Прочность испытательной нагрузки на Нью-Spun бетонных наполненной армированных волокном полимерные трубчатые поляков

Эта статья представляет собой экспериментальное исследование изгиба выполнения новых закружилось бетонных заполненные армированных волокном полимерные трубы (SCCFT), предлагаемые для полюса приложений. Восемь образцов, в том числе шесть 2,8 м (9,2 футов) в длину и два SCCFT образцов управления, были исследованы в трех-и четыре точки изгиба. Стекло из армированных волокном полимера (GFRP] трубы 326 мм (12,8 дюйма) диаметра и различной толщины и ламината структур были использованы в SCCFTs и в одном контрольном образце полностью заполняются бетоном. Дополнительных образца контроля были вырезаны из обычной предварительно напряженных закружилось Литой полюса и испытан для сравнения. Основные параметры исследованных ламинат структуры трубки и толщины, конкретные толщины стенки, и влияние добавления продольной арматуры. SCCFTs показали аналогичные силы обычных предварительно напряженных полюсов закружилось литой эквивалентных индекс подкрепление, но были ниже в жесткости. SCCFT с 0,6 внутренней к внешней диаметру (D ^ к югу я ^ / Д ^ о ^ к югу) достигли той же силы полностью заполнена труба, и произошел сбой в трубке FRP.

Ключевые слова: изгиб; центробежного литья; FRP трубы; полюса.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

полюсов Spun бетонных становятся все более популярными, поскольку они, как правило, дешевле и быстрее, чем производство стали poles.1 Они также доступны в больших размерах, в отличие от деревянных столбов, которые подвержен гниению и нападения насекомых. Spun литых полюсов, как правило, предварительно напряженных и, как таковая, как правило, эластичной и без трещин в условиях эксплуатации. Некоторые исследования были выполнены на пряжу литых полюсов и всеобъемлющего современное состояние отзывам этой технологии были reported.2, 3 руководства для разработки пряжу литых полюсов также published.4 исследования по оценке на местах проведенных после урагана Эндрю, показывает, что пряжу литых полюсов может пережить тяжелые winds.5 трещины, которые произошли в нижней части полюса были закрыты в связи с напрягаемой эффект. Некоторые исследования показывают, что при вращении процесса сегрегации конкретных может occur.6 Специальные бетонные смеси были разработаны для преодоления этой проблемы обеспечения долгосрочной durability.7 При некоторых условиях, круто литых полюсов показали ухудшение из-за коррозии или сульфат нападение в определенных почвах.

Требование адекватного бетона, для защиты от коррозии, как правило, приводит к бетона толщиной стенок. В некоторых случаях серьезных ошибок дизайна также были обнаружены после installation.8 попытки были успешно сделаны использовать fiberreinforced полимера (FRP) обтекает модифицированной низкое качество или ухудшилось poles.8, 9.

Тонкостенные стеклянные FRP (GFRP) полые трубчатые полюсы developed.10 полюсы то преимущество, что прочный и очень легкий. Прочность испытания были проведены и показали, что большинство поляков не удалось через местное выпучивание при сжатии до разрушения волокон. Таким образом, прочность материала GFRP был в полной мере.

Концепция конкретные заполненные трубы FRP (CFFTs) сложилась за последние 10 до 15 лет и была широко изучена при изгибе и при осевой нагрузки несколько researchers.11, 12 CFFTs (полностью залита бетоном) предоставлять универсальные системы, пригодной в течение нескольких приложений, но в основном используются в морских кучу applications.13 трубки FRP служит структурной формы проживания в месте, которое защищает и ограничивается конкретными ядро, в то время как ядро позволяет местным изгиба трубки, что позволяет достичь о своей полной strength.14 последнее понятие спин-литья бетона в трубы FRP и процесс изготовления были разработаны второй author.15 Эта статья представляет результаты комплексного экспериментального исследования закружилось бетонных заполненные волоконно- армированных полимерных трубки (SCCFT) системы при изгибе. Аналитическое моделирование SCCFT полюсов, их динамика и выносливость, а также сравнение затрат выходит за рамки данной статьи.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Это экспериментальное исследование дает уникальные результаты испытания новая система, состоящая из SCCFTs испытания при изгибе и предлагаемые на полюс приложений. Трубки обеспечивает опалубки во время и после спиннинг, замена продольной и спиральной арматуры, и защиты бетона. С другой стороны, тонкой и плотной бетонной стеной позволяет местным изгиба трубки при сохранении сравнительно легкий системы. Даже если продольной арматуры стали добавил, она защищена от внешних сред на трубе. Система была изготовлена с использованием обычных прядильных номера в сборных завода. SCCFT образцов труб FRP различной толщины стен и ламината структур и различных конкретных толщины стены были изготовлены и испытаны на первый раз, и по сравнению с сегментом обычных закружилось литье из предварительно напряженного железобетона полюса.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

В этом разделе дается описание испытательных образцов, различных параметров расследование, используемые материалы, резюме производственного процесса, а также установки испытания и измерительные приборы.

Испытательные образцы и параметры

В общей сложности восемь образцов пучка были протестированы в экспериментальной программе, в том числе шесть закружилось бетонных заполненные GFRP труб (SCCFTs), назначенных на SCCFT1 SCCFT6; один конкретный заполненные GFRP трубки, назначенных CFFT, которая статически литых и полностью заполнены; и один экземпляр регулирования, состоящую из сегмента обычных закружилось литье из предварительно напряженного железобетона полюса, назначенный "контроля". В таблице 1 приведены сводные данные по всем испытательных образцов, а рис. 1 показана схема их различных конфигураций перекрестного сечения. Все образцы имели SCCFT номинальной конкретные толщина стенки 65 мм (2,56 дюйма), за исключением SCCFT1, которые уменьшенной толщиной 45 мм (1,77 дюйма). Кроме того, образцами SCCFT4 включены восемь 10M (0,155 in.2) продольных балок, стали в бетонную стену, расположенных в осесимметричных шаблон с 25 мм (1 дюйм) четкое бетонное перекрытие между решеткой и трубки. Четыре различных труб GFRP, именуемое T1-T4, были использованы для изготовления CFFT и SCCFT образцов. Описание труб приведены в таблице 2 и подробно обсуждаются в следующем разделе.

Образцы имели номинальная длина 2,8 м (9,2 м) и номинальным наружным диаметром 326 мм (12,83 дюйма), за исключением контрольного образца, который был 2,58 м (8,46 м) в длину, имел небольшой конус со средним диаметром 298 мм (11,73 дюйма), а были конкретные толщина стенки 98 мм (3,8 дюйма). Контрольного образца был предварительно напряженных, используя четыре 9 мм (3 / 8 дюйма) семь-жилы, армированного двенадцать 15M (0,31 дюйма SUP ^ 2 ^) и два 10М (0,155 in.2) баров, а также 6 мм ( 0,24 дюйма) диаметр проволоки спирали гладких ..

Образцы были направлены на изучение влияния ряда параметров, и были сопоставлены друг с другом следующим образом:

1. Влияния конкретных толщина стенки изучалась путем Образцы CFFT, SCCFT1 и SCCFT2. Все три образца были изготовлены на основе труб T1. CFFT была полностью залита бетоном, а SCCFT1 и SCCFT2 была номинальной конкретные толщиной стенки 45 и 65 мм (1,77 и 2,56 дюйма), соответственно;

2. Влияние добавления продольной арматуры изучали образцы через SCCFT3 и SCCFT4. Два образца были изготовлены на основе труб T2, и получил схожее конкретные толщины стенки. Образцы SCCFT4 включены восемь 10M (0,155 in.2) стальной арматуры;

3. Эффект трубки GFRP, с точки зрения толщины труб и ламинированных структуры, изучалась путем Образцы SCCFT2, SCCFT3, SCCFT5 и SCCFT6, которые подобные конкретные толщины стены, но были изготовлены из разных труб-T1, T2, T3, а также T4, соответственно,

4. Образцы SCCFT2 и SCCFT3 были по сравнению с контрольной образец обычного полюса. Эти образцы были выбраны потому, что они имеют аналогичный индекс

Материалы

GFRP труб-Как отмечалось ранее, четыре различных труб GFRP, назначенных на T1 T4, были использованы в данном исследовании. Трубы был номинальным наружным диаметром 326 мм (12,83 дюйма) и структурных толщиной стенки от 4,58 до 5,72 мм (0,18 до 0,225 дюйма). Они были изготовлены на основе filamentwinding методом, используя эпоксидные контактирующие с продуктом из Е-стекла с особым поручениям доля волокна объеме 51%. Толщина стенки труб состоял из нескольких слоев волокон, ориентированных под углами от 8 до 10 градусов к продольной оси зажатая между другими слоями, ориентированных под углами от 2 до 4 градусов окружном направлении. Подробная структура ламината и укладки последовательности труб приведены в таблице 2 (а). Геометрические и механические свойства труб приведены в таблице 2 (б). Механические свойства на основе как купонные испытаний и прогнозы сделаны с помощью классической теории ламинирования (CLT) .16 Кроме того, соотношение общей толщины слоев ориентированы в продольном и круговом направлениях приведены в таблице 2 и в целом составляет от 1,5: от 1 до 1:2,5 ..

Деформационных кривых труб в продольном направлении были получены в испытаниях на растяжение купон, слегка измененной по ASTM D3039/D3039M-95a.17 купоны были 175 х 25 мм (7 х 1 дюйма) с 75 х 25 мм ( 3 х 1 дюйм) конец вкладок, как показано на рис. 2 (а). Измеряется продольное штаммов купоны в связи с тем были ниже, чем те, которые измеряются в напряженности на провал испытаний SCCFT света, как показано на рис. 2 (б). Это связано с разрывом некоторых из продольных волокон ориентированы на малый угол с продольной оси. Для очень похожи трубы, другое исследование, пришел к выводу, что поведение при продольном сжатии и растяжении является similar.18

Арматуру-10M и 15M (0,156 и 0,31 in.2) панелей, используемых в данном исследовании было выхода и конечной прочностью на разрыв 425 и 680 МПа (62 и 99 KSI), соответственно. 9 мм (3 / 8 дюйма) семь-стальной нити, используемые в контрольном образце была номинальной прочности 1860 МПа (270 KSI). 6 мм (0,24 дюйма) стали спиральная арматура используется в контрольном образце было выхода и конечной прочностью на разрыв в 390 до 489 МПа (57 и 71 KSI), соответственно.

Бетон-же бетонной смеси было использовано для изготовления всех образцов. В изготовлении каждого образца, 100 х 200 мм (4 х 8 дюймов) цилиндров были отлиты для определения прочности бетона. Стандартные испытания сжатия проводились на эти баллоны статически бетона, а средняя численность сжатие составляет 63 МПа (9,1 KSI). Следует отметить, что это относительно высокий бетона, чем в большинстве смесей, сборных, в связи с низким соотношением вода-цемент (в / к), необходимых для достижения низкого спада для успешного спин-процессе литья.

Изготовление опытных образцов

Опытные образцы были изготовлены в сборных завод с использованием обычных номера спин-литья специализируется на изготовлении бетонный столб. Краткая информация о процессе изготовления образцов SCCFT дается в настоящем документе, а более подробную информацию можно найти elsewhere.15 полые трубки GFRP рвались правильную длину и помещается в нижней части обычной форме стали. Расчетное объем бетона вручную, затем помещали в пробирку с одного конца, как показано на рис. 3 (а). Круглый стальной вилки были использованы для уплотнения заканчивается. Трубы были предотвращены от вращающихся в форму с помощью резиновых прокладок и не смогли продольно скользящий использованием болтовых углы стали, как показано на рис. 3 (б). Для образца SCCFT4, стальную клетку, состоящий из восьми 10М баров сварных через равные промежутки времени в стальное кольцо на каждом конце, была вставлена трубка до конкретного наполнения, как показано на рис. 3 (с). Верхняя часть формы был привинчен к нижней половине и весь монтаж был сделан на прядильную машину и отжать от 3 до 4 минут, сначала на 400 об / мин, то на 600 об / мин, как показано на рис.

3 (г). Образцы пара потом вылечить в течение 16 часов ..

Для изготовления CFFT образца, трубки GFRP был расположен вертикально и печатью внизу. Трубка была наполнена конкретным налил в верхний конец.

Испытание установки и приборы

Образцы CFFT, SCCFT1 и SCCFT2 были испытаны в четыре точки изгиба с 500 мм (19,7 дюйма) расстояние между точками загрузки, как показано на рис. 4 (а), в то время как все остальные образцы были испытаны в трех точках изгиба, как показано на рис. 4 (б). Оболочка всех образцов была 2,65 м (8,7 м), за исключением образцов SCCFT3 и SCCFT4, которые 2,55 м (8,4 фута) включает, потому что их GFRP трубы были случайно порезал 100 мм (4 дюйма) короче, и контроль образца, которая 2,46 м (8,1 фута) включает потому что она была доступна только в меньшей длины. Образцы SCCFT2 удалось преждевременно и на местах в поддержку разрыв трубки в обруч направлении. Рвать на расстоянии приблизительно 100 мм (4 дюйма) в трубу от края. Это было обусловлено ущерба, который нанесен на краю трубки во время транспортировки и обработки. Таким образом, испытание SCCFT2 была повторена в трех точках изгиба использовать более короткий промежуток от 2,07 м (6,8 м), поэтому локализованный ущерб был полностью за поддержку, и в этом случае не удалось образца при изгибе в середине пролета, как ожидалось .

На поддержку и погрузки всех образцов, 90 мм (3,5 дюйма) широким слоям канала стали, были использованы для размещения образцов. Quicklysetting штукатурки формируется в каналы, чтобы они соответствовали изогнутой поверхности. Нагрузка была применена в ход контроля с использованием 900 кН (202 кип) испытательной машины, в размере 1 мм / мин (0,039 дюйма / мин). Образцы были выгружены и перезагружает на провал при нагрузке около 165 кН (37 KIPS), который был приблизительно 50% от предельной нагрузки контроля и CFFT образцов для изучения жесткость и остаточный прогиб в типичном уровне нагрузки службы. .

Электрические датчики сопротивления деформации были прикреплены к наружной поверхности труб GFRP для измерения продольной деформации при растяжении и сжатии сторон и обруч деформаций при сжатии стороны в середине пролета. Перемещение типа деформации преобразователей (PI-датчиков) 200 мм (8 дюймов) расчетная длина были также использованы для определения средней продольной деформации в верхней и нижней поверхностей в середине пролета. В середине пролета отклонения, контролируется с помощью двух 100 мм (4 дюйма) линейных потенциометров (пластинок). Дополнительные 25 мм (1 дюйм) пластинки были использованы для контроля скольжения между трубкой GFRP и бетонного ядра на обоих концах.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ

Рисунок 5 показывает прогиба от нагрузки ответов всех исследованных образцов. Важные показатели, характеризующие изгиб реагирования приведены в таблице 3. Это включает в себя крекинга момента Мкр; уступая момент (мой контроля и SCCFT4 образцов); максимально достигнутой момент M ^ югу тах, соответствующая кривизна т ^ и Типичные виды отказов опытных образцов приведены на рис. 6 и подробно рассматриваются в следующем.

Первоначальный растрескивание бетона в SCCFT и CFFT образцов происходило на сравнительно низком уровне нагрузки, по сравнению с предельной нагрузки, а также был обнаружен небольшой спад загрузки и последующего уменьшения жесткости. Чем больше растрескивание произошло, поведение стало слабонелинейной до отказа. Контроля и SCCFT4 выставлены образцы дополнительное снижение жесткости в результате приносит нижнего слоя стальной арматуры. После выгрузки и CFFT SCCFT образцов примерно в 165 кН (37 KIPS), некоторые постоянные отклонения от 3 до 13 мм (0,12 на 0,5 дюйма), не наблюдалось. Это постоянные отклонения, вероятно, из-за трещин в бетоне, не закрывая полностью после разгрузки, особенно потому, что мало скольжении между трубкой и бетонного ядра, как это будет обсуждаться. В контрольном образце, остаточный прогиб при разгрузке было незначительным из-за эффекта предварительного напряжения.

Для облегчения сравнения образцов с различными типами арматуры, а именно, FRP труб, арматуры и стальных нитей, Переменной Общее выражение для

... (1)

... (2)

... (3)

где и бетона толщиной стенок, соответственно, е ^ ^ к югу-фу является предел прочности на разрыв трубки FRP в продольном направлении, в котором доминируют вклад продольных слоев волокон; е ^ ^ су сабвуфера предела прочности стали арматурного проката или предварительно напряженных нитей; и / '^ с ^ к югу является конкретным прочность на сжатие. Для контрольного образца, где оба стали арматурного проката и нити были использованы и не трубка FRP было использовано выражение для (1) сводится к второй срок только, который по существу является суммой двух типов арматуры. Для всех SCCFT образцов, за исключением образцов SCCFT4, которая включала арматуры, уравнение. (1) сводится к первому срок только.

Сопоставление SCCFT и обычных полюсов пряжу литые

На рисунке 7 показано сравнение между обычными полюса пряжу литые контрольного образца и образцов SCCFT2 и SCCFT3. Сравнения приведены с учетом нормированной момент и отклонение, потому что образцы не являются идентичными в диаметре, толщина стенки, пролет и загрузки конфигурации. Момент отнесенного к наружным диаметром D ^ ^ о югу и бетона на сжатие f'c силы, в то время как отклонение отнесенного к югу D ^ ^ о и службы Л. Образцы SCCFT2 и SCCFT3 были выбраны потому, что они имеют сопоставимые

Рисунок 7 показывает, что предел прочности при изгибе образцов SCCFT сопоставима с традиционными предварительно напряженных пряжу литых полюсов аналогичный показатель усиления. Контрольном образце удалось путем дробления и скалывания бетона на сжатие, как показано на рис. 6 (а), уступая после некоторых из стальной арматуры в напряжении. Образца, то по-прежнему имеют пластическое поведение из-за удержания бетонного ядра по стальной спиралью. Это было в конце концов после чего второй провал сдвига. Образцы SCCFT2 неудачу в натяжения разрушения трубки FRP, как показано на рис. 6 (б), в то время образцов SCCFT3 неудачу в сжатия путем дробления трубки в продольном направлении в сопровождении разрушения в обруч направлении, как показано на рис. 6 (с). Хотя оба эти образцы имели аналогичный показатель арматуры, ламинат структуры и толщины их трубы FRP, T1 и T2, были немного другими, как показано в таблице 2.

Это также видно из рис. 7, что SCCFT образцов ниже, чем в жесткости контрольного образца из-за низкого модуля Юнга трубы FRP, что составляет примерно 20%, что на арматуру, в дополнение к тому, что контроль образец был предварительно напряженных. Таким образом, фактическая конструкция скорее всего, будет регулироваться жесткости, а не сила.

Влияние конкретных толщины стенки

Образцы SCCFT1, SCCFT2 и CFFT были изготовлены на основе GFRP труб T1. Хотя CFFT была полностью залита бетоном, образцы SCCFT1 и SCCFT2, что конкретно толщиной стенки 45 и 65 мм (1,77 и 2,56 дюйма), соответственно. Таким образом, внутренняя к наружным диаметром соотношения D ^ к югу я ^ / Д ^ о ^ к югу от трех образцов 0, 0,72 и 0,6, соответственно. Цифры 8 (а), (б) и (с) показывают момент кривизны и момент-продольной деформации ответы, а также изменения предельного момента, нормированные к этому образца CFFT с D югу ^ я ^ / D ^ о ^ к югу отношение, соответственно. Момент кривизны ответ был использован для сравнения образцов, поскольку три образца SCCFT2 был повторно в трех точках изгиба с коротким службы, как указано выше. Кривизны во всех образцах был рассчитан на основе измерения продольной деформации при крайних волокон. Рис 8 () показывает, первоначальный изгибной жесткости всех трех образцов довольно похожи, однако, трещин и предельные моменты были разными. Как диаметр внутреннего отверстия увеличивается, треск момент уменьшается, как показано в таблице 3.

Образцы SCCFT2 и CFFT показали сопоставимый потенциал момент, в то время образцов SCCFT1 был существенно ниже предельного момента, как показано на рис. 8 (). Это объясняется его неспособность режима, который произошел преждевременно внутренним отслаивание тонкой бетонной стеной, как показано на рис. 6 (г), до трубки FRP разработал свою полную силу. Образцы SCCFT2 и CFFT, с другой стороны, не в напряжении на разрыв трубки FRP, как показано на рис. 6 (б). Это подтверждается также нижней растяжения образца SCCFT1 в связи с тем по сравнению с образцами SCCFT2 и CFFT, как показано в таблице 3 и рис. 8 (б).

Рис 8 (с) показывает резкое сокращение численности за D югу ^ я ^ / Д ^ о ^ к югу отношение 0,6, что свидетельствует о том, что оптимальное Di / У соотношение этой трубки FRP (то есть, чтобы достичь силы эквивалент , что и CFFT) находится между 0,6 и 0,7. Ожидается, однако, что это оптимальное соотношение будет изменяться в зависимости от толщины трубки к диаметру и ламината структуры.

На рисунке 9 показано изменение среднего нейтральной оси глубины C, рассчитанного с использованием измеренных продольных деформаций по всему диапазону нагрузки, с D югу ^ я ^ / Д ^ о ^ к югу отношение. Изменение конкретных ТС толщина стены к югу D ^ я ^ / Д ^ о ^ к югу также показано на рисунке. Из рисунка видно, что есть конкретные D ^ к югу я ^ / D ^ о ^ к югу коэффициент при котором глубина нейтральной оси равен конкретные толщина стенки (точка), однако этот момент не всегда соответствуют оптимальным D ^ к югу я ^ / D ^ о ^ к югу отношение, которое было показано, что между 0,6 и 0,7 (то есть, за точку В данном случае).

Влияние продольной арматуры

Образцы SCCFT3 и SCCFT4 были изготовлены по GFRP труб T2 и получил схожее конкретные толщины стенки. Образцы SCCFT4 содержится восемь 10M продольных балок, стали, а образцами SCCFT3 не содержит никаких стальной арматуры. Укрепление индексов две образцов 62 и 51% соответственно. Рис 10 (а) показывает, что наличие стальной арматуры увеличился предел прочности и жесткости на 45%. Он также отметил, что реакция образцов SCCFT4, хотя и более нелинейных чем SCCFT3 образца, не отражает существенное увеличение пластичности. Это объясняется осесимметричной структуры стальной арматуры, в котором только крайние слои уступить провал, хотя некоторые промежуточные слои остаются эластичными.

Рис 10 (б) показывает сумму измеренных скольжения между бетонным ядром и FRP трубки на обоих концах образца, на разных уровнях нагрузки. Скольжения с образцами SCCFT4 меньше, чем у SCCFT3 образца. Аналогичное замечание было сообщено в полностью заполненных CFFT specimens20 и была возложена на улучшение контроля трещины представленной стальной арматуры, а скольжения, как правило, связаны с конкретными cracking.11

Образцы SCCFT3 и SCCFT4 удалось несколько аналогичным путем дробления трубки FRP на сжатие стороны, как показано на рис. 6 (с). Это произошло после податливость арматуры с образцами SCCFT4. На данный момент груз упал и прогрессивного разрушения трубки в обруч направлении произошли в непосредственной близости от первоначального дробления провал. Этот обруч растяжение разрушения трубки является свидетельством внутреннего давление, связанное с конкретным заключения основного. Рис 10 (с) показано изменение обруч деформации растяжения продольной деформации сжатия на стороне сжатия образцов. Переход от начального до конечного склоне означает начало механизм заключения, а наклон второй линии является показателем уровня confinement.11 Ясно, арматуры бар способствовали внутренние силы и позволил выше уровень удержания бетона на сжатие. Это, вероятно, в результате контроля трещин и подвергая бетонного ядра на значительно возросший уровень нагрузки в связи с увеличением момент потенциал ..

Влияние трубки ламинат структуры и толщины

Влияние геометрических и механических свойств труб FRP, в частности, толщина и структура ламината трубки, на изгиб поведение членов SCCFT изучается путем сопоставления образцов SCCFT2, SCCFT3, SCCFT5 и SCCFT6, которые подобные конкретные толщины стены. Образцы были изготовлены по GFRP Трубы T1, T2, T3, T4 и, соответственно. Момент кривизны участков образцов приведены на рис. 11. В общем, образцы были четко разделены на две отдельные группы, отражает их прочность и пределы прочности. Первая группа состояла из образцов SCCFT2 и SCCFT3, а вторая группа состояла из образцов SCCFT5 и SCCFT6.

Образцы SCCFT2 и SCCFT3 имели структурные толщины трубки 5,3 и 5,72 мм (0,21 и 0,22 дюйма) и волоконно отношения 1.52:1 и 1.27:1, соответственно. Два образцы имели сопоставимые продольной изгибной жесткости (Et / R) от 716 до 660 МПа (104 и 96 KSI), соответственно, как показано в таблице 1, где E, T, R и продольная модуля, толщина и радиус трубы, соответственно. По этой причине, наклон кривых на рис. 11, который по существу является изгибной жесткости, сравним для обоих образцов. Двух образцов также аналогичными показателями укрепление В результате в сопоставимых изгиб сильные стороны двух образцов.

Образцы SCCFT5 SCCFT6 и, с другой стороны, если бы трубки толщиной 4,82 и 4,58 мм (0,19 и 0,18 дюйма) и волоконно соотношения 1:2,5 и 1:2.31, соответственно. В результате в сопоставимых жесткости (Et / R) от 267 до 250 МПа (39 и 36 КСИ), соответственно, что также находит свое отражение на их схожие изгибной жесткости на рис. 11. Образцов также аналогичными показателями усиления 0,2 и 0,18, соответственно, в результате чего в сопоставимых возможностей момент.

Сравнивая два отдельных групп балок на рис. 11, становится ясно, что продольная жесткость и прочность трубы, которые по своей сути зависит от соотношения волокна, контроль общего изгиба эффективности с точки зрения жесткости и прочности. Он также отметил, что обе Образцы SCCFT5 и SCCFT6 было разрушение при изгибе напряжение трубки (рис. 6 (б)) за счет меньшего продольного доля волокна по сравнению с, что в обруч направлении. SCCFT3 образца, с другой стороны, не на сжатие (Рис. 6 (с)) в связи с большими продольными доля клетчатки, которая хорошо согласуется с выводами, сообщили в literature.11 Хотя образца SCCFT2 также большой продольной доля волокна, то неудачу в напряженности, как это описано выше. Сжатие неудачи, однако, это вполне неизбежно, как это было предложено измерения деформации. Таким образом, образцы SCCFT5 и SCCFT6 явно аналогичной под усиленный состоянии, тогда как образцы SCCFT2 и SCCFT3 аналогичны сбалансированное состояние.

ВЫВОДЫ

Настоящий документ об экспериментальном исследовании изгибных поведение системы роман SCCFT предлагается полюсов. Хотя исследование является уникальным и адреса новой системы, она базируется на ограниченном числе испытаний (восемь экземпляров). Таким образом, следующие выводы могут быть поняты только в контексте ограниченных испытаний, проведенных, в частности, при отсутствии предварительного опыта исследований по такой системы:

1. SCCFTs имеют схожие предел прочности при изгибе обычного закружилось предварительно напряженных железобетонных полюсов сопоставимых индекс подкрепления. Изгибной жесткости SCCFTs, однако, ниже, чем у обычных полюсов связано с уменьшением модуля упругости GFRP по отношению к стали, а также из-за отсутствия предварительного напряжения;

2. Существует максимальный (оптимальный) D ^ к югу я ^ / Д ^ о ^ к югу соотношения, которые могут быть использованы для обеспечения аналогичной прочности при изгибе в SCCFTs к CFFTs и тем самым позволяет трубки FRP для достижения полной прочности. Для трубки рассмотрены в этом исследовании, этот критический D ^ к югу я ^ / Д ^ о ^ к югу соотношение составляло от 0,6 до 0,7. Необходимы дальнейшие исследования, однако, изучить влияние толщина трубки и ламината структура этого показателя;

3. SCCFTs с D югу ^ я ^ / Д ^ о ^ к югу отношение больше критического отношения (то есть, с более тонкими бетонными стенами), подвергаются риску преждевременного внутренней скалывания бетонной стены, что может ограничивать их прочность на изгиб. В этом случае полную силу трубки FRP не будут достигнуты;

4. D ^ к югу я ^ / Д ^ о ^ к югу отношение существенно влияет на растрескивание момент SCCFTs, которые, как правило, очень низки по сравнению с конечной момент. Эффект D югу ^ я ^ / Д ^ о ^ к югу отношение от изгибной жесткости после раскрытия трещин, однако, является незначительным;

5. Толщина трубки FRP и ламината структуры, с точки зрения доли волокон в продольном направлении и обруч, имеют существенное влияние на прочность на изгиб и жесткость SCCFTs. Увеличение доли продольных волокон для данного конкретного стены и трубы толщиной повышает прочность на изгиб и жесткость значительно;

6. Добавление продольной арматуры в SCCFTs повышает их прочность на изгиб и жесткость. Это также уменьшает скольжение и позволяет конкретные достичь более высоких уровней напряжений и извлекать пользу из трубки заключения. В этом исследовании, стальной арматуры увеличилась укрепление индекса с 0,5 до 0,62, что увеличивает прочность на изгиб и жесткость, примерно 45%, а

7. Добавление продольной арматуры не оказать существенное влияние на пластичность SCCFTs потому бары ориентированы в осесимметричных картины. Таким образом, большинство из стали, за исключением крайних слоев, остается эластичной, когда труба FRP не получается.

Как это исследование представляет собой первую попытку в понимании изгиб производительность и различные параметры, влияющие на поведение закружилось бетонных заполненных FRP трубчатые столбы, только призматических членов были исследованы. Это могут быть применимы к сравнительно короткий полюсов и светофор и signsupporting структур. В будущих исследованиях следует рассмотреть вопрос о конических длинными шестами как правило, используются в линиях электропередач и уличного освещения.

Авторы

Авторы признают, финансовую поддержку, оказанную сети центров передового опыта по интеллектуальным зондирования инновационных структур (ISIS Канада). FRP трубы были предоставлены Ланкастер композитного и образцы были изготовлены в Утилиты структуры Инк Авторы выражают благодарность Д. Трион, Н. Портер, Дж. Эскобар из Королевского университета.

Ссылки

1. Фуад, FH, и Маллинакс-младший, ЕС, "Spun бетона Распределение поляков, Альтернатива," Передача и распределение электроэнергии, V. 44, № 4, 1992, с. 52-58.

2. Роджерс-младший, TE "предварительно напряженного железобетона поляков: современное состояние," PCI Journal, V. 29, № 5, 1984, с. 52-103.

3. Фуад, FH; Шерман, D.; и Вернер, RJ, "Spun предварительно напряженного железобетона поляков, прошлое, настоящее и будущее," Бетон International, V. 14, № 11, ноябрь 1992, с. 25-29.

4. ASCE Целевая группа / PCI Комитет по бетону поляков и PCI комитета по предварительно напряженного железобетона поляков, "Руководство по проектированию из предварительно напряженного бетона поляков," PCI журнал, т. 42, 1997, с. 94-134.

5. Фуад, FH; Скотт, NL; Калверт, E.; и Донован, М., "Выполнение Spun предварительно напряженного железобетона поляков Во время урагана Эндрю," PCI Journal, V. 39, № 2, 1994, с. 102-110.

6. Дилгер, WH; Гали, А. и Рао, SVKM "Повышение долговечности и производительности Spun бетонных поляков," PCI журнал, т. 41, № 2, 1996, с. 68-90.

7. Дилгер, WH и Рао, SVKM, "High Performance бетонных смесей для Spun бетонных поляков," PCI журнал, т. 42, № 4, 1997, с. 82-96.

8. Барбоза, P.; Элен, П. и Перейра, М. Ф. сообщений Центробежнолитые бетонных, "Бетон International, V. 28, № 6, июнь 2006, с. 53-57.

9. Chahrour, AH и Soudki, К., "Структурные Модернизация износились бетонные столбы освещения Использование FRP листов во влажных Применение Layup-Field," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 10, № 3, 2006, с. 234 - 243.

10. Ибрагим, S.; Polyzois, D.; и Хасан, СК "Развитие стекловолокна армированных пластиков для передачи и распределения линий", Canadian Journal гражданского строительства, V. 27, № 5, 2000, с. 850-858 .

11. Фам, AZ, и Rizkalla, SH, "Поведение при изгибе бетона наполненной армированных волокном полимерные трубы циркуляр," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 6, № 2, 2002, с. 123-132.

12. Фам, AZ, и Rizkalla, SH, "Поведение аксиально загружено бетона наполненной циркуляр армированного волокном полимерные трубы", ACI Структурные Journal, В. 98, № 3, май-июнь 2001, с. 280-289.

13. Фам, A.; Грин, Р. и Rizkalla, S., "Поле применения бетона наполненной FRP трубы для морских свай," Поле Применение FRP Усиление: тематические исследования, SP-215, американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, М., 2003, с. 161-180.

14. Mirmiran А., Shahawy, М., "Поведение бетонных колонн, ограниченном волокнистых композитов," Журнал зданий и сооружений, В. 123, № 5, 1997, с. 583-590.

15. Фам, A., "Разработка нового полюса Использование Spun бетонных на FRP трубы", PCI Journal, V 53, № 3, 2008, с. 100-113.

16. Daniel, IM, и Ishai О., "Инженерная механика композитных материалов, Oxford University Press, New York, 1994, 416 с.

17. ASTM D3039/D3039M-95a "Стандартный метод испытаний прочности при растяжении полимерной матрицы композиционных материалов", ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 1995, 13 с.

18. Фам А., Mandal С., предварительно напряженного железобетона наполненной армированных волокном полимерные трубы циркуляр Протестировано в изгиб, "PCI Journal, V. 51, № 4, 2006, с. 42-54.

19. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-08) и Комментарии" Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2008, 456 с.

20. Коул, Б. и Фам, A., "Прочность Load Testing бетона наполненной FRP трубы с продольным стали и FRP Rebar," Журнал композиты для строительства, V. 10, № 2, 2006, с. 161-171 .

Язан Qasrawi является бывший студент Высшей в Департаменте строительства Королевского университета, Кингстон, Канада.

ACI членов Амир Фам является адъюнкт-профессором и Канады заведующая кафедрой инновационных и модификации структуры Королевского университета. Он является председателем подкомитета ACI 440-J, FRP Stay-на-Месте опалубки, а также является членом комитетов МСА 440, армированных полимерных подкрепление, и 335, композитный и гибридных структур. Его научные интересы включают в себя приложения из армированных волокном полимера в новое строительство, в том числе трубчатые структурные формы и оставаться в недрах структурных форм мост палубы и модернизации существующих железобетонных и стальных конструкций с применением композиционных материалов.