Оценка распределения моментов при непрерывной армированных волокном полимерные Укрепление бетонных балок

Армированных волокном полимера (FRP) укрепление предлагает множество хорошо документированных выгоды для модернизации существующих железобетонных (RC) структур. Основной недостаток при использовании FRP для таких приложений, однако, заключается в снижении пластичности после укрепления потенциала. Эта потеря пластичности во всем мире привело коды не рассматривать перераспределение изгибающих моментов в непрерывном FRP-RC укрепить балки. Это означает, что unstrengthened непрерывного пучка RC, который был ранее разработан в соответствии предположения момент перераспределения (MR) и должна быть укреплена FRP теперь должны быть пересмотрены в соответствии с полной упругой распределения изгибающих моментов. Это может привести к обременительные условия, в таких приложениях, в укреплении. В настоящем документе излагается обоснование возможного использования соответствующих перераспределения принципы FRP-упрочненного лучами. Результаты анализа показывают, что если раздел может развиваться кривизны потенциала пластичности больше 2,0, то вполне вероятно, что перераспределение в размере как минимум 7,5% может быть достигнута.

Ключевые слова: непрерывное лучей; волоконно-армированные полимерные; момент перераспределения.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Широкое применение примеры и исследования существуют в литературе по вопросу об укреплении железобетона (RC) структур с помощью армированных волокном полимера (FRP) композитов. Это хорошо известный факт, что укрепление избежать необходимости снести и заменить уже существующие структуры, что позволило проектный срок эксплуатации существующих структур увеличить (Tumialan и др.. 2002; Meier и др.. 1993; Целевая группа 9,3 2001; бетона Общество 2000). Основные преимущества использования композиционных материалов FRP для таких приложений, привели к быстрому и экономически эффективных программ укрепления, так что FRP в настоящее время широко используются альтернативные для модернизации бетонных конструкций (Дэн и др.. 2002). Одним из главных недостатков в использовании FRP, что во многих областях применения дизайна: 1) в полной мере использовать не будут приняты на прочность, поскольку FRP пилинга обычно происходит до того предела прочности FRP был достигнут, и 2) Кроме того хрупкого FRP приводит к уменьшению в государствах-членах потенциала пластичность кривизны (ACI Комитет 440 2002; Эль-Refaie и др..

На первый взгляд, представляется маловероятным, что момент перераспределения (MR) должны быть разрешены в FRP-упрочненного непрерывного бетонных конструкций. Укрепление существующих непрерывных стальных железобетонных конструкций, которые первоначально были разработаны в соответствии с принципами MR, однако, может привести к обременительные условия, дизайн. Если учесть, что существующие пучка RC раздел предназначен для сокращения момент за счет перераспределения, новое усиленное разделе теперь должны быть рассчитаны на сопротивление изначально выше упругого изгибающего момента плюс дополнительные упругого момента, который требуется для укрепления целей. В этих условиях объем материалов FRP, которые могут быть необходимы для удовлетворения новых нагрузки или обслуживания требования могут быть значительно выше, чем величина больше, чем в оригинальной нагрузки или обслуживания требований. Таким образом, если можно доказать, что обладают достаточной пластичностью кривизны существует в FRP-упрочненного регионе предоставить определенный уровень перераспределения момент, было бы полезно в сокращении необходимого объема FRP укрепления материала ..

В основном Существуют два перераспределения случаях, которые должны быть рассмотрены отдельно. Для иллюстрации этих двух случаях определяется как случай I и II Дело на рис. 1. Случай I касается перераспределения изгибающих моментов от unstrengthened зона, зона обозначается как C на рис. 1 (а), а также в FRP-упрочненного регионе, обозначается как зона B на рис. 1 (а). В этом случае логично рассмотреть возможность полного MR, как в обычной RC непрерывного пучка, так как MR зависит только от пластических возможностей вращения, из которого берет начало MR. Таким образом, если оно может быть показано, что unstrengthened зоны (зона C) может вращаться достаточно момента, чтобы быть перераспределены на укрепление зоны (зона B), требования к перераспределению будут выполнены. Кроме того, нет необходимости рассмотреть вопрос о возможности или пластичность вращения возможности укрепить саму зону (зона B на рис. 1 (а)).

Этот принцип был ранее показано в экспериментальном исследовании "Аль-эль-Refaie и др. (2003). Их работа показала, что в некоторых укрепить балки, количество MR была эквивалентна обычной RC неразрезных балок, поскольку перераспределение инициировано unstrengthened региона и перераспределяются в укрепление региона. Таким образом, вполне логично, что в MR FRP-упрочненного зон действительно должна быть разрешена при условии, что достаточное вращательное потенциал имеется в структуре сделать возможным такое перераспределение.

Дело II касается перераспределения изгибающих моментов из FRP-упрочненного региона (зоны E). Эта статья рассматривает этот вопрос и предлагает уровней перераспределения из FRP-упрочненного регионов, которые могут быть приняты непосредственно соответствующие принципы распределения в существующей конструкции кодов по всему миру (ACI Комитет 318 2002; BS 8110 1997). Исследования в этой области крайне ограничены, хотя некоторые экспериментальные работы действительно были проведены в отношении MR непрерывных пучков RC укрепить с углеродом FRP (углепластика) композитов (El-Refaie и др.. 2003). В своих экспериментальных работ, Эль-Refaie и др.. (2003) также ясно показали, что, хотя и ниже, чем в обычных RC балки, неразрезных балок укрепить углепластика листов смогли перераспределить момент порядка 6 до 31%. Со своей экспериментальной работе, они также пришли к выводу, что MR был ниже по этим разделам оснащаться более высокие суммы подкрепления углепластика. Этот вывод согласуется с наблюдениями получены из настоящего аналитической работы.

Не менее важно, работа ведется в вопрос о пластичности (Бургойн 1997; Нааман и др.. 2001) и вращение емкости (Лис-1997; Casadei и др.. 2003), FRP-упрочненного бетона, которые имеют большое значение для изучения MR в углепластика-упрочненного неразрезных балок ..

Если структура отображает кривизны потенциала пластичности, он уверен, что оно будет также отображать вращения потенциал, но обратное не всегда верно. Таким образом, в данном документе, MR пределы FRP-упрочненного конкретные структуры были созданы на основе кривизны потенциала пластичности, а не вращение емкости. Таким образом, если кривизна пластичности может быть доказано, очевидно, что безопасный дизайн, основанный на перераспределение будет результат.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Аналитическая формулировок в настоящем документе обсудить соответствующие принципы перераспределения для разработки FRPstrengthened непрерывного RC пучков. Результаты представлены и обсуждены на работе может привести к рациональной разработке дизайна руководящих принципов для рассмотрения в MR FRP-упрочненного RC пучков, который близок к методологии ACI настоящее время используется для обычных RC пучков.

МОМЕНТ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ В обычных RC пучков

ACI 318-02 (ACI Комитет 318 2002) говорится, что уровень MR, которые могут быть разрешены в обычных steelreinforced непрерывной структуры бетона 1000 подкрепления, которое должно быть по крайней мере 0,0075. Так, по данным ACI 318-02 (ACI Комитет 318 2002), уровень MR в процентах

7,5% MR = 1000

Это уравнение показывает уровень допустимых MR, которые могут быть использованы при разработке обычных RC пучков. Как отмечается в следующих двух разделах, аналитические исследования ясно показывают, что MR ценностей, основанных на указанных формулой. (1), консервативным условно RC неразрезных балок. Кроме того, можно показать, что для RC балки, пределы указанного штамма стали консервативными при любых значениях размеров пучка, бетона на сжатие, растяжение и укрепление отношений. Касающихся изучения в данной работе уравнение. (1) не указывает на объем требуемой пластичности кривизны, что раздел должен обладать разработать количество пластиковых поворотов, необходимых для удовлетворения допустимые пределы MR. Эти вопросы обсуждаются в течение ближайших трех секций и последующей одних и тех же принципов свидетельствует Мэтток (1959) допустимых MR.

Разделе Требуется кривизны пластичности ограничения пропускной способности для MR

Как предусмотренных уравнения. (1), сумма MR, которые могут быть разрешены в разработке непрерывного RC пучков зависит от растягивающих деформаций в пределах, и они могут легко быть связано с кривизной потенциала пластичности разделе. Создание такой взаимосвязи является основной целью настоящей статьи.

Параметрический исследований в поддержку развивающихся MR пределах в зависимости от кривизны пластичности были разработаны с точки зрения верхних и нижних предельных уровней деформации представлены в формуле. (1). В остальной части настоящего документа и для удобства, штамм уровней А и В (см. рис. 2) определены для раздела, который достигает уровня растягивающих деформаций в крайних укрепление 0,0075 и 0,020, соответственно, так же как и деформации в бетоне при сжатии достигает деформации На этих уровнях деформации, и предполагая, однократно железобетонных раздел эффективная глубина деревня, кривизны [прямой фи] ^ к югу и [ы /] иЬ и нейтральной оси с ^ ^ к югу у, соответственно

... (2)

... (3)

В Штамм уровней А и В, площадь укрепления югу ^ S ^, необходимых для достижения уровня деформации задается

... (4)

где / '^ с ^ к югу является цилиндрическая прочность на сжатие, е ^ у ^ к югу является пределом текучести арматурной стали, ), Для полноты картины, это уравнение было оценено в зависимости от конкретных прочность на сжатие, а результаты представлены на рис. 3 (а). Эта цифра ясно показывает, как ожидается, что площадь стали устанавливать уровни напряжения и B находятся в прямой зависимости от конкретных прочность на сжатие.

Использование области стальной арматуры к югу ^ S ^ в связи с первой теоремы области данный момент, это возможно, чтобы вычислить глубину нейтральной оси с ^ у ^ к югу на первом осадка из арматурной стали

... (5)

Это выражение было оценено графически, как показано на рис. 3 (б). Эта цифра была разработана в предположении, текучести е ^ у ^ к югу для арматурной стали 400 МПа (60 KSI). Сославшись на эту цифру, то ясно, что отношения с ^ ^ к югу у / д увеличивается незначительно, как прочность на сжатие конкретные е '^ ^ к югу с увеличением в пределах нормальных значений силы и напряжения постоянного уровней и B. Определение начало раздела первого выхода как первоначальный податливость арматурной стали (см. рис. 4), кривизны первого выхода [прямо фи] '^ у ^ к югу является

... (6)

где с ^ ^ к югу у вычисляется по формуле. (5). Для билинейной идеализации кривизны момент представлены на рис. 4, кривизна потенциала пластичности для любых введенных уровней деформации растяжения

... (7)

Однако, если одна является рассмотрение MR анализа, игнорируя после выхода жесткости членов RC, можно показать, что выход кривизны должен быть изменен, чтобы отразить идеализированной упругопластических ответа, а схематически изображен на рис. 4. Это разумные изменения, поскольку, как более подробно рассматривается в следующих двух разделах, доступных возможностей пластичности кривизны должны быть сокращены для осуществления упругопластических ответ разделе анализа MR. Таким образом, предполагая идеализированной упругопластических ответ, как показано на рис. 4, теоретический выход кривизны тогда определяется на основе следующих билинейных отношения

... (8)

где соотношение M ^ к югу и ^ / M '^ у ^ к югу можно оценить как

... (9)

Далее, формула деления. (2), уравнения. (8) и заменить на соответствующие значения с ^ к югу и ^, с ^ у ^ к югу, и к югу M ^ и ^ / M '^ у ^ к югу, кривизна потенциала пластичности для любого уровня растяжения ^ и упругопластических идеализации

... (10)

Это выражение представляет только предельных пластичности кривизны обычных разделе RC на заданном уровне деформации стали и бетона дробления. Как и раньше с / ^ у ^ к югу на 400 МПа (60 КСИ), то целесообразно, чтобы наглядно выразить кривизны пластичность в зависимости от конкретных прочность на сжатие, как показано на рис.