Fire Ответ высокопрочный бетон кадров и их послепожарной сейсмостойкости
Полипропилен (ПП) волокна, обычно применяется для облегчения или предотвращения взрывных откола высокопроизводительных бетона (HPC) при контакте с огнем. Эта статья представляет собой обширные экспериментальные исследования на огонь ответ ограждающих конструкций построены с HPC, а также после пожара сейсмической деятельности. В общей сложности четыре однопролетной и одноэтажных кадров были разработаны и бросил с HPC доменного шлака (HPC-BFS). Три из них, которые подвергались постоянной вертикальной нагрузки были протестированы в соответствии с ISO-834 пожара. Эти три пожара, подвергшихся воздействию кадров совместно с одной пожарной нераскрытый кадра, то прошли низкочастотных циклического нагружения. На основании результатов испытаний огнем, пожар ответы в том числе температурного поля и рамку деформаций при нагревании и охлаждении этапах исследованы. За этим следует обсуждение сейсмических поведение этих пожаров, подвергшихся воздействию кадры, где эффекты прочности бетона и ПП волокон по огнестойкости, а также после пожара сейсмических поведения рассматриваются.
Ключевые слова: огонь реагирования; рамы; высокопрочный бетон; сейсмостойкости.
ВВЕДЕНИЕ
Высокопрочный бетон (HPC) имеет превосходные свойства по сравнению с обычным бетон (НБК), такие как отличная работоспособность, высокая прочность и долговечность. В условиях быстрого применения HPC в строительстве на протяжении последних двух десятилетий, Есть множество исследований, посвященных механических свойств HPC во время пожаров, а также после пожаров.
Вообще говоря, HPC свойств материалов, таких как прочность, модуль упругости, а также напряженно-деформированного отношений при температуре окружающей среды аналогичны тем, которые ННЦ. Огонь разницу в производительности между ними, однако, должны быть расследованы. Это связано с более компонентов, и поэтому более сложных взаимодействий компонентов в HPC.1 Например, сила HPC при повышенных температурах уменьшается быстрее, по сравнению с NSC.2, 3 Сделан вывод, что бетон с высокой прочностью, а также HPC , восприимчив к взрывное отслаивание при воздействии на него быстрый подъем температуры. Отслаивание, скорее всего, произойти по HPC.3-5 полипропилена (ПП) волокна, широко используемые во всем мире для повышения износостойкости конкретных поверхности кожи подвергаются циклическому для сухой и влажной воздействия морской воды. Было установлено, что добавление волокна PP может смягчить или предотвратить взрывных растрескивание и 6,7, но большинство исследований, участвующих в PP фибробетона исследования основное внимание уделяется свойствам материала, а не структурный аспект поведения.
В действительности, огонь выполнения высокопроизводительных вычислений зависит от многих факторов. Эти факторы не только заметно влияет на структурные ответ и огнестойкость кадров HPC при повышенных температурах, а также повлиять на сейсмическую эффективность этих пожаров, подвергшихся воздействию кадров при комнатной температуре. Целью данной работы является представление экспериментальных исследований на ответный огонь и после пожара сейсмические характеристики кадров HPC ..
В огне, температура не распределять равномерно по конкретным разделам и это приводит к несовместимым статус стресса. Многие исследования были проведены расследования огнестойкости усиленного бетона (RC) балки, колонны, стены и перекрытия. Некоторые общие выводы были получены. Например, считается, что: 1) HPC плиты повышенной прочности имеют более высокие, чем огнестойкости плиты меньшей прочностью; 8 +2) свойства материала влияют на огнестойкость поведение колонн HPC более существенно по сравнению со строительством / факторы услуг, таких как поддержание нагрузок и структурных граничных условий; 9 3) после ASTM E119 стандартная пожара, нет значительного снижения нагрузки неудачи пучков, которые нагреваются от напряжения лицо, но жесткость колонны и разрушающая нагрузка уменьшается на preheating.10 структурные реакции статически неопределимой конструкции в огне, намного более сложная, чем у одного member.11-13 во время пожара, внутренние силы изменения RC структуры с различной температурой, а процесс разрушения, как правило, медленно из-за структурной пластичности и избыточности.
С другой стороны, авторы которых известно, что большинство структур RC не были уничтожены полностью, как пожары были потушены во времени. Это позволяет зданий, которые были отремонтированы правильно возобновить service.16 Авторы считают это очень поучительно выяснить, остаточной эффективности, в том числе и способность после пожара нагрузки и пластичности структуры RC, поскольку соответствующие исследования, являются недостаточными. В настоящем документе излагаются авторов последнего исследования по поведению сейсмических кадров RC после воздействия огня.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В предыдущем исследовании на HPC доменного шлака (HPC-BFS), авторы изучили остаточную на сжатие и изгиб в HPC-BFS и без PP fibers17 при повышенных температурах, осевой сжимающей отношения напряженно-деформированного о HPC-BFS на повышенных температурах 18 и послепожарный сейсмических поведение HPC-BFS сдвига wall.19 внимание в этом документе уделяется производительности пожаров и остаточных сейсмических поведение HPC-БФС структуры, в которых влияние силы HPC и того ПП волокна в первую очередь рассматриваются.
МЕТОДИКА
Высокопрочный бетон
42.5R обычный цемент портланд был выбран. Агрегаты были среднего песка и дробленого кремнистых камень, размером от 0,20 до 0,79 дюйма (от 5 до 20 мм). Нафталина ряд высокоэффективных воды восстанавливающего агента был выбран. PP волокон были выбраны 0,59 дюйма (15 мм) в длину и 0,0018 дюйма (45 Im) в диаметре. Основные физические свойства волокон PP являются следующие: температура плавления 329 ° F (165 ° C), сжигание точка 1099 ° F (593 ° C), предел напряжения деформации 15%, прочность на сжатие 40,03 KSI (276 МПа), упругих модуль 550,13 KSI (3793 МПа), не впитывающей воду, не токсичны, и с высокой способностью щелочеупорный.
Оценки C50 и C80 (то есть, с кубом, прочность на сжатие от 7 до 11 KSI [50 и 80 МПа], соответственно) 20 HPC-BFS были отобраны для изготовления рамы образцов. В таблице 1 приведены смеси пропорции. Для C80 с волокнами PP, содержание волокон П. П. lb/yd3 3,04 (1,8 кг/м3). Измеряется средняя величина падения бетонной составляет примерно 8,66 дюйма (220 мм) для C50 и C80 бетона. По словам китайского стандарта ГБ 50010-2002,20 таблице 2 приведены основные механические свойства HPC-BFS при комнатной температуре.
Образцы подробнее
В эксперименте, четыре масштабных 1:2 рамки образцов разработан как часть многоэтажного кадра были отлиты и сейсмических дизайн выполнен в соответствии с китайского стандарта ГБ 50011-2001.21 бетона для продольных балок была 0,79 дюйма (20 мм ) в толщину.
По аналогии с реальной конструкции, изготовленный клетки стали были зафиксированы в конкретных формах и был брошен. Именно тогда вылечить в лабораторных условиях при температуре окружающей среды в течение 28 дней. Для сравнения, укрепление и размеры всех четырех кадров были одинаковыми (рис. 1).
По словам китайского стандарта ГБ 50010-2002,20 стали бары HPB235 (ровной поверхности с диаметром [прямо фи] = 0,24 дюйма [6 мм], измеряемый предел текучести е ^ к югу у = 51,34 KSI [354 МПа] и модуль упругости E ^ югу ы = 30,457.91 KSI [210000 МПа]) и HRB335 (ребристая поверхность с [прямой фи] = 0,55 дюйма [14 мм], F ^ югу у = 56,56 KSI [390 МПа], а E ^ югу ы = 29,007.54 [200000 МПа]), были приняты как на стременах и продольной арматуры в балок и колонн, соответственно. Более подробная информация о четырех кадрах, приведена в таблице 3.
Fire тестовой системе
Огневые испытания были проведены в государственная лаборатория по уменьшению опасности бедствий Тунцзи университет, Шанхай, Китай.
Установка огневых испытаний, как показано на рис. 2 (а), включает в себя погрузку и нагревание и охлаждение оборудования. Для имитации пожара отсека, газовой среды пожара был задуман как один лицу отопления, как показано на рис. 2 (б). Оба луча и столбцов в кадре были, подвергшихся воздействию огня и подогревом.
Что касается температуры в печи газа, она была создана в соответствии с ISO-834 fire22 в восходящем этапе. В убыванию стадии охлаждения было достигнуто за счет холодного воздуха генерируются с помощью сильного вентилятора в течение первых нескольких минут, по истечении которого естественного охлаждения воздуха был принят до образцы охлаждают до комнатной температуры (рис. 3). Рисунок 3 показывает, что после 10 минут отопления, фактическая температура газа была немного ниже, чем в ISO-834 пожара. Это может быть связано с недостаточными возможностями нагрева печи. Кроме того, на рис. 3 также видно, что во время убыванию этапе, уменьшением скорости температура была довольно крутой между 120 минут до 140 минут, который был принят для имитации фактических противопожарной процедуры. В этом тесте, 0,79 дюйма (20 мм) толщиной силикатов алюминия были использованы для покрытия печи сопротивления потерь тепла. Кроме того, два малых 3,94 х 3,94 in.2 (100 х 100 мм ^ 2 ^ SUP) стекла кварцевого были использованы для наблюдения в ходе испытания.
При погрузке аспект, набор гидравлических домкратов, были использованы для приложить вертикальных нагрузок на пучок. Разъемы могут быть скорректированы в любое время испытаний для поддержания вертикальных нагрузок, когда нагретый кадра осуществляется большой деформации. Таким образом, нагрузка ситуации, аналогичной той, что в ходе фактической огня можно имитировать всей отопления. На верхней части гнезда, специальная система водяного охлаждения был применен для защиты гнезда от воздействия высокой температуры. Рисунок 4 показывает, что каждая концентрированной вертикальная нагрузка была установлена на уровне 2,02 KIPS (9 кН), приблизительно соответствует 30% от теоретической возможности загрузки разработки пучка при комнатной температуре.
Оба перемещения и температуры были измерены во время огневых испытаний (рис. 4). Для перемещения записи линейной переменной дифференциальных преобразователей (LVDTs) были установлены и подключены к кадров, молибдена провода для минимизации влияния огне. Температуры измерялись термопарами предварительно встроенных 0,20 дюйма (5 мм) глубиной в бетоне. Все данные были получены с помощью автоматического сбора данных системы (ADAS).
Циклические испытания установки
После соблюдением стандартных отопление, все образцы (то есть, образцы для F1 F4) были протестированы в соответствии низкочастотные циклические горизонтальные нагрузки в той же лаборатории.
Рисунок 5 показывает экспериментальная установка, разработанная в соответствии с китайской спецификации JGJ 101-96.23 Все кадры были прикреплены к тестовой платформы сильным болты и подвергается нагрузке в плоскости. Для моделирования сейсмических поведение отремонтированных рамках RC напали от пожаров, вертикальных нагрузок были применены до горизонтальной нагрузки. Отличие в огонь испытания, вертикальная нагрузка был навязан конкретных весовых блок 4,04 KIPS (18 кН), которые основываются на пин-rollered поддерживается стальной балки. Поэтому, как и огневых испытаний, два концентрированных вертикальной нагрузке 2,02 KIPS (9 кН) были оказывали на раме. После вертикальной нагрузки были стабилизированы, горизонтальная сила была применена гнездо. Горизонтальной процесс загрузки включены два основных этапов, а именно: управление нагрузкой шаг и контроль дрейфа шаг, как показано на рис. 6.
Для контроля горизонтального перемещения кадров, один LVDT был установлен на верхнем углу, на пересечении центральных колонны и балки. Другой LVDT была установлена в midheight части левой колонки. Горизонтальные и вертикальные движения кадра подвале были также зарегистрированы для исправления измеренных смещений на верхней части кадра. Только в кадре образцов F1, штаммы арматуры и хомутов были измерены предварительно встроенных датчиков напряжения. В ходе испытания разработки все трещины были тщательным наблюдением в то время как горизонтальные нагрузки был зафиксирован непрерывно.
FIRE TEST РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Общие замечания огневых испытаний
Во время пожара тесты, как правило, после 6 до 10 минут отопления, пара начала выходить и он исчез полностью через 60 минут нагрева. Нет очевидных звук взрывное отслаивание было слышно во время испытаний. После 120 минут огонь отопление, максимальная температура печи достигнутым 1472 ° F (800 ° C). При максимальной температуре в 0,20 дюйма (5 мм) глубиной от огня, подвергшихся воздействию поверхности достигнуто 932 ° F (500 ° C), пожар был потушен. В тот момент, соответствующий самая низкая температура на той же глубине пожарной нераскрытый поверхности варьировались от 293 до 370 ° F (145 до 188 ° C), в то время как самая высокая температура у камина нераскрытый стороны закрывается за 392 ° F (200 ° C).
Судя из трех кадров в конце теста приведены на рис. 7. Из-за обезвоживания, большая часть пожарной бетона поверхности были светло-серый, в то время как другие части были тусклые желтые. С другой стороны, огонь-нераскрытый поверхность была немного темнее. Многие трещины на бетонных поверхностей после пожара, большинство из которых были тонкие, как волос без каких-либо закономерность. Поскольку поддержание вертикальной нагрузки уровень был низким и целом особенность кадров мало изменился при комнатной температуре, можно сделать вывод, что появление этих трещин в основном за счет нагрева и охлаждения. О пожарной нераскрытый колонке поверхности, многие хорошо распределенных горизонтальных трещин расположенных на расстоянии около 7,87 дюйма (200 мм) были найдены (рис. 7). Это расстояние примерно равно стремя расстояние, которое делает вывод, что эти трещины, вероятно, из-за концентрации напряжений и disomogeneity в бетоне. Кроме того, сочился белый осадок видели в этих горизонтальных трещин на поверхности подвергаются воздействию огня.
Существует объяснение. В связи с совокупным воздействием нагрева и границы сдержанности в соседней луч, с высокой степенью сжатия в колонне на огонь, подвергшихся воздействию поверхности существовало. Сжимающей силы заставили воду только проступать через крошечные трещины на внутренней стороне неэкспонированные. В связи с пастой обезвоживания при высокой температуре, минералы, содержащиеся в воде, поселился в трещины в процессе испарения. С другой стороны, из трех кадров, образцами F2 имел наименьшее количество трещин и образцов F4 было больше всего. Это потому, что: 1) Образец F3 изготовлен из низкосортного конкретнее, чем F2, и 2) с образцами F4, расплавлен PP волокон оставили много крошечных отверстий в бетоне при нагреве ..
Температура ответ под огнем
Измеренная температура развития истории на всех контролируемых точек (рис. 4) для кадра Образцы F2, F3, F4 и показаны на рис. 8. Очевидно, что на поверхности подвергаются воздействию огня, температура ответ показывает некоторые закономерности. То есть, в любых двух геометрически симметричных точек, температура, разработанные в сравнительно одинаковым образом. В отличие от огня, подвергшихся воздействию поверхности, температура на два симметричных точек не была развита одинаково во время или по возрастанию или убыванию этапе. Это может быть вследствие: 1) воздуха и газов в печи двигаться только в одном направлении, и 2), то случайный характер пожара. Рисунок 8 показывает, что на нераскрытый поверхности, температура начала от 99 ° F (37 ° C), несколько выше, чем при комнатной температуре в летний период. Для сравнения, температура на огонь, подвергшихся воздействию поверхности увеличился с низкого значения за счет выделения тепла и охлаждения воздуха, от сильного вентилятора до огневых испытаний.
Он может быть вычислен из рис. 8 (а), (с) и (е), что на противопожарные открытую поверхность, поднялась температура в размере от 35 до 40 ° F / мин (от 1,4 до 4,2 ° C / мин) на раме образцов F2 (C80 бетона) и от 35 до 39 ° F / мин (от 1,4 до 3,8 ° C / мин) на образцами F3 (C50 бетона). Что касается образцов F4 (PP fiberreinforced C80 бетон), температура поднялась почти на том же уровне, на образцами F2. Это можно объяснить следующим образом. Для высокопроизводительных вычислительных систем, высшей силы, несколько больше плотность. Таким образом, в рамках этого же режимы отопления, тепло передачи будет более быстрым в повышенной прочности бетона.
Во время охлаждения этапе, температура на поверхности fireexposed упал сразу. На поверхности неэкспонированные, однако, температура продолжает повышаться в течение нескольких минут до его начала снижаться более медленными темпами. Это явление свидетельствует о том, что в начале охлаждения, жара не остановить передачу от огня, подвергшихся воздействию стороны к огню-нераскрытый стороны до теплового баланса было достигнуто.
Деформация ответ под огнем
Деформация с подогревом член состоит из двух частей: тепловые деформации и механических деформаций. Деформации, вызванной вертикальная нагрузка была небольшой, и ограниченные различия существовали между тремя кадрами в этом плане (это может быть приблизительно предсказать по остаточной жесткости три с подогревом кадров, как показано на рис. 9). Это означает, что большая часть деформации, выставленные в кадре во время пожара испытаний было вызвано тепловым эффектом. На рисунке 10 представлены развития деформаций три рамках всей системы отопления и охлаждения. При этом определено, что отклонение перемещается внутрь кадра является положительным, в противном случае оно отрицательно. Все деформации со ссылкой на нижней части рамки.
Очевидно, что на рис. 10 показывает, что все три кадров начинает деформироваться спустя значительное время после 5 минут отопления. Об этом свидетельствует тот факт, что балки и колонны начали удлиняться заметно в то время как две колонны изогнутый наружу. Следует отметить, что вертикальное смещение на обоих п. 4 и п. 6, особенно для кадра образцов F2, изменилось с положительного (сверху вниз) до отрицательных (вверх) по истечении определенного периода отопления. Это из-за теплового расширения в верхней концы с подогревом прилегающих колонке. На более позднем этапе отопление, балки начали оседать вниз снова, потому что температура была достаточно высокой, чтобы уменьшить жесткость пучка замечательно. Кроме того, отклонения луча по-прежнему устойчиво росли после пожара был потушен. Это могут быть предоставлены: 1) температура в некоторых районах по-прежнему член может незначительно увеличиться, и 2) сокращение отменяет восстановление отклонения пучка в зависимости от температуры декремента.
Вторая причина может быть заключен на рис. 10: при каркасной конструкции было совершено нападение на огне, осевой деформации нагретой членов развиваться более быстрыми темпами, чем ответ изгиб, и, следовательно, восстановления способности первый был лучше во время фазы охлаждения. Больше внимания следует уделить этому осевой ответ деформации при проведении огнестойкости конструкции на многопролетных, многоэтажные структуры кадра.
На рисунке 11 показано деформации эскизы, связанных с тремя кадрами на соответствующий момент тушения пожара. Очевидно, образцами F3 отклоняться более чем образцов F2, а образцами F4 отклоняться более существенно, чем F3 образца. Это происходит потому, образцами F3 было сделано с низким уровнем бетона в то время как образца F4 использовать PP fiberreinforced HPC. Для анализа деформации восстановления способности кадров, таблицы 4 и 5, соответственно, перечень максимальной деформации и восстановления значение балок и колонн 90 минут после пожара был потушен. Следует отметить, что прогиба в середине пролета является чистым отклонения по отношению к колонке торцов, а перемещение столбца midheight, имеет отношение к боку. Таблицы 4 и 5 экспонат, что в плане прогибом в середине пролета пучка образца F3 деформированных более существенно, чем образцов F2. Возможность деформации восстановления F3 образца, однако, слабее, чем у образца F2. Можно сделать вывод, что: 1) увеличение прочности бетона принесет пользу для улучшения пластичности кадра при пожаре, и 2) наличие волокон PP как правило, имеет смешанный положительный и отрицательный эффект-от деформации кадров как при нагреве и охлаждения этапах ..
Внутренние силы во время пожара
Что касается расследования внутренних войск в течение трех кадров с подогревом, данное исследование фокусируется на данный момент перераспределения. На рисунке 12 показана баланса моментов совместной с вертикальной нагрузки на балки при пожаре. С того момента, индуцированного сечения тепловой градиент следует тем же направлении, что одна из вертикальной нагрузки, момент сустава увеличилась по сравнению с при комнатной температуре. Это объясняет, почему некоторые 45-градусная диагональные трещины по всей суставы, как показано на рис. 7. Такое явление, т. е. ослабление балка-колонна суставов при отсека огонь, требует инженеров уделять больше внимания при выполнении конструкции огнестойкости на рамах RC.
Огнестойкость оценки
Структурных ответов, а также остаточные прогибы три рамки, приведенные в таблицах 4 и 5, соответственно, для балок и колонн, соответственно. Вообще говоря, HPC-BFS кадров хорошо вести себя в соответствии с ISO-834 пожара. Смесь волокон PP, а также увеличение прочности бетона принесет значительную пользу огнестойкости HPC-BFS кадров. Без дополнительной перегородки или плиты, однако, температуры на противопожарные нераскрытый поверхности колонн и балок поднимется выше 392 ° F (200 ° C), после 120 минут на отопление.
Циклических испытаний РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Циклические испытания явления
Для образца F1 без огня воздействия в горизонтальной циклического нагружения, очевидные трещины были впервые обнаружены на верхней части пучка с обеих сторон, а затем в нижней части две колонны, и, наконец, некоторые трещины на совместном пучка колонки. Показания датчиков деформации раскрывать, что это было связано с уступая арматурного проката в верхней части света и в нижней части колонны. Эта тенденция сочетается с последовательностью трещина в бетоне: пучка столбец сустава. Это типичный отказов рамы с сильным суставов, которое характеризуется сильной колонны и слабые лучи. Это согласуется с принципом сейсмических design.21 касается кадра Образцы F2, F3, F4 и с предварительным воздействием пожаров, трещины появились почти одновременно в верхней части света и в днище колонны, а были и более трещин на колоннах, по сравнению с образцами F1. Очевидно, что образцы F2 до F4 осуществлял типичном поведении сильных луч-с-слабые колонки кадров. Это очень отличается от их ожидаемых ответов при комнатной температуре, характеризующие strongcolumn-с-слабого пучка поведение как видно из образцов F1.
Это обусловлено изменением относительной жесткостью между пучком и столбцов в условиях пожара: в соответствии с действующим экспериментальные условия, нагретой колонны потерял их жесткости быстрее, чем соседние с подогревом пучков. Сейсмостойкости нагретой кадров, таким образом, сокращение в целом ..
На рисунке 13 показана схема окончательной трещины четыре кадров после проведения циклических испытаний. Видно, что окончательное трещин в конце колонны и соединения в то время как серьезные трещины в нижней части колонны часто находятся в "X" форму, которая превращается в пластическом шарнире. Прогиба, однако, не отличается в целом.
Характеристика нагрузок и перемещений
В таблице 6 приведены горизонтальные нагрузки и связанные с перемещением соответствующих текучести нагрузки в точке максимума нагрузки, а конечная точка нагрузки каждого кадра. В таблице 6, выход нагрузка обозначается как P югу ^ у ^ (что определяется "методом эквивалентной энергии"), а предельная нагрузка P ^ к югу и ^ берется 85% от максимальной нагрузки P ^ югу макс ^. Если измеренная по убыванию филиал незавершенным, предельная нагрузка будет выбран в качестве нагрузки в момент, когда механизм был создан каркас (например, образцов F4).
Вообще говоря, характерные нагрузки, а именно, к югу P ^ у ^ P ^ тах к югу, и к югу P ^ и ^, снижение на каждом этапе, после пожара нападения. Конечно: 1) прочность бетона и связь между конкретным и арматурного проката двух главных факторов, определяющих возможности загрузки кадра, и 2) арматурного проката остаточная прочность и модуль упругости практически не пострадавших от огня после охлаждения до температуры окружающей среды-сокращение рамки характерные нагрузка означает, что как прочность бетона и связи были существенно ухудшилось в результате пожара. Разница в силе между ухудшением бетона и арматуры будет изменить последовательность пластических шарниров в рамках HPC в циклических испытаний и, следовательно, влияние на формирование кадра недостаточности после пожара. ПП волокна незначительное влияние на максимальной нагрузки и соответствующие перемещения кадра после пожара. Это повышает пластичность кадра, однако. Таким образом, можно сделать вывод о том, что присутствие волокна PP не окажет негативного влияния на сейсмическую поведение после пожара RC кадров.
Сравнение F2 с F3, показывает, что грузоподъемность и пластичность кадра после пожара уменьшается с уменьшением прочности бетона. Это делает вывод, что повышение прочности бетона увеличится сейсмостойкости кадра после пожара, не предусматривают никакого взрывного отслаивание происходит ..
Таблица 6 показывает также коэффициент вязкости Ясно, что это показывает, что коэффициент
характеристики Послепожарная гистерезиса
На рисунке 14 показано гистерезисных кривых, проследить развитие горизонтальных перемещений на вершине все кадры в соответствии с типичными циклического нагружения (рис. 6). Рисунок 15 участков скелета кривизны, что оболочка гистерезисных петель. Гистерезисных и скелетных кривых имеют важное значение для оценки сейсмического поведения бетона. Цифры 14 и 15 показывают, что:
* Гистерезисных петель три с подогревом кадров (образцы F2, F3, F4 и) являются "тонких", чем в неотапливаемых кадра (образец F1). Это еще раз доказывает, что ущерб от пожара влияние диссипации энергии, снижение вязкости и, следовательно, уменьшилась сейсмостойкость;
* Среди всех четырех фреймов HPC, гистерезисных кривых толкать и тянуть направления в симметрично. Это связано с: а) однородности конструкции рамы, и б) отсутствие серьезности и сходство конкретные повреждения во время пожара. Кроме того, наличие волокна PP имеет номинальное влияние на сейсмическую поведение после пожара кадров;
* В начале горизонтальной нагрузки, площадь, покрытая гистерезисных цикл очень мал, и существует линейная зависимость между нагрузкой и перемещения. Это подтверждает упругой реакции после пожара кадров, и большинство из трещин, которые произошли в пожар локализован на поверхности. Тем не менее, увеличение горизонтальной нагрузки приводит к приросту площадей, покрытых гистерезисного цикла из-за неупругих ответ;
* Сравнения возрастанию части скелета кривых показывает, что оригинальный касательной жесткости четыре кадров может быть введен в порядке образцы F1> F2> F3/F4. Это свидетельствует о том, что: а) структура жесткость уменьшается на боевое развертывание, б) больше конкретных классов, тем меньше снижение жесткости. По сообщению огня кадров армированные волокнами PP, их первоначальные жесткости только слегка уменьшились. Это было четко связано с более пустоты оставленные плавления волокна PP в огне, который создает дополнительные трещины в рамах.
Жесткость деградации
Отношение горизонтальной нагрузки на горизонтальное перемещение на верхние части рам определяется как кадр секущая жесткость. Рисунок 9 показывает ухудшение секущая жесткость четырех кадров по сравнению с горизонтальным перемещением по последовательных циклических нагрузок. Очевидно, что жесткость все кадры существенно уменьшается в начале загрузки. Начальная жесткость образца F1 является самой большой среди всех кадров, то есть начальная жесткость образца F1 составляет около 100% выше, чем средняя первоначальная жесткость три fireexposed кадров. Тем не менее, она вырождается быстрее, чем другие. Это можно объяснить следующим образом: F1 образца не predamaged у костра. Таким образом, новые трещины вскоре после наложения циклического нагружения. В отличие от первоначальной жесткости другие три с подогревом кадров со временем снижается с относительно медленными темпами, и некоторые различия в их жесткости кривых существовало. Это означает, что ни сил, ни конкретные примеси волокна PP влияет на жесткость деградации.
Было также отмечено, однако, что в период после уступая этапе, когда на вершине смещение было больше, чем 0,79 дюйма (20 мм) (табл. 6), жесткость четыре кадры очень похожи друг на друга. Это означает, что ущерб от пожара имеет ограниченное влияние на жесткость, когда кадры выход ..
Диссипации энергии потенциал
Диссипации энергии, которая определяется как площадь, ограниченная гистерезисного цикла, обычно используемых для количественной оценки сейсмической способность поглощения энергии структуры RC. На рисунке 16 показана диссипации энергии по сравнению с верхней горизонтальное смещение четыре кадры. Как уже упоминалось ранее, в перемещении контролируемых циклов, образцы толкнул и вытащил на определенном уровне перемещения в два раза. Чтобы установить основе сравнения, на рис. 16 показывает, рассеяние энергии в течение первого цикла только. Рисунок 16 показывает, что, в целом, тенденции развития возможностей диссипации энергии по сравнению с горизонтальным смещением для каждого кадра, была аналогичной. Когда верхний перемещения была небольшой, скажем, 0,39 дюйма (10 мм), способность к рассеянию энергии было весьма ограничено, и разница между четыре кадров не было заметно. Это означает, что на данном этапе, способность к рассеянию энергии образцов в основном зависит от деформации кадров в целом, в то время как в пост-уступая этапе, скажем, 1,18 дюйма (30 мм), рассеяние энергии зависит от открытия и закрывает трещины на обеих балок и колонн.
Это было подтверждено наличие открытия трещины после удаления горизонтальные нагрузки (см. рис. 13) ..
По сравнению с образцами F1, диссипации энергии три пожара поврежденных кадров (то есть, образцы F2 до F4) была снижена независимо от прочности бетона или наличие волокон PP. Вообще говоря, в частности смещение верхней, последовательность возможность диссипации энергии F1> F2> F3> F4. Это свидетельствует о том, что в условиях рассеяния энергии, увеличение прочности бетона был благоприятным фактором, тогда как присутствие волокон PP была номинальной эффект.
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
В настоящем документе рассматриваются результаты экспериментальных исследований огонь ответ кадров из HPC-BFS, а также их послепожарный сейсмических поведения. На основании испытаний, это показывает, что:
1. Эти кадры HPC подвергаются постоянной вертикальной загрузкой вел себя хорошо в огне с продолжительностью 120 минут. В конце отопления, в то время как максимальная температура печи достигнут 1472 ° F (800 ° C), максимальная температура в 0,20 дюйма (5 мм) глубиной от огня, подвергшихся воздействию поверхности достигнут 932 ° F (500 ° C), и на противоположной противопожарной нераскрытый поверхности, максимальная температура в той же глубины поднимались за 392 ° F (200 ° C);
2. Трещины индуцированные флуктуации температуры были более значительными, чем те, что вызваны вертикальных нагрузок;
3. Под огнем атаки, неопределимой конструкции могут не преждевременно из-за дополнительных напряжений от внутреннего распределения силы. После пожара нападения, различие в жесткости деградации пучка и столбец возможно преобразование сильной колонка слабого пучка кадр в сильной пучком weakcolumn один, что неэффективно при циклических нагрузках;
4. В охлаждения и обогрева, ступени, балки и колонны, как правило, ответ быстрее, в продольном направлении, чем в поперечном направлении, а также
5. Несмотря на жесткость среды, несущей способности и пластичности кадров HPC были увеличены на смеси полипропиленовых волокон, которая имеет номинальное влияние на диссипацию энергии. Это было подтверждено на сейсмические испытания сопротивления проводится по противопожарной поврежденных кадров.
Следует отметить, что указанные замечания были основаны на ограниченных испытаний. Для более глубокого понимания, многие другие эксперименты должны проводиться.
Авторы
Авторы хотели бы выразить свою искреннюю признательность китайской природных научного фонда (грант № 50108011) и Китайского университета Основные Учитель научного фонда комитета (грант № 1199) для финансирования опытов. М. Xie признается за его активное участие в этих испытаниях. Первый Автор выражает благодарность Александра фон Гумбольдта, которая позволила ему сделать исследования в Германии в течение более чем за год. Он также благодарит H. Фолкнер, Брауншвейга, для обеспечения отличной условия для работы во время его визита.
Нотация
F = вертикальная нагрузка, KIPS (кН)
T = температура, ° F (° C)
P,
P ^ о ^ к югу,
P ^ югу тах,
P ^ и ^ к югу,
P ^ у ^ к югу,
Ссылки
1. Меда, A.; Гамбарова, П. и Бономи, М., "высокопрочный бетон по пожарно-Exposed железобетонных секций," Структурные ACI Journal, В. 99, № 3, май-июнь 2002, с. 277 - 287.
2. Сяо, J., и Кениг, Г., "Исследование по бетону при высокой температуре в китайско-Обзор" Пожарная безопасность Journal, V. 39, № 1, 2004, с. 89-103.
3. Чен, SY; Ло, X., и ВС, В. А. Влияние высокой температуры и охлаждения режимов на прочность на сжатие и поры свойства высокотемпературных конкретных действий "Строительство и строительные материалы, V. 14, № 5, 2000 , с. 261-266.
4. Кастильо, C., и Дуррани, AJ, "Влияние переходных высокой температуры на высокопрочный бетон", ACI Журнал материалы, V. 87, № 1, январь-февраль 1990, с. 47-53.
5. Sanjayan Г., запасов, LJ, "откола высоких Silica прочности бетона в вытяжной Fire", ACI журнал Материалы, В. 90, № 2, март-апрель 1993, с. 170-174.
6. Бенц, Д. П., "Волокна, просачивания, а также откола от высокопрочный бетон", ACI Журнал материалы, В. 97, № 3, май-июнь 2000, с. 351-359.
7. Kalifaa, P.; Чен, Г. и Галле, C., "Высокие температуры Поведение HPC с Полипропиленовые волокна от разрушения при отколе в микроструктур", цемента и бетона исследований, V. 31, № 10, 2001, с. 1487 -1499.
8. Чен, SYN; Пэн, GF и Ансон, М., "Fire Поведение высокопрочный бетон Сделано с микрокремнезема на различные Содержание влаги", ACI материалы Journal, V. 96, № 3, май-июнь 1999, стр. . 405-409.
9. Олдея, CM; Franssen, JM и Dotreppe, JC, "Fire Испытание на нормальной и высокой прочности железобетонных колонн", Труды Международного семинара по Fire Выполнение высокопрочного бетона, NIST SP919, NIST, Gaitherburg, MD, февраль . 1997, с. 109-124.
10. Mohamedbhai, ГТГ, "остаточной прочности железобетонных элементов испытывались на повышенных температурах," Труды Института гражданских инженеров (Лондон), В. 73, № 2, июнь 1982, с. 407-420.
11. Vecchio, FJ, "Нелинейные Анализ железобетонных конструкций, подвергнутых термической и механической нагрузки", ACI Структурные Journal, В. 84, № 6, ноябрь-декабрь 1987, с. 492-501.
12. Vecchio, FJ, и Сато, JA, "Тепловые эффекты в Градиент Железобетонные конструкции Frame", ACI Структурные Journal, V. 87, № 3, май-июнь 1990, с. 262-275.
13. Беккер, М. и С. Бреслер, Б. ", железобетонных конструкций в среде Fire" Журнал структурного подразделения, ASCE, В. 103, № 1, январь-февраль +1979, С. 211-224.
14. Хуан, ZF и Tan, KH, "Огнестойкость отделений в Высотное стальных каркасов: New подрамник и изолированных членов модели", журнал из конструкционной стали исследования, В. 62, № 10, октябрь 2006, с. 974-986.
15. Хуан, ZF; Tan, KH, и Ting, С. К. ", скорости нагрева и границы ограничении влияния на огнестойкости стальных колонн с ползучести", инженерных сооружений, V. 28, № 6, май 2006, с. 805-817.
16. Лин, CH; Chen, ST, и Ян, CA, "Ремонт Fire-Поврежденные железобетонных колонн," Структурные ACI Journal, В. 92, № 4, июль-август 1995, с. 406-411.
17. Сяо, J., и Фолкнер, H., "О остаточной прочности, высокопрочный бетон с учетом и без полипропиленовые волокна при повышенных температурах," Пожарная безопасность журнал, т. 41, № 2, март 2006, с. 115 - 121.
18. Сяо, J.; Xie, M.; и Чжан, C., "О остаточные сжимающие Поведение с подогревом, высокопрочный бетон с доменной-шлак," Пожарная безопасность журнал, т. 41, № 2, март 2006 , с. 91-98.
19. Сяо, Дж. Ли, Дж. и Цзян, F., "Исследования по сейсмической Поведение HPC Shear стены после пожара", материалов и конструкций, V. 37, № 272, 2004, с. 506-512.
20. Китайский стандарт ГБ 50010-2002 "Кодекс для проектирования железобетонных конструкций", китайские Пресс Строительство, Пекин, Китай, 2002. (На китайском)
21. Китайский стандарт ГБ 50011-2001 "Кодекс сейсмической Проектирование зданий", китайские Пресс Строительство, Пекин, Китай, 2001. (На китайском)
22. Международная организация по стандартизации ", ISO-834 Огнестойкость испытаний элементов строительных конструкций", Швейцария, 1975.
23. Спецификация китайской JGJ 101-96, "Спецификация для циклических испытаний метода," Китайский Пресс Строительство, Пекин, Китай, 1997. (На китайском)
Jian-Чжуанский Сяо является профессор кафедры строительства инженерии Университета Тунцзи в Шанхае, Китайская Народная Республика Китай. Он получил докторскую степень в структурной инженерии Университета Тунцзи. Его исследовательские интересы включают огонь поведение, высокопрочный бетон, сейсмические характеристики железобетонных конструкций, а также материалов и прочностные свойства вторичного бетона.
Jie Li является председатель профессор кафедры строительная техника Тунцзи университета. Он получил докторскую степень в структурной инженерии Университета Тунцзи. Его исследовательские интересы включают сейсмические характеристики инженерных жизненно и бетонные конструкции, высокопрочный бетон и механики повреждений.
Жан-Fei Хуан является научным сотрудником в Школе гражданской и экологической инженерии, Nanyang Technological University, Сингапур. Он получил степени бакалавра и магистра Университета Тунцзи и его кандидат от Nanyang технологический университет. Его исследовательские интересы включают выполнение огня и прогрессивный механизм распада структур.