целью расширения возможностей традиционных сращивания заливки кругов;
5. Наличие заключения, как ожидается, улучшить поведение этих видов сращивания; изучение этого эффекта не требуется. Изменения, возможно, потребуется сделать в настоящий момент нормы адрес сумму заключения, необходимые для соединения позволяют правильно функции встроенного в бетоне, а также
6. Куглер и др.. (2006) представили рекомендованный изменения Пенсильвания Департамент транспорта и спецификациями ASTM A1034-05B (ASTM Международного 2005), чтобы охватить офсетной механических сростков.
Авторы
Программа испытаний описаны в настоящем документе была организована Пенсильвания Департамент транспорта по контракту
Ссылки
AASHTO ASD, 1996, "ASD мост проектной документации", семнадцатый издание, Американская ассоциация государства дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц, Вашингтон, округ Колумбия.
AASHTO LFRD, 2004, "Мост проектной документации", третье издание, Американская ассоциация государства дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц, Вашингтон, округ Колумбия, 1522 с.
M31 AASHTO 1996 г., "деформированных заготовок и Плана-стальные прутки для армирования бетона, Американская ассоциация шоссе государства и перевозки должностных лиц, Вашингтон, округ Колумбия, 11 с.
ACI Комитет 318, 2005, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05), американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 430 с.
ACI Комитет 439, 2007, "Типы механических сростков для арматуры (ACI 439.3R-07)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 20 с.
ASTM A1034-05B, 2005, "Стандартные методы испытаний для испытания механических сростков для арматуры", ASTM International, Коншохокен Уэст, штат Пенсильвания, стр. 6.
Колтранс, 2004, Калифорния испытаний 670 Метод испытаний на механические и сварные Укрепляя Сталь сращивания, Калифорния Департамент транспорта, Сакраменто, Калифорния, 8 с.
Куглер, KL; Харрис, К. и Gallick, М., 2006, "Оценка Офсетная Механические Укрепление системы Бар сращивания", ФДА доклад № ФАД-PA-2006-033-040110 и Университета Питтсбурга Доклад № CE / ST-35, 91 с.
CSA International, 2000, "Канадский Автодорожный мост Дизайн кодекса" CAN/CSA-S6-00, Toronto, ON, Канада.
Harajli, М., 2007, "Циклические Ответ бетона членов с Бонд-поврежденных зон Отремонтировано использованием бетона конфайнмента", материалов и конструкций, В. 21, с. 937-951.
Хельгасон, T., и Хансон, JM, 1974, "Исследование Дизайн Факторы, влияющие на усталостную прочность арматуры-статистический анализ", Абельсом симпозиум по усталости бетона, SP-41 американского института бетона, Фармингтон, М., стр. 107. -138.
Lukose, K.; Gergely, P.; и белый, RN, 1982, "Поведение железобетонных Lapped сращивания при неупругом циклического нагружения," ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 75, № 5, июль-август, с. 355 -365.
Макай, B.; Шмидт, D.; и Rezansoff, T., 1988, "Эффективность бетона конфайнмента на Lap-сращивания Выступление в бетонных балок под обратном неупругого Идет загрузка", Canadian Journal гражданского строительства, V. 16, № 1 , с. 36-44.
Полсон, C., и Хэнсон, М., 1989, "Краткий обзор и усталость данных для механических и сварных соединений в арматурных сталей, конструкционных материалов", Труды сессии, относящиеся к конструкционных материалов на структуры Congress'89, Американское общество гражданских инженеров, с. 382-391.
Полсон, C., и Хэнсон, М., 1991, "выносливость сварных и механических соединений в Укрепляя Сталь, финальный отчет, проект 10-35, Национальный совместную программу исследований шоссе.
Viwathanatepa, S.; Попов, Е. П. и Бертеро В.В., 1979, "Действие обобщенной нагрузки на Бонд арматурных прутков Встроенные в замкнутых бетонных блоков," UCB/EERC-79/22, сейсмостойкого строительства Научно-исследовательский центр, Университет Калифорнии Беркли, Беркли, Калифорния, 316 с.
Кит Л. Куглер является Инженер по Westinghouse Electric Company, Monroeville, ПА. Он получил МСЦ из Университета Питтсбурга, Питтсбург, штат Пенсильвания, в 2006 году.
Кент А. Харрис, ВВСКИ, является Уильям Кеплер Уайтфорд факультет научный сотрудник и доцент строительной техники и механики в Университете Питтсбурга. Он получил докторскую степень в университете МакГилл, Монреаль, Квебек, Канада, в 1995 году. Он является членом комитетов МСА 215, Усталость бетона, 335, композитный и гибридных структур; 408, Бонд и развития арматуры; 439, арматуры; 440, армированных полимерных Укрепление и E803, факультет сети Координационного комитета.
Марселла Gallick является основным Реи инженеров и консультантов, Inc Гибсония ПА. Она получила МСЦ из Университета Питтсбурга.