Бонд в члены изгиб с равнины арматуры
Два конкретных T балка усилена инструментальной застроенных полые прутки были протестированы в исследовании влияния трещин от изгиба и облигаций потери на изгибе и сдвиге поведения. Пучка с изгибной отношение укрепление 0,98% выставке арки действий из-за разрушения сцепления, что начато, когда нагрузка достигает 60% от разрушающей нагрузки. Пучка с подкреплением отношение 0,33% выставлены преимущественно лучом до отказа инициативе, уступая продольной арматуры. Когда луч меры первичной сдвига несущих механизм, наблюдаемый спрос связи было самым большим в странах с переходной зоне между упругой и эластичной без трещин, потрескавшиеся поведения. Переход от лучом выгнуть действия вызвали резкое снижение изгибной жесткости, что указанные потери связи в пучках с простой арматуры.
Ключевые слова: арки, балки (ов); связи; изгибной жесткости; сдвига (пучков).
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Равнина арматуры, общей исторической структуры сейчас нуждаются в реабилитации, 1,2 не имеет ушки или другие деформации поверхности и, следовательно, не может передать связь сил механической блокировки. Вместо этого, связи передается через сцепления бетона и арматурного проката до скольжения происходит, и, в соответствии с историческими исследования Abrams3 в 1913 году, скользящая сопротивление создается, в основном в результате трения арматурного проката и окружающие бетона.
Abrams'3 исследование является важным этапом расследования в отношении облигаций прутки. Большой цикл испытаний было проведено на опертой прямоугольной пучков со сдвигом службы к глубине отношений (/ г) от 1,5 до 3,5 подвергаются четыре точки погрузки. Abrams'3 работы подтвердили допустимый предел напряжения 0.04fc?? в качестве максимального напряжения связи для обычного подкрепления. Этот критерий был принят в Американский комитет по бетона и железобетона и впоследствии был включен в первую ACI Code4 для проектирования конкретных зданий.
Mylrea5 вновь Abrams'3 данные получить многоступенчатое распределение напряжений сцепления вдоль продольной прутки в изгибе образцов на максимальном уровне нагрузки. Он предложил распределения напряжений связи, как показано на рис. 1, составляет от 2,3 МПа (330 фунтов на квадратный дюйм) в пределах 10 dB с конца поддержку 0,6 МПа (90 фунтов на квадратный дюйм) за 40 dB с конца поддержки, где дБ бар диаметре. Это абсолютная связь напряжения не обязательно уравновешивать силу бар, а также разработка не рассматривает влияние относительного скольжения бара арматурной стали и окружающих бетона.
Мало исследований на связь в простой укрепление произошло с деформированной барах стало нормой в железобетонную конструкцию. 1963 издание ACI 318 Code6 Строительство последним включать положения для простого подкрепления. Хотя существование взаимосвязи между стрессом связи, скольжения, а также бар силу для образцов на чистый изгиб были признаны ,7-9 поведение в связи охватывают сдвига тонких изгиб членами с гладкими подкрепление не достаточно. Gaillet10 предоставляет информации о неисправности в течение пяти прямоугольных пучков армированные прутки и / сут, начиная от 1,85 до 4,68, но не настоящей распределения напряжений связи. Все пучки, как представляется, не удалось в связи.
Бонд может оказывать влияние на сдвиг в железобетона сопротивление пучка и арочных действий. Отношения между сдвига В, бар силы Т и рычага между линией действия силы бетона на сжатие и растяжение силы в продольной арматуры, JD, is11
... (1)
где D (T) / дх и D (юлианский) / дх изменения продольной силы арматуры и рычага, соответственно, по длине пучка. Первое слагаемое в правой части уравнения. (1) представляет лучом, который требует сдвигового течения и, следовательно, связь между конкретным и стали в зуб между трещинами. Второе слагаемое представляет собой свод действий, где рычага изменяется по длине пучка в то время как бар силы по-прежнему constant.11 В этом случае связь не является необходимым в момент высокой регионах пучка, но необходимо закрепить на панели поддерживает. Арк действий таким образом, увеличивает потери в связи, независимо от а / д данного луча.
В регионах, где лишь действия пучка происходит, у среднего напряжения связи ^ ^ к югу пр. пропорционально приложенной сдвига V ^ ^ SUP 3
... (2)
где р периметру каждой продольной арматурного проката. Таким образом, осуществляется путем сдвига лучом (V в формуле. (2)) могут быть ограничены возможности связи у ^ ^ к югу пр., что требует дополнительного сдвига будет вестись в арку действий (уравнение (1)).
Прочность крекинга локально исключает деформации совместимости простой продольной арматуры и окружающего бетона, увеличение относительного скольжения и, возможно, снижение среднего напряжения связи внутри трещины области пучка. Уступая подкрепления в районах с высоким уровнем момент еще больше усугубляет местных совместимость деформации, увеличивая тем самым относительное скольжение и снижение среднего сопротивления связи. Эти явления можно уменьшить сдвиг осуществляется пучком действий (формула (2)) и увеличение сдвига несут арки действий (формула (1)), даже в пучках с а / д больше, чем 6. Базы данных о предыдущих испытаний results3, 10 не включают изгиб членов с / р достаточно большим, чтобы обеспечить лучом управляет их поведением во всех этапах загрузки.
Модель связи стресс-скольжения для обычной арматуры, была получена из результатов испытаний вывода specimens.12 В отличие от вывода образцов, изгиб образцов модели истинное поведение фактического пучков в том числе закрепление на поддержку и в рамках внутреннего пролетов, где плеск баров происходит. Бонд в изгибе членов осложняется взаимодействия трещин от изгиба, облигаций потери пучка действий, а также свод действий. В выводе образцов, бетон окружающих бар при сжатии, а в изгибе членов, конкретных окружающих бар напряженности и, следовательно, относительное скольжение между баром и конкретные менее для данного растягивающей силы бар. Сопротивления в связи изгиб члены будут быть как ожидается, будет выше, если эффекты, связанные с трещин от изгиба и податливость арматурной стали не происходит.
Прутки, более вероятно, опыт потери связи, чем деформированных бары из-за отсутствия механической блокировки между этими баров и окружающих бетона. Механика предположить, что потеря связи приводит к арке действий и требует значительных крепления прилегающих к балке опоры. Понимание изгибных членов армированные прутки имеет важное значение для оценки существующих исторических структур, поскольку оба арки действий и потенциальных крепления может привести к nonductile ответ членов и предложить немного подсуетиться неудачи.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Равнина арматуры регулярно встречаются в исторических структур, а также критерии для оценки их связи не требуется. Поведение членов изгиб с простым усиление в значительной степени вытекает из поведения деформированной решеткой. Понимания основных механике распределения напряжений сцепления изгибных членов не требуется. Экспериментальных исследований, что свидетельствует о сложной взаимодействия изгибных и сдвиговых поведения, связь потери и растрескивание представил. Знание связи вызывает потерю арки действий и перераспределения напряжений в связи тонкие лучи будут предоставлять ценную информацию для восстановления инженеров оценки исторических сооружений.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Две Т-лучи, с сечением и повышение показано на рис. 2, усиленной застроенных полых стержней, как показано на рис. 3, были разработаны и испытаны. T-лучевой конфигурация была выбрана сохранить расположение конкретных результирующая сила сжатия сравнительно постоянной во всем диапазоне приложенных нагрузок. 4PLATE бар показано на рис. 3 (а) имеет примерно в три раза больше площади поперечного сечения стержня УСЗ показано на рис. 3 (б), но бар периметров схожи. Рис 2 () показывает сечения балки. Соотношение изгиба стали в 0,98% для пучка с 4PLATE бары (именуемый в дальнейшем 4PLATE пучка) и 0,33% для пучка армированные бары HSS (далее именуемые пучка HSS). Эффективная глубина подкрепление 254 мм (10 дюйма) для обоих пучков, соответствующих / д 7,5. С учетом этого / сут значение, арка действий не ожидается ни в beam11 если арматура остается связан с конкретным.
Тензометры были установлены на вертикальных интерьера лица арматура, как показано на рис. 3, а также необходимые кабели побежал через полости в барах на край света. В общей сложности 96 тензодатчиков был использован для инструмента каждого луча: два были установлены на каждом арматурного проката в стране с 1 по 11 и С, а один был установлен на каждом баре в местоположении Р. круг номера на рис. 2 (б) представлять эти тензометрических позиций в инструментальной баров. Типичный интервал калибровочных было 200 мм (8 дюймов) по центру, а также уменьшен до 150 мм (6 дюймов) по центру, прилегающих к реакции, когда максимальная связи подчеркивает, как ожидается после появления трещин от изгиба. Приборы с 4 по 11 и C, были помещены в стремя местах, где трещин от изгиба предполагалось иметь место. Калибровочные C, на оси пучка, должна была захватить любые связи, происходящих в регионе постоянного момент.
Дизайн возможностей связи были рассчитаны с использованием длины связи стресс-разработки дистрибутива предложенный Mylrea.5 Эти исследования предсказывали, что 4PLATE пучка потерпит неудачу в связи, в то время как луч УСЗ будут иметь достаточно возможностей связи и, следовательно, не смогут при изгибе, инициированного податливость продольной арматуры. Кроме того, было ожидать, что луч УСЗ, в противном случае при изгибе, будет иметь значительно больше прогиба в середине пролета в связи с тем, чем 4PLATE пучка.
Бетон
Бетон целевой прочности на сжатие 30 МПа (4350 фунтов на квадратный дюйм). Общего назначения (тип 10) портланд цемента была использована без примесей. Максимальный размер составляет 10 мм (0,4 дюйма). 4PLATE пучка испытанию, когда бетон 42 дней и в среднем цилиндра ФК силы?? от 39,3 МПа (5700 фунтов на квадратный дюйм), а секущий модуль Ес 31900 МПа (4630 KSI). Пучка УСЗ был испытан, когда бетон 47 дней и был Ь?? от 41,8 МПа (6060 фунтов на квадратный дюйм) и Ес 30000 МПа (4350 KSI). Образцы влажной лечится мокрой мешковиной и пластмассовых листов в течение 7 дней после отливки и затем хранится в лаборатории, со средней температурой 21 ° C (70 ° F) и 24% относительной влажности воздуха до момента тестирования. Формы были сняты незадолго до тестирования. Companion цилиндров, используется для определения прочности на сжатие и секущий модуль бетона, были вылечены при тех же условиях, что и опытных образцов. Восходящей ветви ответ напряженно-деформированного наблюдается для каждого цилиндра представлен в Приложении A..
Застроенная продольной арматуры
Все продольные подкрепление горячекатаную сталь. Свойства материала были созданы из купонов получено от концов бара, испытания в соответствии с ASTM A370.13 загрузки показатель колебался от 20,1 до 32,3 сильных статических урожайности были рассчитаны в соответствии с РАО и др. al.14
Принятие метод впервые в Нильсон, 15 все оборудование было установлено в полых полостей арматуры для предотвращения нарушений границы железобетонная. Суматранская винты в потайной арматуры для сведения к минимуму их влияние на поверхностное связи. Слоты в винты были наполнены уплотнения, которые могут иметь локально ослабляет поверхностное связи. Каждый 4PLATE бар, как показано на рис. 3 (а), была создана из четырех 25,5 х 9,5 мм (1 х 3 / 8 дюймов) пластин с номинальным пределом текучести 300 МПа (43,5 KSI), и имела площадь поперечного сечения На 991 мм2 (1,54 in.2), а по периметру р 140 мм (5,5 дюйма). Свойства материала, в среднем от результатов двух купонных испытания были статического предела текучести е ^ к югу у, ^ из 332 МПа (48,2 KSI), конечной фу силу 518 МПа (75,1 KSI), а модуль Юнга E ^ югу ы ^ о 205800 МПа (29850 KSI). Каждая полоска УСЗ, как показано на рис. 3 (б), состоял из 32 х 32 х 3,2 мм (1-1/4 х 1-1/4 х 1 / 8 дюйма) квадратные полые секции (к югу ^ S ^ = 338 мм2 [0,524 in.2 ], р = 131 мм [5,2 дюйма]) с номинальным пределом текучести 345 МПа (50 KSI).
В баре было продольно раскол, а затем, связанные с парами № 10 винтов на 300 мм (12 дюйма) центров, как показано. Свойства материала, усредненная по результатам испытаний три купона были аф югу ^ ^ у, из 346 МПа (50,2 КСИ), А. Ф. ^ и ^ к югу от 404 МПа (58,6 КСИ) и E ^ S ^ к югу от 199900 МПа ( 28990 KSI). Напряженно-деформированное кривых наблюдается с купонами, получаемую от каждого бара представлены в Приложении A..
Наружные размеры 4PLATE бар были необходимы для размещения проводки тензометрических внутри бара полости. Бар УСЗ был выбран имеют примерно такие же по периметру с меньшей площадью поперечного сечения так, что пучок УСЗ потерпит неудачу при изгибе инициативе путем выделения из арматурной стали, в то время как 4PLATE пучка потерпит неудачу в связи до податливость арматурной стали . Требование о том, полых полостей бар размещения проводки тензометрических вызвало отношение периметра к площади поперечного сечения будет больше, чем у типичных твердых арматуры в исторических сооружений.
Оба бара были подвергнуты пескоструйной обработке использованием 120 песок окиси алюминия, сопла расстоянии 250 мм (10 дюйма), а 410 кПа (60 фунтов на квадратный дюйм) взрыва давление в сторону повышения их шероховатости поверхности и сделать их более представительными баров в исторических structures.16 всего периметр пескоструйной по всей длине собравшихся продольных балок. Шероховатость поверхности каждого бара характеризуется максимальной высоты профиля, Ry, рассчитывается как расстояние между самой высокой вершины и глубокие долины на поверхности заготовки. Все шероховатости Измерения были проведены с использованием тестера шероховатости поверхности с помощью одного 0,25 мм (0,01 дюйма) удара. Средняя высота профиля для баров, с результатом каждом баре в среднем от 20 измерений, были 13,4 мкм (0,0005 дюймов) за два 4PLATE баров и 14,0 мкм (0,0006 дюймов) для двух баров HSS. Связанных стандартных отклонений для высоты профиля были 2,7 мкм (0,0001 дюйма) для 4PLATE баров и 3,6 мкм (0,0001 дюйма) для баров HSS.
Арматура, работающая на сдвиг
Shear укрепление состояло из 10 мм (0,4 дюйма) диаметр холоднокатаной простой круглого расположенных на расстоянии 100 мм (4 дюйма) по центру. Оба луча значительно больше поперечной арматуры, чем это необходимо для обеспечения их потерпит неудачу при изгибе.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В этом разделе кратко визуальных наблюдений, сделанных в ходе тестирования и содержит анализ записанных данных деформации, в том числе трещин от изгиба. Прогноз и фактическая неспособность нагрузки сравниваются и прогрессии напряжение связи приводится.
Предварительные замечания
Рисунке 4 (а) и (б) показать нагрузки ход кривых 4PLATE и УСЗ пучков, соответственно. 4PLATE пучка достигается максимальная нагрузка P ^ тах к югу от 183 кН (41,1 кип) на ход 40 мм (1,6 дюйма) и рухнул в результате изгиба при сжатии при нагрузке Р от 136 кН (30,6 кип) на ход 43 мм (1,7 дюйма). УСЗ пучка достигается максимальной нагрузкой 59,1 кН (13,3 кип) на ход 22 мм (0,9 дюйма) и в конце концов рухнул в результате изгиба при сжатии при нагрузке 41,8 кН (9,4 кип) и инсульта на 30 мм (1,2 дюйма). Без трещин моментов инерции, бухгалтерского учета для преобразованных областях укрепления стали 1,18 1960 in.4) для 4PLATE и УСЗ пучков, соответственно. Без трещин упругих жесткостей двух пучков, представляющий ответ от начала координат до точки на рис. 4 (а) для 4PLATE пучка, от начала до точки С на рис. 4 (б) для пучка быстрорежущей стали, поэтому отличаются. Ни луч был взломан до того, как загружается ..
Таблица 1 показывает сравнение между наблюдаемыми нагрузки аварии и тех, предсказал помощью уравнений изгиба сопротивления в ACI 318-0517 сопротивление факторов, равным единице. Наблюдается максимум нагрузки для обоих образцов были больше, чем прогнозируемые значения рассчитываются с использованием либо заданными свойствами материала или реальных свойств материала пренебрегая упрочнения. Таким образом, некоторые деформационного упрочнения арматуры должны иметь место, особенно для пучка быстрорежущей стали, хотя максимальный зарегистрированные напряжения были меньше, чем напряжение в начале деформационного упрочнения, наблюдаемой в ходе испытания купона.
Нагрузки инсульта поведение пучка УСЗ, как показано на рис. 4 (б), является типичной при усиленных beam.11 начальный участок кривой от начала координат до точки С, соответствует упругой без трещин изгиб поведения. Точка С соответствует применяться момент 10 кН? М (7,4 бордель? М), что меньше, чем теоретическая крекинга момента 12,0 кН? М (8,8 бордель? М) вычисляется с грубыми момента инерции в строгом соответствии с МСА 318-05,17 пренебрегая превращается области арматурной стали. Склона, то уменьшается и остается постоянным между точками С и D, что соответствует упругой трещины поведения. Уступая изгибных инициирует усиление при нагрузке примерно равна 55 кН (12,4 кип). Такая нагрузка совпадает с предсказал провал нагрузки на основе фактических свойств материала в таблице 1 (P = 57,6 кН [13,0 бордель]).
Нагрузки удара поведение 4PLATE пучка, как показано на рис. 4 (а), является более сложным. Начальный участок кривой от начала координат до точки, соответствует упругой без трещин поведения. Точка соответствует применяться момент около 18 кН? М (13,3 бордель? Футов), что больше, чем теоретические крекинга moment17 на 11,4 кН? М (8,4 бордель? Футов). Склона, то уменьшается и остается относительно постоянным между точками а и б (на P = 120 кН [27 кип] ^ = 0.66P югу тах), что соответствует упругой трещины поведения. Верхний предел этого диапазона нагрузки меньше, чем предсказал выход нагрузки на основе фактических свойств материала без учета упрочнения, P = 164 кН (36,9 кип) в таблице 1. Вполне вероятно, что приведенная жесткость наблюдается между Point B и P ^ югу тах связано с переходом от лучом выгнуть действий в странах-членах.
Изгибной жесткости 4PLATE пучка была также рассчитана идеализации пучка, как связаны арки. Верхний аккорд арки, охватывающих между двумя точками, приложенной нагрузки, принято иметь ширину, равную фланец Tbeam и глубиной в размере, эквивалентном прямоугольного напряжения сжатия, как это определяется из расчета изгибных анализа. Диагональных членов сжатия, охватывающих от точек нагрузку на поддержку, как предполагалось, имеют площадь поперечного сечения равна верхней аккорд сжатия и шириной, равной толщины стенки. Продольных подкрепление идеализируется как галстук. Изгибной жесткости трещины света, EIcr было 16300 кН * м ^ 2 ^ SUP (39400 кип * м ^ 2 ^ SUP), в то время как эквивалентные жесткость связана арки 6470 кН * м ^ 2 ^ SUP (15700 кип * SUP м ^ 2 ^). Секущая жесткость соответствующих P ^ югу тах на рис. 4 (а) составляет примерно 6980 кН * м ^ 2 ^ SUP (16900 кип * м ^ 2 ^ SUP), примерно один-два раза меньше трещин пучка, и только 8% больше, чем идеализированный связали арки.
Рис 5 (а) и (б) показывают распределение трещин наблюдается по длине и 4PLATE УСЗ пучков, соответственно, в конце испытания. Расстояние между изгиб трещины усредненные 100 мм (4 дюйма) в среднем 3,2 м (10,5 м) Длина каждого луча. Трещины были менее 0,5 мм (0,02 дюйма) шириной в связи с тем, за исключением больших трещины в середине пролета оба луча, который был шире, чем 2 мм (0,08 в), и продлил близко к верхней части пучка фланец, когда невозможность произошло (Р = Р на рис. 4). Горизонтальные трещины Сети произошел в нижней фланец по обе стороны от обоих пучков до достижения максимальной нагрузки и на расстоянии приблизительно 500 и 200 мм (20 и 8 дюймов) по обе стороны в середине пролета для 4PLATE и УСЗ пучков, соответственно. Прочность Сети трещин в этом регионе вступил в этих горизонтальных трещин.
Поведение определяется по показаниям тензометрических
Рис 6 (а) и (б) показывают изменение бар силы на разных уровнях нагрузки при удалении от оси пучка для 4PLATE и УСЗ пучков, соответственно. Сплошными линиями показано изменение бар силе в течение пяти загрузки шагом к югу 0.2P ^ тах. Эти данные являются средними либо восемь тензометрических измерений для проведения с 1 по 11, или четыре измерения для проведения R и С. Нетипичные которые были выявлены аномалии в нагрузке по сравнению деформации ответа для каждого тензометрических были исключены из набора данных . Бар силы в каждой точке тензодатчика, T (х), была вычислена как меньшее из
Рис 6 () предполагает ужесточение напряженности связан с изгибной растрескивание произошло в 4PLATE пучка. Относительно высокий штаммы были измерены при 0, 600 и 1200 мм (0, 24 и 47 дюймов) в середине пролета от: эти тензодатчиков примерно совпадают с трещиной местах. Более низкие значения в промежуточных местах калибровочных означает, что эти датчики не совпадают с соседними трещинами. Отрезки между реакцией и места эти высокие силы показали, как серые линии. Если среднее напряжение связи пропорциональна поперечной силы, как следует из формулы. (2), наклоны этих линий должна быть линейной в постоянном области сдвига между 200 и 2100 мм (8 и 83 дюймов) с середине пролета. На самом деле они являются нелинейными, когда приложенной нагрузки превышает примерно 146 кН (32,8 кип) (0.8P ^ югу тах), предполагая, что всеобъемлющее действие на начало или только до, этот уровень нагрузки. Это согласуется с пунктом б на рис. 4 (а), что указывает на переход к арке действий, определенных ранее, что произошло на нагрузку от 120 кН (27 койка) (подпункт 0.66P ^ тах) ..
На максимальной нагрузке, близкой к полной потере связи произошло в пределах 600 мм (24 дюймов) с каждой стороны в середине пролета, который примерно совпадает с распространением уступая в центральной области пучка. Предыдущие исследования показали, что лучи с несвязанных подкрепление не обязательно показывать потери мощности, но может внезапно конкретные сжатия начало провал на середине пролета или потери якорной стоянки вблизи supports.18 Этот луч потускли вдруг из-за конкретного дробления при сжатии в середине пролета после первоначального выхода арматуры, как показано на рис. 4 (а).
Рис 6 (б) показывает, что пучок УСЗ также произошло ужесточение напряженность из-за трещин от изгиба. Относительно высокий штаммов бар произошло на водомерных постах находятся 0, 600, 1200 и 1600 мм (0, 24, 47 и 63 дюймов) в середине пролета от, который вероятно совпал с трещиной местах. штаммов Малый бар наблюдались на 200, 400, 800 и 1400 мм (8, 16, 32 или 55 дюймов) в середине пролета от, где колеи и трещины местах не совпадают. Отрезки между реакцией и тензодатчиков, с высокой силы бар предлагают почти линейное поведение от реакции опоры в пределах 600 мм (24 дюймов) в середине пролета на всех уровнях нагрузки. Сила сдвига Таким образом, представляется, было сопротивление пучка действий для грузов меньше, чем ^ ^ 0.8P югу тах и в регионах, дальше, чем 600 мм (24 дюймов) в середине пролета от P в ^ ^ макс к югу. Рисунке 4 (б) показывает, что изгибной жесткости этого пучка остается относительно постоянным до выхода. Рис 6 (б) также показывает, что потеря связи в пределах 600 мм (24 дюймов) в середине пролета произошло только тогда, когда нагрузки достигнуто P ^ ^ макс к югу и, подобно 4PLATE пучка, примерно совпадает с распространением уступая в центральный луч регионе.
Влияние трещин на связь поведения
Рис 7 (а) и (б) показано изменение бар силу по мере удаления от середине пролета для 4PLATE и УСЗ пучков, соответственно. Приложенной нагрузки в обоих случаях 29,6 кН (6,6 кип), что соответствует 0.16P ^ тах к югу и к югу 0.50P ^ тах для 4PLATE и УСЗ пучков, соответственно. Соответствующий момент максимума примерно в 2,3 раза теоретических крекинга момент каждого пучка. Данные также показывают, предсказал бар силу распределения для обоих пучков предположении упругих без трещин и упруго-трещинами поведения, а твердые и штрих-пунктирные линии, соответственно.
Наблюдаемых сил бар 4PLATE пучка, как показано на рис. 7 (а), совместимы с упругой без трещин поведения в регионах с низким уровнем момент за 1600 мм (63 дюймов) с середине пролета. Прочность крекинга было предсказано расширить +910 мм (36 дюймов) с середине пролета, но растрескивание наблюдается в пределах 100 мм (4 дюйма) в середине пролета. Хотя изгиб теория предсказывает местных разрыва силу бар на месте крекинга момент эта цифра показывает, что переход постепенный по длине пучка от 600 мм (24 дюймов) в середине пролета из примерно 1600 мм (63 дюйма) по середине пролета. Что касается подпункта 0.2P ^ тах уровень нагрузки на рис. 6 (а), бар силу измерений на 800 и 1000 мм (32 и 39 дюймов) с середине пролета были значительно ниже, чем в соседних местах тензодатчика, возможно, из-за напряженности жесткости. За исключением одного места 600 мм (24 дюймов) с середине пролета, бар сил в целом не удалось достичь упругой линии в трещины сдвига службы.
Кроме того, наблюдается сил бар в пучке УСЗ, как показано на рис. 7 (б), согласуются с упругой без трещин поведения в странах с низким момент регионов за примерно 1600 мм (63 дюймов) с середине пролета. Прочность крекинга было предсказано продлить 945 мм (37 дюймов) с середине пролета, однако, трещин наблюдается в течение примерно 1100 мм (43 дюймов) с середине пролета. Бар силу вновь постепенно увеличивается от соответствующих без трещин поведение на 1600 мм (63 дюймов) с середине пролета, соответствующего трещины поведения на 600 мм (24 дюймов) с середине пролета. Увеличился наклон указывает, что связь высокого спроса в этом регионе. Бар сил в целом совпадают с упругой трещины линии в пределах примерно 600 мм (24 дюймов) с середине пролета. Измерения бар силу в 600 мм (24 дюймов) в середине пролета от тенденцию к падению выше предсказал упруго-линии трещины и коррелирует с высокой силы бар измеряется в этом месте, как показано на рис. 6 (б).
Приближенного стандартных отклонений расчетных сил напряженности в каждой точке тензометрических показано на рис. 7, 2,9 кН (0,65 кип) для 4PLATE света и 5,2 кН (1,2 кип) для УСЗ beam.19 ошибка отражает точность тензодатчиков собой и изменения бар силу как на и между трещинами. Области изгиба растрескивание больше времени для пучка быстрорежущей стали, так что стандартное отклонение выше, поскольку некоторые тензодатчиков, возможно, были обнаружены трещины в местах, в то время повторить датчиков на другом конце пучка может быть расположен между трещинами.
Расчетная связи подчеркивает
Цифры 8 и 9 показывают среднее напряжение связи в зависимости от расстояния от середине пролета на нескольких уровнях нагрузки на основе среднего тензометрических для чтения 4PLATE и УСЗ пучков, соответственно. Эти цифры взяты из средних или восемь тензометрических показания для проведения с 1 по 11, или четыре показания для проведения R и С. Нетипичные были выявлены аномалии в калибровочных чтения по сравнению с приложенной нагрузки кривой для калибровочных каждого штамма и были исключены из данных множество. Средняя нагрузка связи между датчиками, и ^ ^ к югу пр., является
... (3)
где К (х) представляет собой разницу между расчета средней силы бар в соседних датчики деформации, а Разрывы к югу и ^ ^ пр. происходят в тех местах, тензометрических.
Была предпринята попытка устранить влияние напряженности жесткости из расчета средней связи напряжений. Штаммы записан в 600 и 1200 мм (24 и 47 дюймов) с середине пролета (тензодатчиков № 9 и 6) для 4PLATE пучка, а зарегистрированные напряжения в 400, 600 и 1200 мм (16, 24 и 47 дюйма ) на середине пролета (тензодатчиков № 10, 9 и 6), для луча УСЗ не были использованы для вычисления среднего связи напряжений. Рис 6 (а) и (б) для 4PLATE и УСЗ света, соответственно, показывают, что бар усилие достигает максимального значения в 600 и 1200 мм (24 и 47 дюймов) в середине пролета из-за близости этих датчиков на изгиб трещины . В результате, бар рассчитан сил в этих местах тензометрических больше, чем те, которые ближе к середине пролета и связанные среднем связи подчеркивает, рассчитанная по формуле. (3), являются отрицательными в середине пролета стороне от этих датчиков. Вновь уравнения. (3) дает отрицательный рассчитывается среднее напряжение облигаций на середине пролета сторона этого датчика.
Ошибка линий, что составляет плюс-минус два стандартных отклонения от расчетной среднее напряжение связи, показаны на рис. 8 и 9. Разница в величине ошибки линии в любой показатель из-за разницы в топор, используемый для расчета среднего напряжения связи (уравнение (3)). Эти данные показывают, что ошибка, связанная с среднее напряжение связи существенно. Стандартные отклонения от среднего увеличения напряжения связи с увеличением приложенной нагрузки. Как описано в предыдущих разделах, это, вероятно, из-за трещин от изгиба.
На рисунке 8 показано, что средние напряжения в связи 4PLATE пучка вычисляются между 200 и 800 мм (8 и 32 дюймов) с середине пролета и дальше увеличиваться, примерно пропорционально приложенной нагрузки, P / P ^ югу тах меньше или равно до 0,8. Снижение в расчетное среднее напряжение связи происходит при максимальной нагрузке. Рис 6 () показывает, что расположение рассчитанные максимум среднее напряжение в связи сдвига службы 4PLATE пучка сдвиги в сторону поддержки с увеличением приложенной нагрузки. По P / P ^ югу макс = 0,2, рассчитывается среднее напряжение пика связи в пределах 1000 мм (39 дюймов) в середине пролета. Пик среднее напряжение связи происходит в 1750 мм (69 дюймов) с середине пролета по P / P ^ югу тах = 0,4 и 0,6. Увеличение арки действий в середине пролета регионе вызывает рассчитанные максимум среднее напряжение связи состояться в течение 1950 мм (77 дюймов) в середине пролета по P / P ^ югу макс = 0,8, а в области поддержки P югу ^ тах . Вероятность отказа крепления увеличивается пиковое напряжение связи приближается к опорных реакций и потери связи продолжается в регионе в середине пролета балки.
Рис 8 (е) также показывает, что рассчитанные средние распределения напряжений связей на уровне максимальной нагрузке 4PLATE подходы пучка, что предсказал использованием нормированной модель связи Mylrea5.
На рисунке 9 показана средняя связи напряжений по длине пучка HSS. Сокращение измеряется напряжение связи между 200 и 800 мм (8 и 32 дюймов) в середине пролета от происходит на максимальном уровне нагрузки. Рис 6 (б) показывает, что это изменение в их поведении, в соответствии с связи потерь, возникающих в пределах 600 мм (24 дюймов) в середине пролета при максимальном уровне нагрузки.
Рисунок 9 показывает также, что расчетные пик среднее напряжение в связи сдвига пролета пучка УСЗ происходит в 1000 мм (39 дюймов) в середине пролета от всей загрузки этапах, за исключением P / P ^ югу макс = 0,6 при происходит между 1400 и 1600 мм (55 и 63 дюймов) с середине пролета. Арк действий не происходит из-за малой площади поперечного сечения продольной арматуры в этом пучке. Пик спроса связи прилегающих к пучку поддерживает оставался относительно низким. Пучка УСЗ, следовательно, не подход связи провал.
Рисунок 9 показывает также, что расчетное среднее распределение напряжений связи пучка УСЗ не похож на нормированные модели Mylrea5 связи. Майлрея построил свою модель на Abrams'3 исследования пучков с / р от 1,5 до 3,5, которые сопротивляются сдвига в связи с тем главным арки действий. Mylrea's5 Таким образом, модель более точно имитирует 4PLATE пучка, где арка действия произошли и в меньшей степени представитель пучка УСЗ там, где мало арки действий произошло.
Форма распределения напряжений связи зависит от первичного сдвига несущих механизма. Высокая связи подчеркивает, прилегающих к поддержке реакции очевидны для балок, где сдвига осуществляется главным образом арки действий. Бонд спроса прилегающих к пучку поддерживает остается относительно низкой для пучков, в которых сдвиг осуществляется главным лучом.
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Об экспериментальном исследовании подчеркивается сложное взаимодействие между изгибной и сдвиговой поведения, связь потери и трещин. Два 4,2 м (13,8 футов) в длину конкретные тонкой Т-балок с / д 7,5 были протестированы в четырех пунктов погрузки. Оба были усилены с простым полых стальных стержней, которые шероховатой поверхности для моделирования баров найдено в исторических сооружений. Изгибных отношения подкреплении были 0,33 и 0,98% для пучков армированные УСЗ и 4PLATE баров, соответственно. Арк действий не ожидается ни в пучке, если арматура остается связан с конкретным.
Из анализа экспериментальных данных, следующие выводы кажутся оправданными:
1. Арк действий, начатых в пучке армированные 4PLATE бары из-за потери связи в регионе постоянного сдвига вблизи середине пролета при нагрузке достигает 60% от своего максимального значения. Прочность крекинга Считается, что способствовало утрате связей в этом регионе. Балка усилена баров УСЗ было меньшим спросом связи и арочных действий из-за потери связи не инициировать в пучке до максимальной нагрузки было достигнуто;
2. При сдвиге в первую очередь несут пучка действий, связи наибольшего спроса внутри упругой без трещин области, примыкающей к первой изгиб трещины;
3. Большие прогибы изгиб может указывать на наличие свода решения, принятого связи потери. Образца, которые выставлены значительный свод действий было секущей изгибной жесткости, которая была в пределах 8% от эквивалентной жесткости в расчете на связали арки и примерно вдвое меньше, вычислить условно предполагая упругой трещины поведения;
4. Mylrea's5 предлагаемое распределение напряжений сцепления эффективно отражает распределение напряжений сцепления в пучках, где арка действий является основным сдвига несущий механизм и высокая связи напряжения возникают вблизи провала на опорах. Mylrea's5 модель является менее эффективным на захват распределения напряжений сцепления для пучка, что сопротивляется сдвига луча действий и, следовательно, имеет относительно низкий спрос связей в области поддерживает и
5. Результаты двух образцов подтверждают поведение членов усилить изгиб с простой стальной прокат. Дополнительные испытания, необходимые для дальнейшей разработки прогнозной модели такого поведения.
Авторы
Авторы благодарят за помощь, В. Логан, университет Западного Онтарио (UWO) Лаборатория руководитель, за помощь с дизайном на испытательной установке; B. Стюарт, К. Кук, П. Дрекслер, UWO машина услуги, для изготовления из арматуры, Д. Классен, UWO студент, за помощь в проведении лабораторных испытаний и H. Trofanenko Диллона Consulting Ltd, Калгари, провинция Альберта, Канада, за предоставление образцов исторического арматурной стали. Финансовая поддержка была оказана со стороны естествознания и техники Научно-исследовательского совета Канады в виде аспирантов стипендии для первого автора и Discovery Грант на второй автора. Стипендии для первого автора из американского института бетона, правительство Онтарио, Канадское общество гражданское строительство, Канадский совет профессиональных инженеров, ENCON Групп Инкорпорейтед и Университета Западного Онтарио, также выражается искренняя признательность.
Нотация
^ К югу с = площадь поперечного сечения арматурного проката
= сдвига службы
D = эффективная глубина железобетонной балки
г ^ к югу б = прутка диаметром
E ^ к югу с = модуль упругости бетона
E ^ югу ы = модуль упругости арматурной стали
Е. ^ югу кр = вычисляется жесткости изгиба с трещинами пучка
е '^ к югу с = прочности бетона сжатие
F ^ к югу и ^ = предел прочности арматурной стали
е ^ у, к югу = статического предела текучести арматурной стали
JD = плечо рычага между продольной арматуры и тяжести бетона на сжатие силой
P = приложенной нагрузки
P ^ югу F = разрушающая нагрузка
P ^ югу макс = максимальной нагрузке
р = бар периметру
R ^ югу у = бар шероховатость поверхности
T = сила натяжения в арматурного проката
и ^ к югу пр. = среднее напряжение связь
V = поперечная сила
х = расстояние вдоль арматурного проката
Ссылки
1. Болдуин, MI, и Кларк, Л. А. Оценка арматуры с недостаточным Анкоридж, "Журнал конкретных исследований, т. 47, № 171, июнь 1995, с. 95-102.
2. Фельдман, LR; Макфарлейн, округ Колумбия; Кроман, JA, и Бартлетт, FM, "Построение Постановка реабилитационный центр Бридж-стрит для размещения движения специальных транспортных средств", 31 ежегодной конференции Канадского общества Строительная техника, 2003, 10 с. ( CD-ROM)
3. Абрамс Д. А. Испытания смычке бетона и стали, "Университет штата Иллинойс Бюллетень № 71, Университет Иллинойса, Урбана, Иллинойс, 1913, 240 с.
4. Американский институт бетона, "Стандартные характеристики № 23, Standard строительных нормах и правилах по использованию железобетона," Фармингтон Hills, MI, 1920, 20 с.
5. Майлрея, ТД ", Бонд и Анкоридж" ACI ЖУРНАЛ, Труды V. 44, № 3, март 1948, с. 521-552.
6. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования к железобетона (ACI 318-63)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 1963, 144 с.
7. Эдвардс Д., Yannopoulos, PJ, "Локальные Бонд-стресс для Слип отношений для горячего проката Деформированные Бруски и мягкой стали равнины бары," ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 76, № 3, март 1979, с. 405-420 .
8. Беннетт, EW и Snounou И.Г., "Бонд-Слип характеристики равнины арматуры при меняющейся Стресс," Конференция: Бонд в бетоне, Пейсли, Шотландия, 1982, с. 140-150.
9. Канкам, CK, "Связь Бонд стресса, стали стресс, и Слип из железобетона," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 123, № 1, январь 1997, с. 79-85.
10. Gaillet О., "Этюд де-ла-Longueur d'Anchrage Minimales в защиту Aciers де коленопреклонения Lisses йапз Ле Poutres ан Бетон Arme," MS тезис, Монреальский университет, Монреаль, Квебек, Канада, 1999, 266 с.
11. Мак-Грегор, JG, и Бартлетт, FM, железобетона: механизм и дизайн (канадский Edition), Prentice-Hall Канада Инк, Скарборо, Онтарио, Канада, 2000, 1042 с.
12. Фельдман, LR, и Бартлетт, FM, "Бонд напряжений по равнине арматуры в Пулаут образцов," Структурные ACI Journal, В. 104, № 6, ноябрь-декабрь 2007, с. 685-692.
13. ASTM A370-97A, "Стандартные методы испытаний и определения механических испытаний металлопродукции", ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 1997, 52 с.
14. Рао, NRM; Лорман, M.; и Телль, Л. Г. Влияние скорости деформации на текучести конструкционных сталей, "Журнал материалы, В. 1, № 1, марта 1966, с. 241-262 .
15. Нильсон, AH ", Бонд Стресс-Слип отношений в железобетоне," Доклад исследований № 345, Департамент зданий и сооружений, Корнельский университет, Итака, штат Нью-Йорк, 1971, 40 с.
16. Фельдман, LR, и Бартлетт, FM, "Прочность Изменчивость Пулаут Образцы с равнины усиление", ACI Структурные Journal, В. 102, № 6, ноябрь-декабрь 2005, с. 860-867.
17. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2005, 430 с.
18. Кэрнс, J., и Чжао, З., "Поведение бетонных балок с открытыми арматуры," Труды Института Engineers.Structures и зданий, В. 99, май 1993, с. 141-154.
19. Фельдман, LR, "Бонд равнинных стальной арматуры в бетоне", кандидатская диссертация, Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет Западного Онтарио, Лондон, Онтарио, Канада, август 2006, 272 с.
Входящие в состав МСА Лиза Р. Фельдман является профессором по гражданским и инженерная геология, Университета Саскачеван, Саскатун, провинция Саскачеван, Канада. Она является членом комитетов МСА 318-R, реорганизации кода (Железобетона Строительный кодекс); 342, Отметка бетонных мостов и мостовых элементов и ACI Стипендия Совета.
F. Майкл Бартлетт, ВВСКИ, является профессором гражданской и экологической инженерии, Университет Западного Онтарио, Лондон, Онтарио, Канада. Он является членом комитетов МСА 214, оценка результатов тестов, чтобы определить прочность бетона; 318-C, безопасность, удобство обслуживания, а также анализ (Железобетона Строительный кодекс); 342, оценка железобетонных мостов и элементов моста, а также 562 , оценка, ремонт и восстановление бетонных зданий.