Оценка прочности соединения внутренних дел Слэб-Column

Тестовые данные для интерьера плоские плиты столбцов соединения подвергаются концентрических нагрузки тяжести и комбинированных тяжести и боковые нагрузки были собраны. Прочность связи оценивали с использованием уравнений ACI кодекса дизайна. Из экспериментальных данных, уравнения для подключения тяжести нагрузки в зависимости от прочности бетона, плиты коэффициент усиления и текучести, а отношение размера колонки до перекрытия эффективная глубина были разработаны. Модели на прочность соединения подвергаются боковые нагрузки с использованием концепции пучка аналогии, что включает в себя сопротивление изгибу, сдвига и кручения в критической секции предлагается.

Ключевые слова: плоская пластина, боковые силы, плиты колонки связи; двусторонний прочность на сдвиг.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Значительные экспериментальные исследования проводились на плите столбцов соединения железобетонных плоских конструкций под нагрузкой концентрических тяжести. Характеристика поведения плит колонки соединений под действием силы тяжести нагрузок может быть проиллюстрировано на рис. 1, взяты из исследования Criswell.1 Вообще, как растяжение отношение укрепление

Перфорация неудачи, что приводит к мгновенной потери тяжести нагрузка наблюдается в большинстве об единичных экземплярах связи. Тем не менее, пробивая неудача не может иметь место до проведения общего изгиба уступок. Мо ^ SUP 2 ^ определены разрушение при сдвиге, как один, что обусловлено главным образом поперечных сил и имеет место до изгиба потенциала V ^ ^ к югу гибкого достигнута. V ^ ^ к югу гибкого был определен, как тяжесть сдвига при формировании механизма выхода он-лайн. Если отношение предельной нагрузки к югу V ^ ^ прошлого месяца на V ^ ^ гибкого югу, [прямая фи], был меньше единицы, отказ был классифицирован как разрушение при сдвиге в противном случае она была классифицирована как разрушение при изгибе с перфорацией среднего явления.

Поведение плит столбцов соединения не могут быть по сравнению с балок без поперечного армирования. Для соединения контролируемых сдвига, диагональные трещины напряжения, как правило, генерируются на этапе ранней загрузки, но оставалась стабильной. Для соединения контролируемых изгиб, склонных крекинга привело к значительному отклонению связи, но конкретные дробления не наблюдается в зоне компрессии в типичном испытания.

В дополнение к плите прочность бетона и изгиб опоры и плит, которые не на сдвиг (V ^ ^ к югу прошлого месяца

... (1)

где Ъ окружности колонны, г это средняя эффективная глубина плите, с столбец размера, а / '^ с ^ к югу является конкретным прочность на сжатие.

Стоит отметить, что в типичной двусторонней плиты системы верхней арматуры свернуты за отрицательную область, изгибающий момент и, возможно, неоднородным расстояние, что приводит к разнообразной изгиб способности по линии выхода. Таким образом, V ^ ^ к югу гибкого может быть трудно определить с помощью урожая линии теории. Кроме того, для подключения контролируемых сдвига, исследование и Hussein5 Марзук отметил, что влияние прочности бетона является завышенной, когда прочность на сдвиг коррелирует с квадратного корня из конкретных прочность на сжатие.

Только ограниченное число испытаний были проведены на плите столбца соединения и передачи тяжести и сейсмических боковых нагрузок. Эквивалентная ширина пучка методом аналогии и балки два подхода для оценки связи боковых сил. Концепция пучка аналогии является более привлекательным, поскольку он описывает все действия, в том числе сдвиг, изгиб и кручение, действующих на критического сечения соединения. Трудно, однако, определить сопротивление сдвигу способствовали сдвига и кручения, когда конечная несбалансированным момент достигнута.

Исследование, о котором здесь основное внимание уделяется оценке силы внутренних связей с квадратными колоннами. Соответствующие tests2 ,3,5-38, удовлетворяющий следующим условиям были собраны в основу обучения: 1) соединения были построены с normalweight бетона; 2) предел прочности при изгибе плиты укрепления измеряемый (1200 фунтов на квадратный дюйм), 3) не поперечной арматуры, был использован и 4) плиту толщиной не менее 75 мм (3 дюйма).

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эффективность использования уравнений нормы проектирования для оценки тяжести грузоподъемность и бокового сопротивления плит колонки связи был рассмотрен. По результатам анализа имеющихся данных испытаний, влияние многих переменных на поведение связи были изучены в отдельности, и уравнение была разработана для расчета силы связи сдвига. Алгоритма с использованием понятия пучка аналогия была разработана для оценки бокового сопротивления слегка усиленный плиты столбцов соединения

ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ НОЖНИЦЫ

Двусторонняя сдвига дизайн ACI кодекса

ACI 318-05 (39) определяет два пути сдвигу V ^ с ^ к югу от типичного интерьера связи плиты колонки с квадратным колонке

V ^ к югу с ^ = V ^ с ^ к югу югу ^ с = 0,33 [квадратный корень из F] '^ к югу с ^ Ac (в единицах СИ) (2)

V ^ к югу с ^ = V ^ с ^ к югу югу ^ C ^ 4 = [Скор корень] е '^ с ^ к югу Ac (в обычном единиц) (3)

где V ^ к югу с = 0,33 [квадратный корень из F] '^ к югу с ^ (МПа) (V ^ к югу с = 4 [квадратный корень из F]' ^ к югу с ^ [PSI]) является номинальным прочность на сдвиг и Ac = 4d (CD) является важной областью разделе.

Совместное ACI-ASCE Комитета 32640 упрощенной формуле. (1) и получены уравнения. (3) представляют собой консервативную оценку тестов, которые не в сдвиге (Vult

Оценка прочности на сдвиг на основе данных испытаний

Манера, в которой плита столбцов соединения неудачу в перфорации под нагрузкой концентрических тяжести до сих пор не понял хорошо. Эмпирические решения был разработан в этом исследовании с использованием подхода, аналогичного режиму, введенному Zsutty41, 42 для предсказания силы пучка сдвига. Эффекты плит размером и граничные условия на прочность на сдвиг не были рассмотрены из-за отсутствия экспериментальных данных для соединения поддерживаются на квадратные колонны. Прочность связи сдвига предполагается принять следующие общем виде

V ^ к югу п ^ = д. (Е ^ ^ к югу карат) ^ ^ SUP ( ^ К югу [с / к югу. у (C / D) (4)

где ПКТ является конкретным прочности; Дс = 4d (с 2s) есть площадь критической секции расположены на расстоянии S от колонны лица; и у безразмерная функция C / D.

Полагая е ^ ^ к югу карат связано с [квадратный корень из F] '^ ^ к югу с формулой. (4) переписывается в виде

V ^ к югу п = / с. (F ^ к югу с) ^ '^ SUP ( Ак. у (C / D) (5)

Параметров А, Данные испытаний образцов с лучших баров равномерно распределены в двух ортогональных направлениях плиты были использованы для создания уравнения. (5). Если прочность бетона было сообщено как прочность на сжатие куба е ^ ^ к югу у.е., стоимость была преобразована в цилиндре прочность на сжатие в соответствии с

е ^ ^ к югу с '= 0.80f ^ ^ к югу у.е. (6)

Влияние бетона и изгиб усиление прочности и изучить влияние одной переменной на подключение потенциала сдвига, а также отсутствие влияния других, следующие процедуры были приняты:

1. Среднесрочных Y определяется как Y = ( Образцов с почти одинаковыми свойствами (разница ограничивается 5%), за исключением переменных содержится в термине Y, подлежащих рассмотрению, были помещены в одну группу. Например, при изучении влияния прочности бетона, с аналогичными образцами изгиб коэффициент усиления и силы, размера колонки, плиты и эффективной глубины, но с разными прочности бетона образовали данные группы. Каждая группа состояла из не менее двух экземпляров. Используя этот подход, м групп были получены, как указано в таблице 1.

2. Начальное значение было выбрано для параметра ( Индекс обозначает я группа (я = 1, 2, ..., т) и / обозначает образца в каждой группе (/ = 1, 2, ..., п). Очевидно, что этот коэффициент должен быть одинаков для испытаний в той же группе, если начальное значение А или А точно отражает вклад исследовали переменной (прочность бетона или изгиб подкреплением). Средний коэффициент для каждой группы, как это определено по следующей формуле, затем рассчитывается.

... (7)

3. Для каждого образца, отклонения прогноза от среднего соответствующей группы была определена как

... (8)

4. Среднее отклонение для всех тестов, используемых для анализа, был рассчитан следующим

... (9)

5. Среднее отклонение электронной было сведено к минимуму путем корректировки стоимости или

Число испытаний, группы, данных набора переменных, а результаты оценки приведены в таблице 1. Было установлено, что вклад прочности бетона и плиты изгиб укрепление лучше всего можно описать, предположив, пробивая силы будет пропорциональна (F '^ с ^ к югу) 0,25 и ( Значительный вклад изгибных усиление не удивительно, ведь тесты показали, что:

* Ответ слегка усиленный плиты колонки связи доминируют изгиб;

* Прочность сдерживает усиление распространения наклонных крекинга, что происходит, когда нагрузки, как низко как 50% от конечной нагрузки reached2, 26;

* В изгиб увеличивается прочность, бетон напряжение по касательной к колонке лицо на сжатие поверхности плиты и increases.5 результате сдержанность от окружающих плиты усиливает эффект трехосного напряженного состояния для бетона в связи региона, а также

* После того, наклонные трещины развивается, растяжения продольной арматуры обеспечивает doweling силу в трещину и может обеспечить значительную часть сдвига strength.26, 43

Критическая секция местоположения процедуры, описанной ранее аналогичным образом применительно к 10 групп тестовых данных (49 образцов) для определения соответствующих критических расположение раздела. В каждой группе образцов были почти одинаковые значения эффективной глубины D и C / D. Следующее соотношение было использовано в ходе расследования

... (10)

Было установлено, что, если с Таким образом, S = 0.5d, то же значение, используемое в ACI 318-05, был принят.

Влияние с / дА обзор данных обвинил ярко выраженная тенденция к снизилась прочность связи с увеличением C / D. Чтобы проиллюстрировать эту ситуацию, при следующем соотношении в зависимости от C / D был оценен для образцов с плиты толщиной около 150 мм (6 дюймов). Результаты приведены на рис. 4.

... (11)

C / D, вероятно, связанные с боковой сдержанность введенных в отношении бетона при трехосном напряженном состоянии в основании наклонной трещины. На основе регрессионного анализа, как показано на рис. 4, воздействие C / D на прочность соединения может быть выражено путем принятия функции у в формуле. (5),

... (12)

Разработка связи сдвигу-На основании анализа данных, описанных выше, сдвиг потенциала slabcolumn связи была получена как

... (13)

... (14)

где

^ К югу с ^ = 4 (C-D) D (15)

... (16)

Если 95% от результатов испытаний, как ожидается, превысит численность определяется формулой. (13) или (14), сокращены на 0,83 следует применять к правой части этих уравнений выводится характеристика прочности.

Сравнение расчетных и измеренных на прочность сравнению сдвига потенциала определяется с использованием формулы. (13) с измеренной силы (при той же базе данных, используемой на рис. 3), показаны на рис. 5. Вычисленные значения в настоящее время ближе к измеренных значений как разброс уменьшается.

Усиление концентрации Уравнения (13) и (14) были созданы в результате тестов, с равномерно расположенными подкрепления. Блестящая усиление изгиба в колонке используется по двум причинам: 1) для увеличения жесткости плиты; и 2) позволяют осуществлять подключение к несбалансированным моменты введенных поперечной деформации, а также под действием силы тяжести грузов. Таким образом, область, где диапазонов усиление является эффективным для прочности на сдвиг, то есть область, где Для этой цели, сила 11 образцов с концентрированными изгиб укрепление оценивается в соответствии с формулой. (13) или (14), используя укрепление отношений, определенных над различными плиты шириной в центре на колонке. Было установлено, что усиление соотношение определено в ширину с 12d, почти весь регион колонке полосы, при условии, лучшая оценка результатов испытаний.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ прочность при действии поперечной силы

ACI 318-05 положения

Для плиты столбцов соединения проведения как сдвига тяжести и несбалансированного момента, дизайн подход рекомендован в ACI 318-0539 показано на рис. 6. Предполагается, что часть ( укрепление расположен в ширину 3h с в колонке.

После вышеприведенных предположений, несбалансированное момент разрушение при сдвиге M п ^ к югу, V ^ и что на разрушение при изгибе M п ^ к югу, е ^ может быть определена по формуле. (17) и (19), соответственно. Минимум M ^ югу N, V ^ и M ^ югу п, е ^ дает оценки связи бокового сопротивления, к югу M ^ п ^ МСА, а также соответствующий режим провал.

... (17)

где

... (18)

... (19)

, где M ^ к югу / п, 1 ^ и M ^ к югу / п, 2 ^, представляют собой максимальные значения, которые могут быть разработаны для M ^ югу е, 1 ^ и М ^ к югу е, 2 ^.

Модель, основанная на аналогии пучка

Tests26 указано, что плита неупругие деформации изгиба не было сосредоточено на плите колонки интерфейс, но на месте наклонной трещины, где пробивая разрушения под действием поперечной деформации была спровоцирована. Кроме того, в критический раздел находится 0.5d от колонны лица была предложена для уравнения. (13). Таким образом, для удобства процедуры луч аналогии описанной в данной работе предполагается, критически важной раздел для изгиба и сдвига, как 0.5d из колонки лица.

Рисунок 7 показывает внутренние силы, действующие на критический раздел, который должен сбалансировать внешний момент M и тяжести сдвига передается от плиты к колонке V ^ ^ г к югу. Среди четырех важнейших разделе лица, два называют изгиб лица, в том числе передней и задней лица в связи с боковой загрузкой направлении. Два других лица, называются боковыми гранями.

Векторной форме для внутренних сил уделяется следующим образом: M ^ югу 1 ^ и V ^ ^ 1 к югу являются изгибающий момент и сдвига на задней поверхности подвергаются отрицательным изгиб (верхней стали при растяжении); M ^ 2 ^ к югу и V ^ ^ 2 югу являются изгибающий момент и сдвига в передней, Т и V ^ T ^ югу имеют кручения и сдвига в сторону лица. Указанные действия должны удовлетворять следующим уравнениям равновесия

... (20)

V ^ к югу г = V ^ ^ 1 к югу - V ^ 2 ^ к югу 2V ^ югу T ^ (21)

Поскольку плиты столбцов соединения статически неопределенных и внутренних сил в критической секции, в частности сдвига и кручения, не может быть измерена в тесте, ряд предположений должно быть сделано для моделирования связи боковой силы M ^ югу п. Формулировок для различных действий и связанные с ними суждения представить следующим образом.

Несбалансированное момент сопротивление изгибу при изгибе лица: изгиб на спине лицом критической секции M ^ югу п ^ 1 и что в передней M п ^ к югу, 2 ^ может быть определена as44

... (22)

... (23)

где ^ вложенные папки, 1 ^ е ^ к югу у, 1 ^, г ^ ^ 1 к югу, и с ^ ^ 1 к югу обозначим бар, предел текучести, эффективная глубина, а среднее расстояние от верхней укрепление размещены в боковых нагружения в ширину кд сосредоточена на колонке, соответственно, к югу мкс, 2 ^, е ^ к югу у, 2 ^, г ^ 2 ^ к югу, а S ^ 2 ^ к югу определяются аналогично, но и для нижней арматуры.

Для соединения с нижней укрепление прекращено в столбце F ^ югу у, 2 ^ не может быть создана. В этом случае M ^ югу п, 2 ^ ограничивается трещин от изгиба момент оцениваются в с D. Кроме того, ни сталь, ни упрочнения сдвига изгиба взаимодействия был рассмотрен.

Несбалансированное момент сопротивление сдвигу при изгибе лица: Предполагается, что V ^ югу п, 1 ^ и V ^ югу п ^ 2, максимальные значения сдвига, которые могут быть разработаны на передней и задней лица, ограничиваются

V ^ к югу п, 1 = 0.25V ^ ^ к югу п (24)

V ^ к югу п, 2 ^ ^ = 0.25V к югу п ^ '(25)

где V ^ п ^ к югу это сдвиг потенциала соединения подвергаются только тяжести груза; V ^ п ^ к югу, однако, если мощность сдвига вверх вертикальные действует нагрузка на плиту и создает напряжение в слое поверхности дна на колонке. V ^ к югу п ^ определяется по формуле. (13). Переменных в формуле. (13), однако, должны быть связаны с нижней свойства подкрепление для расчета V ^ п ^ к югу.

Вращательной связи сопротивление сдвига V ^ югу п, 1 ^ и V ^ югу п, 2 ^ рассчитывается как момент относительно критической секции, как центр тяжести

... (26)

... (27)

Несбалансированное момент сопротивление кручения на боковых гранях-Предполагалось, что на боковых гранях, наличие сдвига всегда сводится крутильных потенциала. Взаимодействие между сдвига и кручения считалась функция V ^ T ^ югу / V ^ югу п, 1 ^ и Т ^ к югу п / T ^ ^ к югу 0, где T ^ п ^ к югу и к югу T ^ 0 ^ являются прочность при кручении с учетом и без присутствия V ^ ^ к югу T. T ^ ^ к югу 0 исследована первая по имеющимся данным испытаний, а затем взаимодействия отношений между сдвига и кручения была разработана.

Использование тест установки показана на рис. 8, Kanoh и Yoshizaki27 провели серию тестов, чтобы определить T ^ югу 0 ^ для плиты колонки соединение без передачи тяжести сдвига. В ходе испытаний, плита была подключена к одной грани колонны и пин-поддержку на две плиты края. Кручение было вызвано применением монотонной нагрузки на боковые колонки. Хотя физические условия, при кручении типичные связи плитой столбец не может быть полностью дублируется, такое испытание схеме при условии подход для исследования крутильных чистого сопротивления. Было отмечено, что T ^ ^ к югу 0 и столбце вращение, при котором общее уступая место в основном не зависит от соотношения арматуры и ширины сляба. Кроме того, столбец конечной вращения достигает 0,02 до 0,04 рад, что свидетельствует о достаточно вязкий характер разрушения.

T ^ ^ к югу 0 также может быть неявно оцениваются с использованием испытания slabcolumn связи передавались только неуравновешенный момент. Такие испытания были проведены на Kanoh и Yoshizaki28 и Моррисон и др. al.29 с использованием тест установке, изображенной на рис. 9 (а) и (б), соответственно. Испытаний, отличаются от тех, на рис. 8, проводились на обычных изолированных соединений с непрерывным плиты окружающих колонну. Кроме того, в циклических боковой нагрузки был применен для моделирования сейсмических воздействий. Потому что нет тяжести нагрузки применяются и общие уступая было отмечено в ходе испытаний, можно предположить, что все внутренние меры в критической раздел разработан и поддерживается их на полную мощность. Таким образом, T ^ ^ к югу 0 может быть определена из равновесия

... (28)

где М ^ ^ к югу прошлого месяца является несбалансированным измеряется максимум минуту.

Свойства вышеупомянутых испытаний и расчетных значений T ^ ^ 0 к югу на основе уравнения. (28) приведены в таблице 2. Сравнение значений в столбцах (4) и (6) для каждой серии испытаний не выявить четкую тенденцию в отношении влияния на укрепление крутильных сопротивления. Из-за отсутствия достаточных данных испытаний для количественной оценки влияния изгиба плиты укрепления и простоты T ^ ^ к югу 0 была определена в зависимости от геометрии критического сечения и прочности бетона. Предполагалось, что при Т ~ 0 ^ к югу конкретных пределах ширины CD, а также между центроиды верхнего и нижнего слоев укрепления на боковых гранях критической секции может развиваться полный пластиковых крутильных потенциала определяется как

T ^ югу 0 = V ^ T ^ подпункта (с г) г ^ к югу 0 ^ ^ ^ SUP 2 (29)

где V ^ T ^ югу является номинальным торсионное напряжение сдвига, который предполагается пропорциональное [квадратный корень из F] '^ к югу с ^ и Л ^ ^ к югу 0 расстояние между центром верхней и нижней слоев арматуры ( Рис. 10).

Колонка (7) в таблице 2 приведена отношение V ^ к югу T ^ [к квадратному корню из F] '^ с ^ к югу для каждого теста. На основании результатов для образцов H5, H6, S1, S2, S3 и с непрерывным плиты на колонну, гт было определено как V ^ югу T ^ = 2,1 [квадратный корень из F] '^ к югу с ^ (МПа) ( V ^ к югу T = 25 [квадратный корень] [PSI]). Следует отметить, что эта сила значение примерно в шесть раз больше, чем напряжения сдвига в крекинга для пучка (с участком кд г) на чистый кручения. Значительно повышенной прочности может отчасти объясняться наличием плиты изгиб арматуры и частично с ограничением конкретные связи с плиты преемственности.

Изучения предыдущих тестов показали, что 90% образцов, которые удовлетворяют следующим условиям достигнут общий приносит до обрыва связи: 1) соотношение верхней арматуры в регионе с 12d был меньше 1,5%, и 2) гравитационные ножницы отношение V ^ к югу г ^ / V ^ с ^ к югу было не больше, чем 0,40, где V ^ с ^ к югу это код определенного двусторонней сдвиговой прочности соединения. В связи с этим предполагается, что полный потенциал M ^ 1 к югу ^ M ^ 2 ^ к югу, к югу V ^ 1 ^ и V ^ 2 ^ к югу были разработаны в этих образцах при максимальной несбалансированного момента. Такие образцы приведены в таблице 3 и были использованы для разработки соответствующего взаимодействия сдвига кручения уравнения, поскольку сдвига V ^ T ^ к югу и кручение Т может быть определена из равновесия в соответствии с формулой. (20) и (21).

Различные взаимодействия сдвига кручения отношений были рассмотрены. Было установлено, что линейная функция, выраженной в формуле. (30) в результате разумного соглашения между расчетными связи бокового сопротивления Mn и измеряли M ^ ^ к югу прошлого месяца. Отношения M ^ п ^ к югу / M ^ ^ к югу прошлого месяца приведены в колонке (8) таблицы 3.

... (30)

На основании уравнения. (21) и (30), крутильных T ^ силы к югу п ^ в присутствии тяжести сдвига V ^ югу г ^ для плиты колонки связи была определена в качестве

... (31)

Столбцы (3), (4), и (5) Таблицы 3 обеспечивают соединение бокового сопротивления от изгиба, сдвига и кручения соответственно. Согласно этим данным, доля несбалансированным момент сопротивление изгибу колеблется от 17 до 52%, то сдвиг с 22 до 41%, и кручения с 14 по 57%.

Процедур, рекомендованных в ACI 318-05 применялись для испытания образцов приведены в таблице 3. Отношения M ^ югу п, ACI ^ / М ^ ^ к югу прошлого месяца, указанного в колонке (12) показывают, что использование Кодекса процедур может существенно недооценивают силу боковой плиты колонки связи.

ВЫВОДЫ

Анализ имеющихся данных испытаний внутренних соединений плиты колонки подвергаются концентрических загрузки тяжести указано, что: 1) способность плиты столбцов соединения определяется с использованием ACI 318-05 двусторонней уравнений сдвига дизайн может существенно отличаться от результатов испытаний; 2) вклад прочности бетона лучше всего можно описать, предположив, способность соединения пробивая пропорциональна (F '^ с ^ к югу) 0,25, а не [квадратный корень из F]' ^ с ^ к югу, и 3) прочность плит растяжение и укрепление C / D существенно повлиять на прочность соединения. На основании анализа регрессии, уравнения была разработана для оценки тяжести грузоподъемностью внутренних соединений плиты колонки.

ACI 318-05 уравнений дизайн недооценивать несбалансированного момента грузоподъемностью самых соединения испытания. Уравнений консервативным дизайном, но может оказаться слишком консервативной для использования в оценке существующих плоских структур, тем самым делая структурных модифицированной более дорогостоящим и менее возможным. Чтобы использовать подход пучка аналогии прогнозировать боковое сопротивление внутренней плиты столбцов соединения: 1) неуравновешенный момент сопротивление сдвигу при критических секций было связано с сдвига потенциала, который будет изучать последствия плиты изгиб арматуры и C / D и 2 ) боковое сопротивление кручения и без присутствия тяжести нагрузки определяется на основе экспериментальных данных. Предложенные уравнения предложить альтернативный подход к оценке боковой силы lightlyreinforced интерьера соединений плиты колонки.

Авторы

Авторы благодарят за финансирование этого исследования, представленной Национальным научным фондом по гранту № 0301632 и 0301395.