Сейсмические FRP Модернизация Бонд-критических регионов в циркуляре RC Столбцы: проверка предложенных методов дизайна

Общее выражение было получено для проектирования толщина внешних армированных волокном полимера (FRP) куртки, необходимых для укрепления связей сращивания подкрепление в критической области движущиеся железобетона (RC) колонок. Надежность выражение было проверено в отношении последних экспериментальных данных прямоугольного сечения колонны. Целью настоящего исследования является оценка применения соответствующей конструкции для выражения круговых сечений столбца по сравнению с другими методами, проект, предложенный в литературе. Полномасштабное круговой колонны с сращивания укрепления были протестированы в соответствии откат боковой нагрузки. Было установлено, что механизм, по которому заключение FRP повышает прочность из сращивания баров в круговой колонны аналогична, что в прямоугольных колонн. Все неограниченном колонны пострадали преждевременного выхода из строя связь расщепление приводит к почти полной прочности и жесткости деградации. Ограничиваясь зоне соединения с внешними куртки FRP в диапазоне толщин предсказал предлагаемой выражение дизайна на стадии оценки приводят к существенному повышению производительности сейсмических ..

Ключевые слова: прочность; циклические нагрузки, армированных волокнами полимерных; сейсмических модернизации.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Одним из наиболее важных характеристик, которые контролируют поведение железобетона (RC) члена в районах сейсмической опасности является пластичность. Пластичность или способность структуры или структурных членов поглощать и рассеивать энергию через пост-упругих деформаций, лучше всего быть улучшена за счет адекватной детализации арматурной стали и удержания на конкретных местах, где пластиковые петли потенциально может развиваться. Для строительства моста или структуры, которые предназначены для гравитационной нагрузки, это обычная практика для соединения вертикальной укрепление на базе причала со стартером баров проектирование выше фундамент опоры моста в структурах или на стыке плит перекрытия и колонны в строительных конструкций. В отсутствие адекватных местах лишения свободы по поперечной связи сталь, арматура сращивания может потерпеть неудачу в режиме разделения приводит к преждевременному разрушение при изгибе, а затем быстрая связь и жесткость деградации при циклической нагрузке и, возможно, вызывает полный выход из строя элемент конструкции ..

Некоторые экспериментальные исследования были проведены, чтобы оценить перспективы использования внешних армированных волокном полимера (FRP) куртки для улучшения прочности от сращивания укрепление колонке при воздействии растягивающих напряжений. Некоторые из первых таких исследований были предприняты др. Пристли и др.. (1996) и др. Seible. (1997), в котором следующее выражение для оценки толщины п куртку ^ югу е ^ г ^ е ^ к югу для обеспечения надлежащего соединения коленях зажима в круговых столбцов (в системе СИ единиц) предложил

... (1)

, в которой п ^ к югу ^ и т ^ ^ е югу являются количество слоев и толщина одного слоя листов FRP соответственно, D является диаметр круглого сечения столба; E ^ ^ е югу является модуль упругости из FRP; е ^ H ^ югу это горизонтальный уровень стресса обеспечиваться за счет имеющихся укрепление обруч в круговом колонку штамм 0,1%, а к югу F ^ L ^ является боковое давление зажима по всей длине соединения коленях L ^ к югу S ^ предоставляемый куртку FRP, заданная (см. рис. 1)

... (2)

где р периметру линии в колонке сечения вдоль переносной сращивания местах бар; югу п ^ й ^ является общее количество сплайсинга / штырями баров в секции колонны по периметру р, ^ к югу Ь такое площадь и г ^ к югу Ь является диаметр один основной столбец сращиваются арматурного проката; е ^ у ^ к югу является текучести сращивания подкрепление, и с-бетона на колонку подкрепления. Уравнения (1) и (2) были получены в предположении, что возникновение переносного соединения нарушение сцепления или относительного скольжения начинается, когда измеряемое обруч или уровней расширения штамма между 1000 и 2000 Для целей настоящего исследования, уравнения. (1) и (2) могут быть объединены для получения выражения для расчета толщины п куртку FRP ^ югу е ^ г ^ е ^ к югу, необходимых для разработки желаемого соединения напряжений F ^ S ^ к югу. Замена F ^ S ^ югу для / ^ у ^ к югу и значение ^ югу б = ^ (2) и пренебрегая для простоты влияние внутреннего лишения свободы по поперечных связей стали (FH = 0), приводит к.

... (3)

Harajli и Rteil (2004) оценивали эффект удержания, использующие углеродные FRP (углепластика) куртки на сейсмические характеристики прямоугольных колонн RC, где колонна подкрепления сращиваются в колонке движущиеся области. Было установлено, что содержание соединения зоны с относительно тонкой куртке FRP сократили связь ухудшения, что значительно увеличило поглощения энергии и диссипативная способность колонн, и привело к значительному повышению сейсмической производительности по сравнению с неограниченном столбцов. Соответствующие усовершенствования, в основном за счет улучшения производительности связь сращивания укрепление колонке в результате заключения FRP.

Харрис и др.. (2006) исследовали использование куртки углепластика для сейсмических модернизация nonductile столбцов, имеющих недостаточный сращивания на коленях. Было установлено, что с рубашкой углепластика переоснащения, номинальная мощность изгиб колонн может быть достигнута. Хотя повышение вязкости может быть достигнуто, они ограничены возможного скольжения, которая оказалась не зависящей от удерживающего воздействия куртки углепластика.

В последнее время Гоша и шейх (2007) провели испытания строительных колонн с сращивания укрепление модернизированы для сейсмических нагрузок с помощью внешних куртки углепластика. Было установлено, что метод углепластика модернизации повысить сейсмостойкость колонны и в результате более стабильного поведения гистерезиса и меньшей жесткости и прочности деградации по сравнению с unretrofitted столбцов.

В модернизации круговой колонны моста с недостаточной длиной круга сращивания с помощью внешних композиционных материалов FRP, Хокинс и др.. (2000) и Акино и Хокинс (2007) представил следующий подход для расчета композитного углепластика толщиной

... (4)

где

... (5)

... (6)

... (7)

... (8)

где / ^ ^ к югу CI является боковой стресс ограничиваясь оказывает куртку FRP нормали к плоскости сдвига, принимаются не менее 0,24 МПа (0,035 КСИ); / 3 разрушения FRP растяжения или 0,003, V ^ ^ к югу см и V ^ ^ к югу ДИ являются, соответственно, максимальное касательное напряжение, которые могут быть установлены между дюбель баров и колонки баров и напряжения сдвига, который должен действовать на плоскости сдвига разработать полный прочности дюбель баров; ш трещины шириной касательные плоскости; максимальный совокупный размер конкретной матрицы; D 'является диаметр измеряется на средней линии дюбель бары ( сходны с понятием р в формуле. (3) и г ^ ^ к югу b1 и Л ^ ^ к югу b2 являются диаметр стержня дюбель и столбцов, бар, соответственно.

Уравнения (3) и (4) были выведены специально предположении кругового сечений колонки и поэтому не может быть продлен на прямоугольных колонн.

Предложено выражение для укрепления связей FRP

На основании сочетания аналитических данных, поддерживаемые с экспериментальными результатами прямоугольного сечения пучка и прямоугольного сечения колонки, Harajli и др.. (2004) предложил следующую снизу выражение для оценки повышения средней прочности югу U ^ ^ FRP (МПа) по сравнению с простой неограниченном бетона, что может быть достигнуто, когда бетон только внешне с FRP обертывания применяются по всей соединения / Длина развития

... (9)

где для членов пучка, п ^ S ^ югу соответствует числу развитых сращивания или баров в напряжении. Для столбцов, п ^ S ^ югу означает число сращивания внешнего усиление напряженности, где разделение, как ожидается, инициировать. Для круглых или прямоугольных колонн с равномерно распределенными подкрепление, однако, было бы достаточно консервативной рассмотреть подпункт п ^ S ^ как количество баров в сращивания напряженности часть колонны разделе. Обратите внимание, что в отличие от уравнения. (3) и (4), уравнение. (9) была выведена из преимущественно связи перспективе с помощью аналогии с механизмом, посредством которого местах лишения свободы по внутренней связи стали влияет на прочность (Orangun и др.. 1975), и, следовательно, строго зависит от формы столба разделе используется.

Объединяя уравнения. (9) линейно со следующим выражением, предложенной в Orangun и др. (1975) (известный как Orangun или OJB уравнения) для стали ограничиваться конкретными

... (10)

приводит к следующему общее выражение для оценки прочности от сращивания баров при наличии заключения внутренних и внешних стали лишения свободы по композиты FRP

... (11)

, где U ^ C ^ югу это средняя прочность в связи неудачи стали ограничиваться баров; U ^ югу иг прочности обычного неограниченном бетона; U ^ ^ к югу tr является постепенное увеличение прочности из-за внутренних поперечных стали связи; с тем меньше побочных бетона с ^ с ^ к югу, нижнее бетона с ^ Ь к югу, или одна половина четкое расстояние между решеткой; ^ tr югу ^ / с ^ ^ т к югу это область поперечных стали на шаг, ул пересечения потенциальных плоскости расщепления, и ^ ^ у, к югу является пределом текучести стали связей.

Использование равновесия между силой бар и облигаций по силе сращивание длины (к югу U в сплайсинга / стартер баров объясняется сочетанием внутренних заключения стали и внешней лишения свободы по FRP куртка (см. рис. 1)

... (12)

Для целей проектирования, консервативно пренебрегая области внутренней связи стали приводит к следующим элегантным и всеобъемлющим выражение для расчета минимальной толщины п ^ к югу е ^ г ^ е ^ к югу, необходимых для укрепления связей или для достижения некоторых желаемых стали стресс е ^ к югу ы ^ о сращивания стальных стержней на растяжение (Harajli 2005)

... (13)

Уравнения (9) через (13) применимы для куртки FRP по всей длине соединения. Для случая, когда заключение FRP состоит из числа N ^ ^ е югу равноотстоящих дискретной полосы шириной б ^ ^ е югу каждый член п ^ ^ к югу е Ь к югу Д (в данном случае она представляет собой Общая мощность каждой из полос) и во всех предыдущих выражений (в том числе уравнения. (3) и (4)) должна быть заменена ^ равна отношению общая ширина FRP N ^ ^ к югу е Ь е ^ к югу в длину соединения L ^ S ^ к югу.

Эффективности внешней куртки FRP в улучшении соединения прочность по сравнению с внутренними заключения поперечных связей стали легко видно из уравнения. (12), и обсуждены более подробно в другом месте (Harajli и др.. 2004). Кроме того, надежность уравнения. (13) для сейсмических укрепления уз соединения зона была проверена в последнее время для прямоугольного сечения колонки (Harajli и Dagher 2008). При выполнении этого уравнения, то было предложено (Harajli 2008), чтобы использовать минимальный стресс развития F ^ югу ы = 1.25f ^ у ^ к югу, как и философия ACI Строительный кодекс (ACI Комитет 318 2005) для расчета дизайн разработки или сращивание длина стальных стержней при растяжении. Для укрепления связей при статической нагрузке, то было бы достаточно консервативной рассмотреть е ^ у ^ к югу, как на прочность выход сращивания баров, аналогичные требования ACI Строительный кодекс. Потому что сильных землетрясений спроса мобилизации фактической урожайности в бар, однако, стали вызывать приносит до расщепления провал для достижения достаточной пластичностью колонн, крайне важно рассмотреть е ^ у ^ к югу в качестве фактического предела текучести, а не на прочность урожая.

Основной целью данного исследования является экспериментально оценить эффект удержания FRP на сейсмическую реакцию круговой колонны с сращивания усиление в критических регионах шарнирное крепление, уделяя особое внимание к параметрам, которые влияют на прочность связи между стальной арматуры и бетона.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Это исследование имеет большое значение для лучшего понимания механизма, посредством которого удержания FRP влияет на выполнение сейсмических сращивания арматуры в критических регионах шарнирное крепление колонн RC. Особое внимание уделено проверке применения формулы. (13), который был разработан изначально для прямоугольных секций колонке RC, для укрепления связей сейсмических круговой колонны, по сравнению с другими выражениями дизайн или методы, рекомендуемые в литературе.

Сравнение предложенных методов ДИЗАЙН

Диапазон толщины куртки FRP предсказал по формуле. (3), (4) и (13) были оценены и сопоставлены с использованием различных параметров связи. Из уравнения. (3) и (4), применяются только для круглых колонн, круглого сечения колонн была использована в ходе оценки. 2 показаны изменения предсказал минимальная толщина куртку FRP, необходимых для разработки некоторых желаемых стали стресс F ^ S ^ югу до рекомендуемого напряжения стали дизайн 1.25f к югу ^ у (фактическое) ^ достигается. Результаты были получены для C / D ^ подпункта б = 1,0 и с / г ^ к югу б = 2,0 и L ^ югу S ^ / д ^ Ь к югу от 20,0 и 40,0, соответственно. Следующими свойствами дизайна были использованы в оценке (см. рис. 1): колонна диаметром D = 600 мм (23,6 дюйма); общее количество баров сращиваются в разделе равна 8 (п ^ к югу й = 8 в уравнения. (3) и (4) и к югу п ^ с ^ = 4 в уравнение. (13)), г ^ к югу Ь = 25 мм (1 дюйм); е ^ к югу с = 30 МПа ^ (4,4 KSI); E ^ югу е = 200000 МПа (29 х 103 KSI) и F ^ югу у (фактические данные) = 545 МПа (79,0 KSI).

Как видно на рис. 2 видно, что все показатели в сравнении уравнений предсказать увеличение толщины куртку, как продолжительность соединения или как отношение бетона для прутка диаметром уменьшается. Уравнение (3), однако, предсказывает, значительно больше, FRP куртку толщины по сравнению с формулой. (4) или (13), подрывая тем самым благотворное влияние FRP на прочность. Соответствующие расхождения между формулой. (3) и (4) или (13) как ожидается, возрастет с увеличением ФК. Две основные причины, по которым уравнение. (3) предсказать чрезмерно толстые куртки FRP являются: 1) она рассчитывает нулевой прочности металлов развития стресса неограниченном бетона (то есть, когда п ^ к югу е ^ г ^ к югу е = 0), и 2), зависит от конкретных прочность на сжатие е ^ с ^ к югу, оба из которых являются несовместимыми с прочности уравнений, разработанных в технической литературе (см. формулу. (10)).

Хотя уравнение. (4) прогнозирует более реалистичным куртку толщины, чем формула. (3), он имеет тенденцию быть немного по unconservative сторону по сравнению с формулой. (13), особенно в конечной желаемое развитие стресс 1.25f к югу ^ у (фактическое) ^ (в данном примере). Соответствующие unconservatism по сравнению с формулой. (13) увеличивается или уменьшается в зависимости от значений параметров, используемых связи (длина соединения, бетонные покрытия, а также соединения диаметре).

На основании вышеуказанной информации, то ясно, что уравнение. (13) имеет ряд преимуществ дизайн по сравнению с другими методами по сравнению два: 1) она прогнозирует реалистичным и достаточно консервативные толщины куртки, 2) на его долю в согласованном порядке по всем параметрам, которые уже давно известно, воздействуют соединения / развитие силы стальной арматуры при растяжении, 3) легко применять, и, самое главное, 4) в какой это применимо для любого типа конкретного раздела в том числе и прямоугольного и кругового сечений.

Экспериментальная программа

Испытательные образцы

Циркуляр колонке образцов с 240 мм (9,4 дюйма) диаметра были использованы в этом расследовании. Размеры и армирование подробности приведены на рис. 3. Резюме соответствующих параметров испытаний приведены в таблице 1. Колонке подкрепление коленях сращиваются со стартером баров простирается от половины неограниченном части для колонн. Для обеспечения разделения провал связи внутри зоны для соединения неограниченном колонны, сращивание длины был выбран на 20D ^ югу Ь, что меньше, чем минимум 30D ^ югу Ь требует ACI Строительный кодекс для структур, подвергнутых тяжести нагрузки в одиночку. Бетона был выбран для получения практических диапазоне соотношения бетона для прутка диаметром C / D ^ Ь к югу от 1,5 до приблизительно 2,0. Поперечной арматуры состояла равнины, 6 мм (0,236 дюйма) диаметр, класс 40 круговых связей расположенных равномерно по всей длине образцов, включая область соединения на коленях. Образцы были разделены на три серии испытаний в зависимости от диаметра колонны усиление используется.

В дополнение к образцов, испытанных в текущем расследовании, рис. 3 и в таблице 1 также включают в себя три испытания опытных образцов ранее (Harajli 2008) с помощью круговой колонны из 200 мм (7,9 дюйма) диаметр ..

Все экземпляры данного исследования были отлиты с использованием тех же партии бетона. Бетонная смесь состоит из портландцемента Тип I, 10 мм (0,4 дюйма) максимальный размер совокупности, и сочетание дробленого песка, песок и кварц. 28-дневный бетона на сжатие силы F ^ к югу с ^ 'для всех образцов, измеренная с помощью шести стандартных 15 х 30 мм (6 х 12 дюймов) цилиндров, был 31 МПа (4,5 KSI) (табл. 1).

Дизайн FRP пиджак

Материал FRP использовать состоял из однонаправленных углеродных FRP гибкие листы. Конструкция толщиной в один слой T ^ ^ е к югу, модуль упругости E ^ е ^ к югу, перелом прочности е ^ ^ к югу-фу, и деформации при растяжении разрушение волокон 0,13 мм (0,0051 дюйма), 230000 МПа (33358 KSI), 3500 МПа (508 KSI), и 1,5%. FRP листы были завернуты по периметру секции колонны по всей длине зоны соединения волоконно ориентации вдоль окружности и 50 мм (1,97 дюйма) совпадают.

Использование дизайн свойства листов FRP уже упоминалось, толщина (или количество слоев) куртка FRP, необходимых для укрепления связей различных образцов колонке, были рассчитаны с использованием планера выражения представлены ранее. При использовании этих выражений, для целей настоящего исследования, стресс соединения F ^ S ^ к югу, которые будут разработаны была принята равной 1.25f к югу ^ у (дизайн) ^, где / ^ к югу у (дизайн) = 415 МПа (60 KSI). Результаты приведены в таблице 2. Интересно отметить, что в то время как прогнозы уравнения. (4), как правило, менее консервативным по сравнению с предсказаниями формулы. (13), как показано ранее (рис. 2), куртка толщины (или количество слоев FRP) рассчитывается по формуле. (4) для различных образцов столбце данного исследования были поразительно идентичны тем, которые рассчитываются по формуле. (13), несмотря на тот факт, что эти выражения были разработаны с использованием совершенно разных подходов. С другой стороны, по сравнению с толщиной куртку предсказал формулой.

(4) и (13), диапазон толщин (или количество слоев) предсказал по формуле. (3) является чрезмерно высоким, как ожидалось (см. рис. 2). Следует указать, что если бы оно было, что площадь поперечного сталь учитываются в расчете толщины куртки (уравнение (12)), теоретическое количество слоев FRP для производства F ^ югу ы = 1.25f к югу ^ у ( дизайн) ^ было бы 0,7, 1,5 и 2,1 для образцов, в серии I, II, III и, соответственно. Заметим, что для реальных практических применений, в формуле. (13), рекомендуется считать F ^ югу ы = 1.25f к югу ^ у (фактические данные) ^, что может привести к несколько более консервативный дизайн теоретическое количество слоев, FRP, которые представлены в таблице 2. Для целей данного исследования, фактическое количество слоев FRP были равными один или два слоя для каждого из образцов только в серии I, II, и III (также образцы CrFP1 и CrFP2) ..

Порядок заряжания и приборов

Все столбцы текущего эксперимента были загружены только до начала испытаний, с концентрическими осевое усилие сжатия P ^ ^ к югу от 280 кН (62 KIPS), используемый для конкретной нагрузки, равном 20% от конкретных прочность на сжатие е ^ к югу с ^ ' колонн. Осевой нагрузки применяются через гидравлический домкрат с использованием двух внешних, класс 270, 12,7 мм (1 / 2 дюйма) семь-жилы, как показано на рис. 3. Величина осевой нагрузки поддерживалась постоянной на протяжении всего испытания путем постоянного контроля за давлением гидравлического домкрата.

Колонке раздела, расположенные под вертикально приложенной нагрузки в соответствии с укреплением схема приведена на рис. 3. Нагрузка состояла из последовательности откат цель перемещения, как показано на рис. 4. Для реализации ожидаемых формы деформации столбце (как усиливается на рис. 5), колонки перемещения производства дрейфа отношения DR (соотношение колонны перемещения по отношению к базе, , которые были кратны коэффициент Значение стартовый баров и / или пластмассовых движущиеся в середине пролета разделе и, как следствие деформации сценарий представлен на рис. 5. Таким образом, цель перемещения 30 мм (1,18 дюйма) (в качестве примера) будет соответствовать дрейфа отношение колонке в порядке 6%.

Деформаций в сращивания стартовый баров были измерены для внешней верхней и нижней полосы в середине пролета (свинец конце стартового бары). FRP штаммов / напряжений были измерены по этому разделу находится в L югу ^ с ^ / 3 от середине пролета, на трех равноотстоящих точек (A, B и C) по окружности, как показано на рис. 3. Два линейных дифференциальных переменной преобразователей (LVDTs), располагались симметрично по обе стороны и на 50 мм (2 дюйма) от середине пролета, были использованы для измерения перемещений.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ

Резюме соответствующих результатов тестирования приведены в таблице 3. В последующие обсуждения, измеренная в середине пролета момент включает в себя дополнительный момент, связанный с P-

Режим провал

Типичным представителем виды разрушения образцов текущего исследования и испытуемых ранее Harajli (2007) приведены на рис. 6 и 7 соответственно.

Неограниченном колонны "Все неограниченном колонны развитых расщепления режиме разрушения сцепления до их полной мобилизации потенциала изгиб, как ожидалось. Разделение было очевидно с образованием продольных трещин вдоль оси стартера (дюбель) баров, которые начаты в конце привести из баров на растяжение (в середине пролета образца или точки приложения нагрузки), а затем распространяются вдруг по всей длине соединения. Расщепление провал внешней стартовый бар вызвало перераспределения напряжений в промежуточных баров, пока все шесть баров стартовый пострадали связи расщепления (рис. 6 и 7). Расщепление баров вызвало значительные конкретные откола в зоне соединения, внезапное падение сопротивления нагрузки, и практически полное прекращение подачи образцов.

Замкнутых колонны "Все FRP-размерных колонны текущего расследование не в режиме изгибных после податливость сращивания арматуры. Как увеличить смещение, повреждения сосредоточены в неограниченном часть образцов в момент максимального середине пролета. Сбой произошел на общую ГРП конкретных периметру среднего сечения, как показано на рис. 6. Для опытных образцов (Harajli 2008), потому что поперечной арматуры в неограниченном часть колонны образцами CrFP1 и CrFP2 был относительно низким, эти опытные образцы комбинированных изгиб сдвига провал рядом только соединения (рис. 7).

За исключением разрыв небольшой полосе вблизи колонки в середине пролета в связи со значительным конкретные скалывания и дробления, не образец встречаются неудачи напряженности или отслоение куртку FRP.

Снятие FRP листов в конце тест наглядно показал формирование нескольких (двух до трех) продольные трещины малой ширины расщепления по всей длине соединения. Соответствующие трещин произошло во всех FRP-размерных колонны, независимо от количества слоев FRP используются, и в основном по совпало или близкой к средней линии критических внешних верхней и нижней колонке подкрепления, без каких-либо доказательств аналогичных трещин формирования близко к промежуточных баров. Видимо, присутствие FRP ограничивает ширину расщепления трещины, как только они были созданы приведет к повышению прочности связи критических внешних верхней и нижней сростков. Улучшение прочности крайних сращивания задержали перераспределения стали стресс и, следовательно, предотвратить связи расщепления промежуточных сращивания, что приводит к значительно большую общую производительность связь сращивания баров.

Сталь штаммов

Типичные изменения стали применять против штаммов в середине пролета момент показано на рис. 8. Резюме стали напряжения, возникающие во всех образцах приведены в таблице 3. В связи с трудностью точного измерения деформации стали за выход (из-за тензометрических недостаточности), стали стресс за урожай считается равной текучести предположении упруго-идеально пластической стали напряженно-деформированного отношений.

Все неограниченном колонны испытали падение облигацию до уступая стали. В результате повышенной прочностью связи из-за удержания FRP, все ограничивается FRP колонны мобилизованных урожая. Предсказал стали напряжения, соответствующего связи расщепления неограниченном колонны, рассчитанной в соответствии с формулой. (12), было 436 МПа (63 KSI), 364 МПа (53 КСИ) и 347 МПа (50 КСИ) для столбцов R14, R16, R20, и, соответственно. Это консервативно 15, 13 и 45%, ниже, чем измеренная напряжений. Заметим, что для опытных образцов CRU, CrFP1 и CrFP2, стали штаммы не измеряется, и, следовательно, стали стрессы, а рассчитывается с использованием нелинейного анализа раздела с учетом эффекта заключения FRP на осевой stressstrain поведения бетона (Harajli 2008) .

Момент вытеснения ответ

Цифры с 9 по 12 показать циклическое середине пролета момента от перемещения ответов образцов в серии I, II, III, и опытных образцов, соответственно. Конверт (позвоночника) ответов из оставшихся двух образцов в каждой серии испытаний текущего расследования были наложены на циклической реакции каждого образца для сравнения. В таблице 3 представлены резюме среднем пик конверт поперечных сил V (в среднем от растяжения и сжатия циклов), сдвиг соотношения сил по отношению к неограниченном образцов и среднего смещения, при котором первый дающий ( к югу S ^) произошло.

Как только произошло разделение, все колонны неограниченном пострадали внезапной прочность и жесткость, деградации и полной потери сопротивления нагрузки в первой или второй цикл после расщепления. Установив равновесие между силами соединения и связи силу (к югу ^ Ь ^ е с к югу = U ^ югу C ^ ^ мобилизованных неограниченном колонны находится под контролем как прочность на сращивания бары, который зависит от соотношения бетона для прутка диаметром C / D ^ к югу Ь (уравнение (10)), и размер стали бары (или усиления коэффициент), используемые в колонке. Например, в то время как средняя прочность в связи провалом для сращивания баров в колонке R14 была относительно выше, чем у R16 Колонка из высших C / D ^ к югу Ь, размер стальных стержней (или армирования) были ниже, , что привело к примерно равной момент потенциал этой колонки R16. С другой стороны, потенциал на момент разрушения сцепления колонки R20 на 20% выше, чем в колонке R16, поскольку она была усилена большего размера баров и в то же время было примерно такое же прочность из-за аналогичные соотношения бетона запретить Диаметр ..

Использование заключения FRP ограничили рост расщепления трещин, как отмечалось ранее, приведет к повышению сейсмической деятельности. Это повысило эффективность проявляется в больших боковых максимальной нагрузке (сдвига) или момент потенциал за счет мобилизации текучести соединения, укрепление потенциала момент конверт, снижение жесткости и прочности деградации с увеличением числа циклов, и больше энергии поглощения и рассеяния потенциала по сравнению с неограниченном столбцов. Увеличение максимальной нагрузки (сдвига) сопротивление FRP-размерных колонны по отношению к неограниченном колонн варьируется от менее 5% (образца CrFP1) максимум 38% (R20FP1 образцов) для столбцов только в один слой FRP, и между 11% (образца CrFP2) и 40% (R16FP2 образцов) для столбцов только с двумя слоями FRP (табл. 3). Применение осевое усилие сжатия для образцов данного исследования вызвало щипать в момент вытеснения поведения (в сравнении с опытных образцов на рис.

На основании сравнения с основой ответы на рис. С 9 по 11, то можно отметить, что колонны ограничивается двумя слоями FRP мобилизовали относительно более стабильного циклического ответ момента вытеснения и смогли сохранить больше неупругой деформации по сравнению с только с одним слоем FRP. Из сращивания бары уже мобилизовали свои текучести только один слой FRP, однако, соответствующих улучшений по сравнению с неограниченном столбцы, используя два FRP слои были не столь очевидны, как улучшение достигается только один слой.

FRP штаммов / напряжения

FRP штаммов были измерены при 1 / 3 длины соединения от проведения в середине пролета A, B, C и показано на рис. 3. Представитель ответ прикладной момент в середине пролета и деформации FRP представлена на рис. 13.

Деформации FRP в данном месте в непосредственной близости от сращивания бар возрастает, когда сращиваются бар был подвергнут напряженности в результате радиальных сил связь связанных с скольжение стартового бары (Harajli и Dagher 2008). Когда цикла было отменено, и бетон в том же месте стали при сжатии, деформации FRP снова возрос в связи с расширением боковых бетона. В общем, пик напряженности в силу куртку FRP на тензометрических страна A, B, C и произошло, когда сращиваются баров, которые были близки к эти места были под напряжением.

Резюме среднем штаммов FRP при пиковых нагрузках конверт (средняя страна A, B, и С) в течение цикла, когда стартовый бары в непосредственной близости от соответствующих местах были в напряжении и связанных с ними среднем пик FRP стресс по отношению к ГРП напряжений представлены в таблице 3. Средний пик FRP напряжение варьируется от минимальной в 330 мА максимум до 2080 мА, что соответствует диапазон средних натяжения пика между 4% (в текущих расследований) (или 1% для экспериментального образца CrFP2) и 15% напряженности силы FRP. В среднем, максимальное напряжение, куртка была меньше для образцов с двумя слоями FRP по сравнению с теми, с одним слоем.

Важно отметить, что уровень совершенствования сейсмической реакции достигается за текущий круговой колонны не лучше, чем улучшение достигается тогда, когда прямоугольных колонн (имеющие пропорции 2) были использованы (и Harajli Dagher 2008; Harajli 2008). Таким образом, в отличие от ответа сжатия участников в соответствии с чистого осевой нагрузки, где FRP-ограниченных круговые колонн, как известно, получить значительно больше грузоподъемность по сравнению с аналогичными прямоугольных колонн из-за более эффективного удержания (ACI Комитет 440 2006), форма секции колонны, когда FRP был использован для укрепления связи не влияет на производительность колонн. Это означает, что механизм, посредством которого FRP заключения влияние прочности была близка к поперечной заключения стали (термин ^ tr югу ^ / с ^ к югу т ^ п ^ к югу S ^ г ^ к югу Ь в формуле. (10 ), которая не зависит от секционного типа), и поэтому в поддержку аналогии с поперечным арматурной стали использоваться при разработке формулы. (9) или уравнения. (11) через (13) для FRP-размерных конкретные ..

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ И ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ эквалайзера. (13)

В этой работе, чтобы получить качественную оценку адекватности уравнения. (13) для круговой членов колонки, две показатели были протестированы: у ITG/T1.1-99 ACI (ACI инноваций Целевая группа 1 1999), и что из Гхош и шейх (2007). По данным ACI ITG/T1.1-99, сейсмических исполнении структурных системы RC считается достаточной, если груз или момента M потенциала системы соответствующих DR дрейфа коэффициент в размере 3,5% не опускается ниже 75% от максимального нагрузки или момента потенциала M ^ югу тах. Гоша и шейх (2007) использовали, среди прочих параметров пластичности, вязкости фактором перемещения горизонтальной линии, проходящей через максимальной нагрузки и линии, соответствующей первоначальной упругой реакции. При использовании Гхош и (2007) пластичность Шейха фактор, упругие перемещения был приблизительно равен 8 мм (0,315 дюйма) для всех образцов (рис.

9 до 12). Отметим, что поскольку не было возможности получить прямой мерой дрейфа отношение, DR = 3,5% было предположить соответствовать консервативным перемещение 25 мм (1 дюйм), то есть, предполагая, ). Результаты этих двух показателей, учитывая среднем сжатие и растяжение циклов, приведены в таблице 4 ..

Это может быть видно из таблицы 4 видно, что соотношение M / M ^ югу тах увеличилась с существенно снижена от 20 до 35% в неограниченном столбцы ощутимо высоким диапазоном от 85 до 110% для колонн только с одним слоем FRP. Для колонны ограничивается двумя слоями, соответствующие значения увеличилось до от 95 до 125%, все из которых больше, чем менее 75% требуемых ITG/T1.1-99 ACI (ACI инноваций Целевая группа 1 1999) для удовлетворительного производительность. Аналогичный позитивный признак производительность также может быть выведена из ИА пластичности фактором, который возрос с 1,0 в неограниченном столбцов для значений между 3,5 и 5,0 превышает по FRP-размерных столбцов.

ВЫВОДЫ

На основании результатов этого исследования можно сделать следующие выводы выводы:

1. Без адекватной длины и внутреннего соединения лишения свободы по стали связей, усиление сращивания в критической области шарнирное крепление колонн (круговая в данном исследовании), скорее всего, потерпит неудачу связи расщепления до полной мобилизации изгиб. Расщепление провал в результате внезапного и почти полной нагрузки и жесткости среды;

2. Использование внешних заключения FRP улучшить прочность, повышенная соединения напряжения до выхода, а также помогли колонны в мобилизации их полного потенциала изгиб. Увеличение максимального сопротивления нагрузки по сравнению с неограниченном столбцов изменялась в данный тест между как минимум 5% до 38% для столбцов только с одним слоем FRP, а также между 11 и 40% для колонн только с двумя слоями ;

3. FRP-размерных колонны опытных значительно более стабильной гистерезиса ответ ниже прочность и жесткость, деградации и большей энергии поглощения и рассеяния возможностей по сравнению с неограниченном колонны;

4. Среднее напряжение, развиваемое в рубашке FRP варьируется от менее 2% до максимум 15% от разрушения пределом прочности на растяжение листов FRP. Соответствующее напряжение FRP уменьшается с увеличением толщины куртки FRP;

5. Повышение прочности за счет внешних заключения FRP не чувствителен к форме колонке раздела (прямоугольные, круглые) так же как и осевой нагрузкой колонн, а также

6. По сравнению с другими предлагаемыми методами проектирования, уравнения. (13) предсказывает, реалистичные и достаточно консервативные толщины куртку, на его долю по всем параметрам, которые уже давно известно, воздействуют соединения прочность стали при растяжении баров, а самое главное это применимо как для прямоугольного и кругового сечений.

Авторы

Это исследование при поддержке ливанского национального совета по научным исследованиям (LNCSR) по гранту № 113010-32305. Авторы весьма признательны за эту поддержку и Американского университета в Бейруте (АУБ) для обеспечения проведения таких испытаний.

Нотация

^ К югу Ь = площадь один сращивания бар

^ К югу г = валовой площадь поперечного сечения колонки

^ ^ К югу tr = площадь поперечного арматурной стали

Ь к югу е = ширина FRP группы

с = бетона

с ^ к югу б = нижней бетона на главную укрепление

с ^ к югу ы = сторону бетона на главную укрепление

D = диаметр колонны

D ^ к югу R = коэффициент дрейфа

г ^ к югу Ь = диаметр сплайсинга / стартер баров

E ^ югу F = модуль упругости FRP листа

F ^ к югу с '= цилиндрической бетон сжатия

F ^ югу фу = предел прочности на растяжение в FRP листа

F ^ югу ы = сталь соединения стресса

F ^ югу у = текучести колонки продольной арматуры

е ^ у, к югу = текучести поперечной арматуры

L ^ югу ы = длина соединения

M = момент в колонне

M ^ югу макс = максимальный момент в колонне

N ^ к югу F = число полос FRP

п ^ к югу F = число слоев FRP

п ^ к югу S ^ = число сплайсинга / штырями баров напряженности

п ^ к югу й = Общее число сплайсинга / штырями баров в разделе

К югу P ^ = осевой нагрузки столбца

р = периметр колонке раздела по переносной сращивания баров

с ^ ^ у, к югу = шаг поперечных связей стали

т ^ к югу е = дизайн толщина одного листа FRP

U = средняя прочность комбинированных стали и FRP только конкретные

U ^ с ^ к югу = средняя прочность стали ограничиваться конкретными

U ^ югу FRP = увеличение прочности за счет заключения FRP

U ^ югу tr = увеличение прочности стали из-за удержания

U ^ к югу и ^ = средняя прочность обычного неограниченном конкретных

V = столбец поперечной силы

Ссылки

ACI Комитет 318, 2005, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский Институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 430 с.

ACI Комитет 440, 2002, gGuide по проектированию и строительству внешней системы таможенного FRP для укрепления бетонных конструкций (ACI 440.2R-02), ч американского института бетона, Фармингтон Hills, MI, 45 с.

ACI инноваций Целевая группа 1 и соавторы, 1999, "Прием Критерии Момент Рамки на основе структурных Тестирование (ACI ITG/T1.1-99)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 10 с.

Акино, W., и Хокинс, М., 2007, "Сейсмическая Модернизация Коррозия железобетонных колонн Использование углеродных композитов," Структурные ACI Journal, В. 104, № 3, май-июнь, с. 348-356.

Harajli, MH, и Rteil А., 2004, gEffect конфайнмента Использование FRP или FRC на сейсмические характеристики тяжести нагрузки оформленные колонны, ч ACI Структурные Journal, В. 101, № 1, январь-февраль, с. 47-56.

Harajli, MH; Хамад, BS, а также Rteil А., 2004, gEffect конфайнмента на прочность связи между стальной прокат и бетона, ч ACI Структурные Journal, В. 101, № 5, сентябрь-октябрь, с. 595 -603.

Harajli, MH, 2005, gBond Укрепление стальные прутки Использование внешних FRP конфайнмента: Последствия для статических и циклических Ответ R / C-членов, ч 7-й Международный симпозиум по армированных волокном (FRP) полимерные Арматура железобетонных конструкций, SP-230, Американский институт бетона, Фармингтон, М., с. 579-596.

Harajli, MH, 2008, gSeismic Поведение RC Колонны с Бонд-критических регионов: Критерии для облигаций Укрепление Использование внешних FRP Куртки, ч журнал композиты для строительства, ASCE, V. 12, № 1, январь-февраль, стр. . 69-79.

Harajli, MH, и Dagher, F., 2008, gSeismic Укрепление Бонд-критических регионов Прямоугольные RC колонок с использованием FRP Обертывания, ч ACI Структурные Journal, V. 105, № 1, январь-февраль, с. 67 - 77.

Харрис, KA; Ricles, JR; Pessiki, S.; и соусом Р., 2006, gSeismic Модернизация Lap соединений в Nonductile площади колонок с использованием углеродного волокна армированной Куртки, ч ACI Структурные Journal, В. 103, № 6, Ноябрь-декабрь, с. 874-884.

Хокинс Н.М., Gamble, WL; Shkurti, FJ, и Лин Ю., 2000, "Сейсмическая Укрепление Неадекватная Lap Длина сращивания", 12 Всемирная конференция по сейсмостойкого строительства, Окленд, Новая Зеландия.

Гоша, KK, и шейх, SA, 2007, gSeismic Обновление с углеродного волокна армированной полимерной колонок, содержащих Lap-сращивания арматуры, ч ACI Структурные Journal, В. 104, № 2, март-апрель, стр. 227. -236.

Orangun, CO; Jirsa, JO, и Брин, JE, 1975, gStrength закрепленных бары: переоценка тестовых данных по вопросам развития Длина и сростков, ч Research Report № 154-3F1975, Центр автострадой, Университет штата Техас в Остине , Austin, TX, 78 с.

Пристли, MJN; Seible, F.; и КАЛЬВИ, Г. М., 1997, сейсмических Дизайн и модернизацию мостов, М. Джон и сыновья ", Нью-Йорк, 704 с.

Seible, F.; Пристли, MJN; Hegemier, Г. А. и Innamorato Д., 1997, "Сейсмическая Модернизация RC Колонны с непрерывным углеродных волокон Куртки," Журнал композиты для строительства, ASCE, В. 1, № 1, с. 52-62.

Входящие в состав МСА Мохамед H. Harajli является профессор гражданского строительства в Американском университете в Бейруте, Бейрут, Ливан. Он является членом комитета ACI 408, Бонд в бетоне. Научные интересы: разработка и поведения армированных, предварительно напряженные, а фибробетона членов, а также укрепления и ремонта бетонных конструкций.

Зейнаб Халиль является консультантом инженер Хатиб