Эксцентричный железобетонных соединения Луч-Column подвергавшимся циклического нагружения в Основные направления
Циклического нагружения ответы пять железобетонных угол луча колонке связи с концентрическими один или эксцентрической пучка разработки в прямоугольной колонки в сильной или слабой направлении сообщили. Образца переменные сдвига направлении и эксцентриситет между пучком и центральные колонки. Экспериментальные результаты показали, что два соединения подключения пучка в сильном направлении были способны поддерживать прилегающих механизмов пластической балки. Три других соединений подключения пучка в слабом направлении, однако, показал существенный ущерб и потери прочности после пучка изгибных уступок. Эксцентриситет пучка и центральные колонки оказывает негативное воздействие на силу, энергию диссипации потенциала и перемещение пластичности образцов. Экспериментальная проверка показывает, что текущий дизайн ACI процедуры приемлемы для целей сейсмического дизайн, однако она не смогла предотвратить провал угловых соединений при больших уровнях дрейфа.
Ключевые слова: балка-колонна соединений; суставов; прочность на сдвиг.
(ProQuest-CSA LLC: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Shear отказа в пучке столбцов соединения, что привело к краху железобетона (RC) зданий, наблюдается в период после землетрясения reconnaissance.1-3 причиной распада было обусловлено отсутствием совместных родов, особенно для наружных и угол луча столбец соединения без пучков разработки во все четыре стороны. С конца 1960-х, количество экспериментальных исследований сейсмической исполнении RC пучка столбцов соединения были хорошо изучена. Большинство экспериментальных программ концентрических соединения балка-колонна, выделенных из боковых сил сопротивляться-кадр на ближайшей точки перегиба в балок и колонн в разработке сустава. С 1976 года, Объединенная ACI-352 ASCE Комитет издал разработки предложений по RC пучка колонки joints.4, 5 На протяжении многих лет, эти принципы превратились в современное состояние reports6, 7, с учетом результатов новых экспериментальных программ. Наконец, некоторые из этих разработке рекомендаций для пучка столбцов соединения были приняты в главе 21 ACI 318 Строительство Code8 для сейсмических дизайна.
Действующие положения ACI дизайн разрабатывался главным образом по результатам испытаний концентрических соединения пучка колонки, а эксцентричные соединения пучком колонке довольно часто встречаются в практике. Относительно небольшое число испытаний эксцентричный RC пучка колонки соединения были зарегистрированы в литературе date.9-19 С целью выяснения влияния эксцентричного лучей на поведение связи, Объединенный ACI-352 ASCE Комитет призвал к привлечению дополнительных исследований по этой теме в течение За последние два десятилетия ,5-7, и назначил целевую группу для изучения и обобщения предыдущих исследований на эксцентриковых пучка RC-столбец connections.20.
В начале 1990-х, Йог и др.., 9 Лоранс и др.., 10 и Рафаэль и Wight11 испытания шесть крестообразных соединений эксцентричный пучка колонки с квадратными колоннами. Ранняя ухудшение прочности и пластичности наблюдается в эти эксцентричные соединения. Измеряется напряжение в совместную укрепление обруч и совместных деформации сдвига на стороне вблизи оси пучка были крупнее, чем на сторону от оси пучка. Рафаэль и Wight11 предложил формулу для снижения эффективной совместной ширина сдвигового сопротивления эксцентричный соединений, и указал, что дальнейшее изучение эксцентричный соединения балка-колонна с прямоугольными колоннами не требуется.
Чэнь и Chen12 первого испытания пять Т-образный эксцентричный угловая балка-колонна связи в конце 1990-х, в то время Воллум и Newman13 также проверена 10 угловых соединений с двумя потоками (один концентрический и эксцентрический один) подготовку в двух перпендикулярных направлениях. Чэнь и Chen12 к выводу, что производительность эксцентричного соединения углу был хуже, чем концентрические соединения углу, и конические ширина пучка могли устранить пагубные последствия эксцентричного пучков. С другой стороны, Воллум и Newman13 испытания образцов с комбинированной нагрузки в различных путей нагрузки исследовать поведение эксцентричного соединения балка-колонна и проверить предложенные ранее метод проектирования. Исследователи пришли к выводу, что выполнение угловых соединений значительно улучшились при сокращении совместных эксцентричности. Следует отметить, что вышеупомянутые соединения углу, квадратных колонн.
В начале 2000-х, Дэн и Zhou14 также проверили четыре крестообразных соединений эксцентричный пучка колонки с прямоугольными колоннами в пропорции 2 и 1,33, и пришел к выводу, что совместное эксцентриситета слегка уменьшается прочность и жесткость соединения. Исходя из своего анализа, Дэн и Чжоу 14 Предлагается также эмпирическое уравнение для расчета номинальной прочности на сдвиг эксцентричного соединений за счет уменьшения эффективной совместной ширину.
Поскольку плиты перекрытия, как правило, не включенных в предыдущие тесты эксцентричного соединений, Бурак и Уайт-15, а также Шин и LaFave16 испытания пять эксцентричных beamcolumn плиты соединений. Каждый блок состоит из эксцентричного краю балки, одна поперечная балка концентрических, плиты перекрытия, а прямоугольные колонны с пропорциями колебалась от 1,0 до 1,5. Бурак и Wight's15 три образцы были протестированы в соответствии последовательной загрузки в два основных направления, по которым боковой загрузкой впервые был применен в направлении пучка края, а затем в поперечном направлении пучка. Шин и LaFave's16 два образцы были протестированы в соответствии боковые нагрузки в направлении пучка края, чтобы имитировать поведение края в связи внешнего момента сопротивления-кадра. Researchers15, 16 сообщили, что повреждения в области совместного этих эксцентричных пучка колонки перекрытия соединения не столь тяжелыми, как у предыдущего испытания без пол slabs.9, в том числе 11 перекрытий значительно повышает общую производительность эксцентричный соединений и задержки ухудшение совместных жесткость и прочность.
Тестирование и результаты анализа другого девять крестообразных соединений эксцентричный пучка толщи были представлены в 13-й Всемирной конференции по землетрясения Engineering.17-19 На основании экспериментальных результатов и анализ методом конечных элементов трех эксцентричных крестообразные соединения, Гото и Джох 17 к выводу, что совместное сдвига прочность уменьшается совместных эксцентриситет растет из-за концентрации напряжений на эксцентричные стороны. Аналогичные замечания были также заключены в Kusuhara др. al.18 которые тестировали две крестообразные соединения эксцентричный (одна дополнительная П-образной арматуры в эксцентричной стороны). Наконец, Kamimura др. al.19 испытаны четыре крестообразных эксцентричный соединений (три глубоких пучка широкие связи колонка) и предложил уравнение объединения сдвига и кручения для оценки совместных прочности на сдвиг.
Beam-столбец соединений в зданиях, RC, вероятно, подвергаются боковые нагрузки в двух основных направлениях во время землетрясения. Тем не менее, текущий дизайн ACI процедуры 7,8 требуют совместных прочности на сдвиг оценивать в каждом направлении независимо и неявно предполагаем эллиптической отношения взаимодействия для двухосного нагружения. Примечательно, что только одна величина допустимых напряжений сдвига, отобранных для совместной соответствии с действующим удержания на вертикальных плоскостях сустава, даже если столбец сечение прямоугольной. Нынешние процедуры ACI дизайн рассмотреть вопрос о последствиях аспект столбца отношение и эксцентричный пучка на совместной прочность на сдвиг по ограничению и сокращению эффективных совместных ширину. Подробнее экспериментальные результаты, необходимые для проверки эффективного совместного ширина в эксцентричной connections.5-7 Таким образом, эта экспериментальная программа нацелена на поведение эксцентричным соединения углу с прямоугольными колоннами, потому что они не были экспериментально проверены.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Текущий ACI дизайн положений для оценки совместных сдвигу эксцентричного соединения пучка колонки устанавливаются на основе нескольких экспериментальных исследований. Последствия аспект столбца отношение и эксцентричный пучка на прочность сдвига оценены эффективные ширина шва. Дополнительные экспериментальной проверки конструкции положения эксцентричный связи необходимо, особенно для эксцентричного соединения углу с прямоугольными колоннами. В настоящем документе представлены экспериментальные результаты по пять угловых соединений с одной концентрической или эксцентрической пучка разработки в прямоугольный сустава в сильной или слабой направлении. Экспериментальная проверка на подходе, при условии ACI вклад в понимание пучка столбцов соединения.
Экспериментальная программа
Пять RC угол луча столбца соединения были спроектированы, изготовлены и испытаны в обратном циклического нагружения. Т-образный собраний, используемый для обозначения основных компонентов связи угол луча колонки в двух направлениях каркаса здания подвергаются боковые нагрузки в каждом главном направлении. Первичного переменных тестов боковых направлениях погрузки и эксцентриситет между пучком и центральные колонки. Ни одна, ни поперечными балками перекрытий были построены для облегчения тестирования. В результате, каждый блок был только один луч разработки в один угол в каждом столбце главном направлении. В углу, interstory связей, перекрытий, а также поперечными балками может не только представить дополнительный спрос на совместные силы сдвига, но и уменьшить влияние совместного эксцентричности. Повышение на совместных возможностей сдвига от удержания перекрытий и поперечными балками, вызывает сомнения, поскольку угол сустава ограничиваются только на две смежные грани, и вполне вероятно, чтобы сохранить двухосного нагружения. Дальнейшие исследования о поведении угол луча колонке перекрытия соединения подвергаются двухосной нагрузки необходимо ..
Геометрии образца и укрепление
Экспериментальная программа была создана с использованием конкретных прочность на сжатие е '^ с ^ к югу от 30 МПа (4,35 КСИ) и усиление текучести е ^ у ^ к югу от 420 МПа (60,9 KSI). Сечения и укрепление детали пять образцов, назначенного в качестве S0, S50 (серия S), W0, W75 и W150 (серия W), показаны на рис. 1. Первый символ (S или W) о назначении представляет собой один юг или запад разработки луча в прямоугольной колонки в сильной или слабой направлении. Последующие цифры обозначают эксцентриситет между пучком и центральные колонки в мм. Таким образом, два концентрических (S0 и W0) и три эксцентричные (S50, W75, W150) соединения были протестированы в общей сложности.
Угол колонны сечением 400 х 600 мм (16 х 24 дюймов) и используется 12 D22 (№ 7) продольных балок (валовой коэффициент усиления 1,9%) и D10 (№ 3) с обручами на шпалы шагом 100 мм (4 дюйма) по всей колонны. Общая площадь поперечного сечения на боковое усиление для каждого направления колонна приблизительно равен минимальной сумме, необходимой МСА 318-05, раздел 21.4.4.1.8 Для управления спросом сдвига сила, действующая на совместной погрузка пучок имел сечение 300 х 450 мм (12 х 18 дюймов) и используются четыре D22 (№ 7) продольных балок (сталь отношение 1,29%) как сверху и снизу. Для того чтобы избежать неудачи пучка сдвига и обеспечения адекватного заключения в пучке пластического шарнира области, закрытые дублирования обручи были предоставлены по длине пучка. На рисунке 2 показана общая геометрия образцов. Длина луча и колонки, которые были выбраны для имитации ближайших точек перегиба в пучке и в колонке разработки суставов. В общем, пять образцов номинально считались идентичными, за исключением совместных направление сдвига, заливки длины подключены баров света и эксцентриситет между пучком и центральные колонки ..
параметры подключения дизайн
В таблице 1 показаны основные конструктивные параметры для образцов. Из-за изгиба в колонке сильные и слабые направления, отношение к колонке-лучевая прочность на изгиб M ^ г ^ к югу в связи серии S и W были равны 5,10 и 3,46, соответственно. Так как M ^ г ^ к югу значения гораздо больше, чем заданное значение 1,2, изгиб движущиеся в потоке ожидалось.
Для обеспечения крепления пучка продольных балок, а также содействовать развитию диагональная распорка сжатия в рамках совместного, пучок продольных балок, упирались использованием 90-градусной изогнутый стандартный крюк в совместных и встраиваемых как можно ближе к задней части столбца (рис. 2). Выход 70 мм (2,8 дюйма) заднюю панель за крючок, при условии заливки протяженность дорог в пределах сустава 24Д ^ югу Ь для серии S и 15D ^ югу Ь в серии В. необходимые длины развития крючковатым баров пучка, отсчитывается от критического сечения, приведены в ACI 318-05, раздел 21.5.4.1, и МСА 352R-02, раздел 4.5.2.4, 2 типа подключения. За ACI 318-05,8 критического сечения принимается на границе пучка колонки. За МСА 352R-02, 7 2 типа соединения, то он принимается на внешний край колонны сердечника. При г ^ у ^ к югу от 420 МПа (60,9 KSI) и / '^ с ^ к югу от 30 МПа (4,35 KSI), заливки длины требуется ACI 318-05 и МСА 352R-02 являются 14.2d ^ Ь к югу и 16.8d ^ югу Ь, соответственно. Как показано в таблице 1, при условии заливки длины в суставах и в серии W является 105%, что требуется МСА 318-05, но только 89% того, что требуется МСА 352R-02 ..
Основываясь на концепции проектной мощности, спрос совместных поперечной силы V ^ ^ и к югу преобладают изгиб потенциала пучка. При вычислении V ^ и ^ к югу ценностей, вероятно силы 1.25fy для пучка продольной арматуры, не был включен. Из-за небольших различий в длине пучка, величина V ^ ^ и к югу равна 699 кН (157,1 KIPS) для образцов в серии S и 706 кН (158,7 KIPS) для образцов в серии W, соответственно.
На данный момент проект ACI процедур для совместного прочности на сдвиг на основе уравнения. (1)
... (1)
где [прямо фи] является фактором силы снижение 0,85; V ^ п ^ к югу является номинальным совместных прочности на сдвиг, ... является номинальным совместных напряжение сдвига 1,0 ... МПа (12 фунтов на квадратный дюйм ...) на углу, interstory соединений; ч ^ с ^ к югу столбец глубина (мм или дюймы) в направлении совместной сдвига для рассмотрения, а также к югу Ь J ^ эффективная ширина шва (мм или дюймы) рассчитывается по следующей уравнений
... (2)
где Ь Ь к югу представляет собой балку, ширина (мм или дюймы); х меньшего расстояния между лучом и колонки края (мм или дюймы), б ^ с ^ к югу столбец ширина (мм или дюймы) и 0,3 м при е больше, чем Ь к югу с ^ / 8, в противном случае 0,5 м. Суммирования термин применяется по обе стороны совместной где столбец края выходит за пределы края пучка. Совместных эксцентриситет е была разработана для Ь к югу с ^ / 8 образцов S50 и W75, и быть к югу Ь с ^ / 4 для образцов W150.
Как показано в таблице 1, только образцами W150 была цель совместных напряжения сдвига превышает номинальной стоимостью 1,0 ... МПа (12 фунтов на квадратный дюйм ...) для эффективного совместного шириной в ACI 318-05.8 четыре других образцов удовлетворил требование о совместном напряжения сдвига при следующих процедур ACI дизайн с фактором силы снижение 0,85.
Строительство и свойства материалов
Два размера стандартных укрепление заседании ASTM 706 были использованы для продольной и поперечной арматуры во всех образцах. D22 (№ 7) продольной арматуры в среднем пределом текучести 455 МПа (66 КСИ) и среднем предел прочности 682 МПа (99 KSI). Средняя урожайность и конечной силы были 471 и 715 МПа (68 и 104 KSI) для D10 (№ 3) поперечной арматуры, соответственно.
Каждый образец был отлит в форме дерева с пучком и столбцов лежал на земле и внешней стороне колонки (восточной части для серий S и в северной стороне для серии W) вверх. Бетон был поставлен на местном заводе готовы смешивать с помощью обычного бетона и доставлен насосом использованием 125 мм (5 дюймов) диаметр шланга. Серия S был брошен в одно время с помощью одной партии бетона, а затем серии W был брошен с использованием другой партии бетона с тех же пропорциях смеси. Свежий бетон был покрыт полимерной пленки и мокрого вылечить в течение 1 недели. В каждой партии бетона, 12 150 х 300 мм (6 х 12 дюймов) цилиндры были отлиты и вылечить вместе с пучком колонке собраний. Три цилиндра были протестированы на 28 дней, а остальные были проверены на испытательном числа каждого собрания пучка колонки. Таблица 2 суммирует преимущества бетона на сжатие на 28 дней, а проверка даты. Среднем бетона на сжатие при сильных испытаний даты используются для аналитических югу ^ с ^ е "в этой бумаге, потому что изменения бетона на сжатие сильные стороны в каждой партии бетона малых ..
Испытательная установка и загрузка последовательности
На рисунке 3 показана высота мнения на испытательной установке. Чтобы удержать колонке на скручивание около оси столба, каждый луч колонки собраний был повернут на 90 градусов и привязан к сильным полом с реакцией стальных балок, покрытия пластин и стержней. Кроме того, четыре одномерных ролики сидели возле колонки, чтобы в плоскости вращения на обоих концах колонны. Эта мера была выбрана для обеспечения стабильности в отношении крутильных действий. Привод нагрузка была применена на оси пучка, а столбец осевой нагрузки был применен по колонне продольной оси. Таким образом, поворот колонны о своей продольной оси был применен для эксцентричного соединений.
Для имитации перемещения обращения пучка колонки соединения во время землетрясения событий, образцы подвергались отменил циклических боковых смещений. Осевая нагрузка была применена в начале испытания и провела на уровне 0.10A ^ югу г ^ е '^ с ^ к югу во время тестирования. Типичный боковой истории перемещений, состоящий из трех циклов при монотонно возрастает дрейф уровня (0,25, 0,50, 0,75, 1,0, 1,5, 2, 3, 4, 5, 6 и 7%) был использован для всех образцов. Привода применяется каждой целевой перемещения в квазистатическом образом на скорости в диапазоне от 0,05 до 1,40 мм / с (0,002 до 0,056 дюйма / с). Целевая амплитуды смещений на пучке отзыв. были рассчитаны по следующей формуле
... (4)
, где коэффициент дрейфа. является угол поворота луча аккорд по отношению к колонке аккорда; L ^ югу Ь 0,5 H ^ с ^ к югу является вертикальное расстояние между приводом и центральные колонки, и она равна 2,15 м (86 дюйма) для Серия W и 2,075 м (83 дюйма) для серии S (рис. 2).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Экспериментальные результаты показали, что два соединения серии S были способны поддерживать завершить формирование пучка пластического шарнира. В отличие от этого, три соединения серии W выставлены значительный ущерб и силы деградации после пучка изгибных уступок. Измеренные ответы обобщаются и обсуждаются в следующих подразделах. Результаты представлены: 1) разрушение при изгибе пучка для серии S, 2) совместное недостаточности после пучка уступая в серии W, 3) обсуждения совместных срез, 4) эффект от совместных эксцентричности. Полученные результаты используются для оценки влияния эксцентриситета и совместной загрузки по направлениям сейсмического исполнения угол луча столбца соединения.
Луч разрушение при изгибе для серии S
На рисунке 4 изображена нормированная нагрузка-смещение гистерезисных кривых для образцов. Привод нагрузки P нормализуется к номинальной доходности нагрузки P ^ п ^ к югу, что было рассчитано на данный штамм 0,004 для экстремальных волокна сжатия критического сечения пучка. При анализе сечения пучка, измеренные свойства материала были использованы для модели бетона и арматуры. Кроме того, Как показано на рис. 4, номинальная доходность перемещения Таблица 3 докладов номинальной нагрузке урожайности и перемещения для каждого образца.
Нагрузка-смещение ответов Образцы S0 и S50, как показано на рис. 4, очень похожи на жесткость, прочность и пластичность. Луч баров начало уступая в 1,0 цикл дрейфа% и максимум нагрузки был зафиксирован на уровне 5% дрейфа. Гистерезисные кривые относительно немного сжать, что характерно для прогиба преобладают системы. Механизмов разрушения для образцов серии S являются основными конкретные дробления и последующей потери устойчивости из продольных балок, в пучке пластического шарнира регионе. Выпучивания пучка баров в эксцентричной образца S50 появилась раньше, чем концентрические S0 образца.
Отказов для образцов в серии S была классифицирована как изгиба балок недостаточности (режим B) из-за потери устойчивости пучка баров. Рисунок 5 показывает конечных состояний ущерба для опытных образцов. Для образцов S0 и S50, только касательные волос (по диагонали) трещины наблюдались на востоке и западе лицом совместной во время тестирования. Бетонные дробления в области пластической балки было очевидно, но лишь незначительные покрытия конкретных откола появился на восточном лицом совместной прилегающих к пучку колонку интерфейсы. Кроме того, показания сдвиговых деформаций, измеренных на восток лицом соединения остались в упругой области во время тестирования. Таким образом, был сделан вывод, что оба соединения серии S были способны поддерживать совместные целостности и оставшаяся упругая в процессе формирования прилегающих пластические шарниры балки.
Совместное недостаточности после пучка уступая для серии W
Как показано на рис. 4, нагрузка-смещение ответов образцов в серии W были схожи до 4% циклов дрейфа после уступая пучка бары (1% дрейфа цикла) и совместных поперечной арматуры (от 2 до 3% дрейфа цикла). Все три соединения были способны несущая балка изгиба приносит до 4% дрейфа, однако значительное ухудшение прочности наблюдалось после максимума нагрузки учитываются в 4% дрейф уровня (W150 образца) или 5% дрейфа уровнях (образцы W0 и W75) . В конце концов, образцов в серии W выставлены значительное ущемление кривых на рис. 4, которые были характерны для ответов на срез облигаций скольжение механизма.
Штаммов пучка бар была измерена с помощью электрического сопротивления тензорезисторов при арматуры на отдельных участках. На рисунке 6 показано распределение напряжения вдоль луча барах в часы пик дрейф для образцов W0 и W150. Крючковатым пучка баров начало уступая в критической секции (калибровочные 10) в течение 1 цикла дрейфа%, а затем распространилась пластичности в области пластического шарнира (датчиков 11 и 12) в течение 2 и 3% дрейфа цикла. Между тем, показания деформации калибровочных 9 в рамках совместного остается упругой до 3% дрейфа уровне. Это обозначено, что некоторые связи по-прежнему существует по прямой часть бар, заложенным в суставе. Рисунок 7 изображает доступных истории деформации калибровочных образцов для 9 W0 и W150 во время тестирования. Оба калибровочных чтения остается упругой в 3% циклов дрейф, а затем отправился в уступая плато в первой или второй цикл 4% дрейфа уровне. Очевидно, что луч бар был должным образом проработаны до 4% дрейфа. Связи по прямой часть бар был потерян на данном этапе, и, следовательно, отношение внутри изогнутой части крюка сопротивление самых силы натяжения.
Стресс бар начнет падение после дробления диагональной стойки сустава. В данной работе этот тип отказа классифицируется как диагональные разрушение при сдвиге сжатия, а не совместное преждевременного выхода из строя крепления пучка баров ..
На рисунке 8 показана схема крекинга и измерения совместной деформации сдвига на север (флеш) лицо для совместного образцов W150. Первоначальных совместных трещин сдвига появились диагонали в 0,5% дрейфа цикла, а затем распространения диагональных трещин до 4% дрейфа уровне. После силу деградации началась на 4% дрейфа, однако никакой информации о новых совместных трещин сдвига появились в то время как дробления и скалывания конкретные начал на северной стороне сустава. Измеряется совместной деформации сдвига резко увеличилось после максимума нагрузки учитываются по 4% дрейф, после чего значительная деградация на прочность и жесткость. Совместных провал после сдвига пучка, дающий (Режим BJ) было очевидно из-за нелинейной деформации сдвига, широко открыл диагональные трещины сдвига и видимые расширения от дробления бетона в совместных регионе.
Образцы W0 и W75, который подобное поведение с образцами W150, также не в режиме BJ. Видимых трещин, дробление, и сколов бетона образцы W0 и W75 были меньше, чем в W150 образцов (рис. 5). Из-за расстояния между пучком и столбцов края (рис. 1), появление трещин первоначальных совместных сдвига на северной стороне совместной было отложено до 1,0 и 1,5% дрейфа цикла Образцы W75 и W0, соответственно. Сила деградации после 5% дрейфа цикла объясняется дробления конкретных пределах соединений, за которыми следуют обширные трещины pushout распространяется на восток лицом совместных за крючковатым баров пучка (рис. 5). Из-за дробления конкретных рамках совместного, крючковатым баров пучка может постепенно теряет связь и крепления сустава. В результате, pushout движение пучка сжатия баров побудило pushout трещин на восток лицом соединений в серии В. совместных аварии и последующих трещин pushout наблюдались на снос уровне 5% или больше, что является большим для Хорошо продуманная система здания.
Обсуждение совместных срез
Paulay др. al.12 первый обсуждали, что Существуют два сдвига сопротивляется механизмы выхода в суставах, фермы механизма и механизма диагональная распорка. Фермы переводы механизм силы равномерно из пучка и столбцов баров через механизм связи. Адекватная связь должна существовать между арматурой и бетоном, чтобы необходимость фермы механизм, который также требует значительного количества горизонтальных и вертикальных сил в галстуке фермы панели находиться в равновесии.
На рисунке 9 показано концептуальная модель деградации совместных сдвига потенциала при увеличении сноса или пластичность отношение. Суставы подвергаются неупругих откат перемещение зачастую испытывают значительное ухудшение связи вдоль арматурного проката из соседних пластической балки петли. На этом этапе часть совместного сдвига передается через горизонтальные обручи с веером стоек, а остальные несут диагональной стойки. Как сноса или увеличения пластичности отношения, горизонтальные обручи даст постепенно совместные конкретные может треснуть, чрезмерно, и связь арматуры в рамках совместного могут быть утеряны. В конце концов, совместное усилие сдвига напрямую передаются диагональными механизм стойка.
Real сдвига механизмов передачи в суставах могут быть сочетание диагональной стойки и фермы механизма, с связи ухудшением быть в определенной степени продольной арматуры при циклической нагрузке (рис. 9). Таким образом, совместный потенциал сдвига уменьшается по мере увеличения циклической неупругих загрузки, которая называется деградация совместного потенциала сдвига. При совместных возможностей сдвига опускается ниже сдвига спроса со стороны пучка шарнирное крепление, совместное потерпят неудачу в сдвига после пучка, дающий (Режим BJ). Если совместный потенциал сдвига превышает спрос, максимальная сила ограничена емкость изгиба балок (режим B).
Три уровня прочности и пластичности чисел для испытания образцов приведены в таблице 3. Потому что максимум преимуществ Образцы S0 и S50 преобладали потенциала изгиба балок, а не совместного потенциала сдвига Образцы S0 и S50 было более прочности факторов примерно 1,2 и коэффициенты вязкости большей, чем 5. В отличие от образцов W0 и W75 было более прочности факторов примерно 1,1 и пластичности факторов примерно 4,6 из-за отказа совместного сдвига на уровне 5% дрейфа. Кроме того, largejoint эксцентриситета образцов W150 едва достигает номинальной нагрузке, а также ухудшение урожайности на пластичность отношение только 3,4.
Корреспондент максимальной нагрузки на привод, максимальное усилие сдвига, действующих на горизонтальном сечении в рамках совместного может быть оценена
... (5)
, где T ^ югу тах является максимальное усилие в напряженности усиление пучка (N или фунты); V ^ ^ к югу коллег столбец сдвиг в равновесии с прикладными загрузки (N или фунты); и / ^ ^ Sub D это внутреннее руку уровне сечения пучка (мм или дюймы). От стандартной момент кривизны анализа для каждого образца, J ^ ^ Sub-D составляет примерно 7 / 8 эффективной глубины сечения пучка. Таким образом, J ^ ^ Sub-D просто предполагается, что 350 мм (13,8 дюйма) для оценки следующих максимальных совместных сил сдвига.
Таблица 3 сравнивает максимальную силу совместного сдвига, с номинальной совместных прочности на сдвиг после методов МСА 318-058 или МСА 352R-02,7 Когда после ACI 318-05,8 Образцы S0 и W0 имеют равные эффективных совместных области. Таким образом, максимум совместных сил сдвига только 60% от номинальной силы для концентрических Образцы S0 и W0 (табл. 3), но разные режимы произошел сбой во время тестирования (рис. 4). Для изгиба образцов преобладают S0, максимальное усилие сдвига, действующих на совместной было меньше возможностей совместных сдвига (рис. 9). В отличие от образцов W0 неудачу в режиме BJ, когда совместное усилие сдвига достигли совместных возможностей сдвига на 5% дрейфа. Очевидно, что совместные возможности сдвига в сильное направление совместных прямоугольной (образец S0) был выше, чем в слабых направлении (образца W0). Сравнение образцов эксцентричный S50 и W75 также могут найти аналогичные наблюдения. Этот вопрос не может быть рационально отразилось на расчете сечения подхода в рамках совместных, особенно для эффективной совместной ширина определяется формулой.
Когда после ACI 352R-02, 7 максимальная объединенные силы сдвига примерно 70% от номинальной силы для серии S, 80% из тех, для образцов W0 и W75, и 94%, что для образцов W150. Три уровня спроса к возможности соотношения достаточно отражены три уровня производительности на прочность и пластичность соотношение показано в таблице 3. Это показывает, что эффективная ширина шва Ь SUP 352 ^ ^ ^ J югу более рационально, чем Ь SUP 318 ^ ^ ^ J югу для испытания образцов. Хотя после МСА 352R-027 процедур не удастся избежать совместных разрушение при сдвиге на большом уровне дрейфа 4 или 5%, это считается приемлемым в реальных структурных системы.
В этой экспериментальной программе, каждый образец был в состоянии выполнять применяться столбец осевой нагрузки 0.10A ^ югу г ^ е '^ с ^ к югу за всю историю перемещения. Штамм показания датчиков подтвердили, что все колонки продольных балок, остается упругой во время тестирования. Для каркаса здания во время землетрясения событий, однако, осевой нагрузки в углу колонка может быть выше, чем к югу 0.10A ^ г ^ е '^ с ^ к югу, или даже в напряженности, из-за опрокидывания момент из боковой нагрузки. Таким образом, необходимы дополнительные исследования о поведении эксцентричной соединения балка-колонна под высокими осевыми нагрузками по-прежнему необходима.
Влияние совместного эксцентриситета
Относительное рассеяние энергии коэффициент 10 (а), были использованы для оценки диссипации энергии потенциал опытных образцов. Первый индекс Другой количественный показатель
Средняя 10 (б) и (с). Три уровня производительности потенциала диссипации энергии очевидны. Прогиба преобладают образцы S0 и S50 была высокая производительность при образцов W150 была низкая производительность. Малых совместных эксцентриситет Ь к югу с ^ / 8 (образцы S0 и W75) имели незначительное влияние на этой экспериментальной программы. Очевидно, что крупные совместные эксцентриситет Ь к югу с ^ / 4 имеет значительные отрицательные последствия для выполнения сейсмических образцов W150.
Штамм историй для совместного обручи и шпалы были использованы для построения деформации распределения вдоль швов шириной в часы пик дрейф. Существовали три слоя поперечной арматуры на расстояние 100 мм (4 дюйма), в каждое соединение. Только деформации профиля обруч ногами и шпалы в направлении сдвига и на центральном слое поперечной арматуры были сопоставлены на рис. 11 и 12.
Для соответствующие показатели дрейфа показано на рис. 11, показания деформации калибровочных 24 образцами W75 и W150 были крупнее, чем у образца W0. Эти профили подтверждают наблюдения более широкого сдвига или кручения трещин на северной стороне эксцентричный суставов. На южной стороне, показания деформации калибровочных 20 образцами W75 и W150 были меньше, чем в образцах W0 потому сдвига и кручения подчеркивает противодействия каждой other.11
Эффективной совместной шириной Ь SUP 352 ^ ^ ^ J югу также показана на рис. 11. Для суставов серии W, тензодатчики на обруч ногами и шпал в SUP ^ 352 ^ ^ ^ J югу дали в течение 2 или 3% циклов дрейфа в то время как за пределами тензодатчиков остается упругой на том же уровне дрейфа. В ходе испытаний серии W, дробление совместные конкретные было отмечено в Ь SUP 352 ^ ^ ^ J к югу от западной части сустава. Эти наблюдения хорошо согласуются с штамм профилей показано на рис. 11.
Для образцов в серии S, все совместные обручи и шпал остается упругой за всю историю перемещения. На рисунке 12 показана деформация распределения обруч ногами и шпал вдоль швов шириной. Из-крутильных напряжений от совместных эксцентриситета образца S50 был асимметричного распределения деформаций в связи с концентрическими S0 образца. Следует отметить, что общая площадь поперечного сечения совместных поперечной арматуры в двух основных направлениях было иначе. Хотя максимальная объединенные силы сдвига в серии S и W были аналогичны (табл. 3), объединенные силы сдвига передачи на боковой совместных арматуры в серии S, очевидно, меньше, чем в серии W. Эти профили, хорошо согласуются с Хван и модели Ли, 22 в котором предлагается, что доля сдвига осуществляется совместными поперечной арматуры в зависимости от наклона диагональной стойки. Из-за глубокого совместного глубины швов в серии S была льстить диагональной стойки, которые могут противостоять горизонтального сдвига больше совместных efficiently.23 В результате передачи поперечных сил по боковой совместное укрепление было сокращено, а затем боковой совместного укрепления остается упругой во время тестирования ..
ВЫВОДЫ
На основании оценки циклической ответы загрузки пять железобетонных угол луча колонке связи в данной экспериментальной программы, выводы заключаются в следующем:
1. Совместные возможности сдвига в сильном направлении прямоугольной совместных больше, чем в слабом направлении. В этой экспериментальной программы, две суставы подвергаются боковые нагрузки в сильном направлении были способны поддерживать завершить формирование пучка пластического шарнира. Три других суставов выставлены значительные повреждения в суставах совместных сдвига, действующих вдоль слабых направлении колонны;
2. Совместное эксцентриситет между пучком и центральные колонки оказывает негативное влияние на сейсмические характеристики пучка столбцов соединения. Незначительное влияние на производительность соединение было обнаружено при совместной эксцентричность была равна половине четверть ширины столбца. Как совместных эксцентриситета возрастает до одной четверти ширины колонки значительного снижения прочности, пластичности, а также способность к рассеянию энергии наблюдается и
3. По сравнению с сейсмических уровней производительности, распределения деформации, повреждения суставов опытных образцов, эффективная ширина шва рекомендуется МСА 352R-02 является лучшим выбором, чем величина, указанная в МСА 318 код. Экспериментальной проверки показывают, что текущий дизайн ACI процедуры приемлемы для целей сейсмического дизайн, но не смог предотвратить провал угловых соединений на большом уровне дрейфа 4 или 5%.
Авторы
Авторы выражают благодарность за финансовую поддержку (СНБ 93-2211-E-224-010) из Национального научного совета Тайваня. Помощь аспирантов по изготовлению и испытаниям пучка колонки связей в структурных лаборатории Национального Университета Юньлинь науки и техники также признал.
Ссылки
1. Мол, ДП, и Махин, SA, "Замечания по Поведение железобетонных зданий во время землетрясения", сейсмостойкость железобетонных конструкций неупругого Ответ и дизайна, SP-127, С. К. Гош, под ред. Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1991, с. 67-89.
2. Сезен, H.; Уиттакер, AS; Элвуд KJ и Mosalam, КМ, "Выполнение зданий из железобетона, в течение 17 августа 1999, Kocaeli, Турция, землетрясения и сейсмические Проектирование и строительство практики в Турции", инженерных сооружений, V 25., № 1, январь 2003, с. 103-114.
3. Сейсмостойкого строительства Научно-исследовательского института (EERI), "Чи-Чи, Тайваня, землетрясение 21 сентября 1999," Доклад разведки Нету 2001-02, сейсмостойкого строительства Научно-исследовательского института (EERI), Окленд, Калифорния
4. Совместное ACI-ASCE Комитет 352 ", рекомендации по проектированию пучка-Column Стыки монолитных железобетонных конструкций", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 73, № 7, июль 1976, с. 375-393.
5. Совместное ACI-ASCE Комитет 352 ", рекомендации по проектированию пучка-Column Стыки монолитных железобетонных конструкций", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 82, № 3, май-июнь 1985, с. 266-283.
6. Совместное ACI-ASCE Комитет 352 ", рекомендации по проектированию пучка-Column Стыки монолитных железобетонных конструкций (ACI 352R-91)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1991, 18 с.
7. Совместное ACI-ASCE Комитет 352 ", рекомендации по проектированию пучка-Column соединений в монолитных железобетонных конструкций (ACI 352R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 40 с.
8. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2005, 430 с.
9. Йог, O.; Goto, Ю. и Шибата, T., "Поведение железобетонной балки-Column шарниры с эксцентриситетом," Дизайн Луч-Column Разъемы сейсмостойкости, SP-123, JO Jirsa, под ред. Американские Бетонные институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1991, с. 317-357.
10. Лоранс, ГМ; Битти, ГДж; и домкраты, DH, "Циклические нагрузку чудака" Совместное Луч-Column ", Центральная Лаборатория Доклад 91-25126, Центральной Лаборатории, Lower Hutt, Новая Зеландия, август 1991, 81 с.
11. Рафаэль, GS, и Wight, JK, "Железобетонные Эксцентрик соединения Луч-Column подвергавшимся Загрузка Землетрясение-Type," Структурные ACI Journal, В. 92, № 1, январь-февраль 1995, с. 45-55.
12. Chen, CC, и Чэнь, К., "Циклические Поведение железобетонных Эксцентрик Корнер Луч-Column шарниры Подключение распространения состава Балки", ACI Структурные Journal, V. 96, № 3, май-июнь 1999, с. 443-449 .
13. Воллум, RL, и Ньюмен, JB, "На пути к проектированию железобетонных Эксцентрик шарниры Луч-Column", Журнал конкретных исследований, V. 51, № 6, декабрь 1999, с. 397-407.
14. Дэн, S., и Чжоу, H., "Эксцентрик железобетонных шарниры Луч-Column подвергавшимся циклического нагружения," Структурные ACI Journal, В. 100, № 2, март-апрель 2003, с. 139-148.
15. Бурак, B., и Wight, JK, "Сейсмическая Поведение Эксцентрик R / C Луч-Column-соединения плит при последовательном Загрузка в двух направлениях Основные", ACI Пятая международная конференция по инновациям в области дизайна с упором на сейсмической, Wind и окружающей среды загрузка , контроль качества и инноваций в материаловедении / Горячие Бетонирование Погода, SP-209, В. М. Malhotra, под ред. американские бетона институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, с. 863-880.
16. Шин, М., Лафаве, JM, "сейсмические характеристики железобетонных Эксцентрик Луч-Column Связи с перекрытий", ACI Структурные Journal, В. 101, № 3, май-июнь 2004, с. 403-412.
17. Перейти к Ю., и Джох О., "сдвигового сопротивления RC внутренних дел Эксцентрик шарниры Луч-Column", Труды 13-й Всемирной конференции по сейсмостойкого строительства, документ № 649, Ванкувер, Британская Колумбия, Канада, 2004, 13 стр. .
18. Kusuhara, F.; Azukawa, K.; Shiohara, H.; и Отани, S., "Испытания железобетонных внутренних дел Луч-Column Совместное Subassemblage с эксцентричным Балки", Труды 13-й Всемирной конференции по сейсмостойкого строительства, документ № 185 , Ванкувер, Британская Колумбия, Канада, 2004, 14 с.
19. Kamimura, T.; Takimoto, H.; и Танака, S., "механическое поведение железобетонной балки-Column Сборки с эксцентриситетом," Труды 13-й Всемирной конференции по сейсмостойкого строительства, документ № 4, Ванкувер, Британская Колумбия, Канада, 2004, 10 с.
20. Лафаве, JM; Боначи, JF; Бурак, B.; и Шин, М., "Эксцентрик соединения Луч-Column," Бетон International, V. 27, № 9, сентябрь 2005, с. 58-62.
21. Paulay, T.; Парк, R.; и Пристли, MJN ", железобетонная балка-Column суставов при сейсмических Действия", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 75, № 11, ноябрь 1978, с. 585-593.
22. Хван, SJ, и Ли, HJ, "Сила прогноза для разрыва регионов по умягченной Strut-и-Tie Модель" Журнал строительной техники, ASCE, В. 128, № 12, декабрь 2002, с. 1519-1526.
23. Хван, SJ, Ли, HJ; Ляо, TF; Wang, KC и Tsai, HH, "Роль обручи на сдвиговой прочности железобетонных шарниры Луч-Column", ACI Структурные Journal, В. 102, № 3, май -июнь 2005, с. 445-453.
Входящие в состав МСА Хун Жэнь Ли доцент кафедры строительства инженерии и инженер-исследователь в сервисный центр строительных технологий и материалов в Национальном Юньлинь университета науки и технологии, Юньлинь на Тайване. Он получил степень доктора наук из Национального тайваньского университета науки и технологии, Тайпей, Тайвань, в 2000 году. Его исследовательские интересы включают проектирование сейсмостойких железобетонных конструкций, поведение пучка колонки связи, усиление детализации и стойки и галстук моделей.
Jen-Вэнь Ко является аспирант в Департаменте Строительство Национального университета Тайваня по науке и технике. Он получил степень магистра в Национальном Юньлинь университет науки и технологии в 2005 году.
Момент-кривизны и энергии деформации пучков с внешним армированных волокном полимерные Укрепление
Нелинейные Моделирование Слэб-Column соединения при циклическом нагружении
Кручение в высокопрочного бетона полых пучков: прочность и пластичность Анализ
Исследования по механически прикреплена армированных волокном полимерные Укрепление систем
Влияние на изгиб Армирование Прочность на сдвиг из предварительно напряженного бетона Балки
Циклические Ответ железобетонные колонны мост Использование суперэластик Нитинол и Bendable бетона
Воздействие сдвигов в механизмах воздействия на поведение железобетонных балок
Перфорация Испытания Плиты с низкой Укрепление коэффициенты
Введение переходного Дизайн зоны для настилов мостов ссылка Плиты Использование ковкого бетона