Влияние на изгиб Армирование Прочность на сдвиг из предварительно напряженного бетона Балки
Для исследования прочности на сдвиг и поведение частично железобетонные балки, девять больших масштабах прямоугольных пучков усилить как с предварительного натяжения нити и арматуры без поперечной арматуры были протестированы. Программа испытаний состояла из трех серий. Каждая серия образцов состоит из трех пучков, один луч включается только предварительного напряжения нити, а остальные два пучков было различное количество арматуры. Во всех девяти образцов, преднапрягающей силы поддерживалась постоянной. Первичного переменных испытания включали количество напрягаемой сталь и суммы из мягкой стали. Образцы были просто поддерживает с грузом сосредоточенной силы в середине пролета. Все образцы были сдвига службы углубленного отношение 3,33. Поведение образцов обсуждается, и результаты тестов по сравнению с оценить влияние укрепления мягкий, объем напрягаемой арматуры, а общий объем изгиб при условии укрепления. Дальнейшие анализы были проведены рассмотреть влияние нейтральной оси на прочность на сдвиг.
Это исследование свидетельствует о важности укрепления изгиб (предварительно напряженные и мягкой) по прочности на сдвиг предварительно напряженных железобетонных секций. Кроме того, это свидетельствует о сильной корреляции между глубиной нейтральной оси и прочность на сдвиг предоставляемые конкретным ..
Ключевые слова: частично из предварительно напряженного железобетона; предварительно напряженного бетона, железобетона; сдвига; силы.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Текущего ACI Строительный кодекс положения (ACI Комитет +318 2008) обеспечивают два различных метода для расчета прочности на сдвиг для предварительно напряженных членов. Несмотря на значительный прогресс был достигнут в понимании поведения сдвига (ACI Комитет 445 1999), уравнения обеспечиваться на основе эмпирических данных в связи с отсутствием общей теории, которые могут принимать во внимание множество факторов, влияющих на прочность на сдвиг предварительно напряженных членов. Первый способ в ACI 318-08 (ACI Комитет 318 2008), часто называемый упрощенный метод применяется, когда эффективная сила предварительного напряжения составляет не менее 40% от прочности на растяжение изгиб арматуры. Согласно этому методу, V ^ с ^ к югу дается
... (1)
Второй метод, который часто называют подробный метод предполагает, что сдвиговые сбоев в предварительно напряженные балки могут быть двух разных типов, а именно, изгиб сдвига или веб-сдвига. Таким образом, конкретные прочность на сдвиг к югу V ^ с ^ в любой раздел по меньшей V югу ^ CI ^ или V ^ югу непрерывной ^, где V ^ ^ к югу CI является прогиб-прочность на сдвиг и V ^ ^ к югу непрерывного является веб- -прочность на сдвиг. Прогиб-прочность на сдвиг V ^ ^ к югу ДИ состоит из соответствующего сдвига к образованию трещин на изгиб разделе рассматриваются плюс дополнительные сдвига, который превращает изгиб трещины в сдвиговая трещина. Этот дополнительный сдвиг зависит от размеров сечения и прочности бетона. Значение VCI дается формулой. (2) и основан на экспериментальных данных (Zwoyer и ЗИС 1954; Sozen и др. в 1959 г.)
... (2)
Интернет-сдвигу V ^ ^ к югу непрерывного состоит из сдвига соответствующего образования веб-сдвиговая трещина. Webshear крекинга (основные напряжения) может развиваться на концах балок с наличием больших ножниц и более выражен в пучки тонких тканей. Значение V ^ югу непрерывной ^ дается формулой. (3), который является упрощение выражение, полученное из анализа основных стресс без трещин, предварительно напряженные разделе предполагается, что соответствует неудачи с развитием конкретных прочность на растяжение (F ^ югу т = 4 [площади] корень F ^ к югу с ^). В качестве альтернативы ACI кодекс позволяет анализ главных напряжений
... (3)
Недавнее исследование, Tureyen и Frosch (2003), прочность на сдвиг обычных железобетонных балок, а также из армированных волокном полимера (FRP) железобетонных балок позволяет предположить, что разрушение происходит, когда основные растягивающие напряжения достигают предела прочности бетона. Анализ аналогичной той, которая используется для расчета веб-прочность на сдвиг, но выполняется на трещины разделе. Было показано, что прочность на сдвиг в разделе есть функция ширины пучка, нейтральной оси глубины, бетон прочность на растяжение, изгиб и напряжение в крайней волокна сжатия. На основании вышеизложенного, уравнение для конкретного вклада сдвига, при разделе было получено, и показано в формуле. (4)
... (4)
где с глубиной нейтральной оси и K является константой, которая зависит от предела прочности бетона и изгибных напряжений в экстремальных волокна сжатия. Tureyen и Frosch (2003) предложил, что K = 5 является нижней границей для железобетонных балок на основе изучения 339 тонких (A / D> 2,7) бетонных балок. Уравнение (4) также показали, чтобы быть применимым для фланцевых секций (Tureyen и др.. 2006).
Из уравнения. (4) зависит от глубины нейтральной оси, Tureyen и Frosch (2003) показали, что это выражение подходит как для стали и FRP армированные балки. Текущего ACI 318-08 (ACI Комитет 318 +2008) уравнение для сдвиговой прочности железобетонных членов (уравнение (5)), с другой стороны, было показано для производства unconservative результаты слегка железобетонных членов. Этот факт особенно важен для FRP усилить членов, поскольку эти государства-члены по своей сути слегка усилить связано с уменьшением осевой жесткости такое усиление типа. Таким образом, уравнение. (4) была принята Комитетом ACI 440 (2006). Уравнение (4) составляет ниже осевой жесткости, как это отражено в с (нейтральной оси глубины) перспективе. Очевидно, потому, что нейтральная ось глубина должна быть рассчитана, дополнительный шаг вперед по сравнению с традиционным использованием эффективной глубины г требуется
... (5)
Эта же концепция была распространена на членов из предварительно напряженного железобетона в недавние исследования, проведенные Волк и Frosch (2007) в попытке объединить дизайн сдвига армированных и предварительно напряженных железобетонных членов. Было показано, изучая прочность на сдвиг в 86 образцах из предварительно напряженного железобетона, что уравнение. (4) с K = 5 также может быть использован для предварительно напряженных членов для расчета VCI. Термин VCI применяется при нанесении моментов больше, чем крекинга момент (трещины секций), в то время как VCW, как это предусмотрено формулой. (3), применяется для моментов меньше крекинга момент (без трещин разделы). По касающихся конкретного вклада сдвигу VCI из предварительно напряженные балки на глубину нейтральной оси, некоторые факторы могут быть приняты во внимание. Эти факторы включают в себя сумму напрягаемой арматуры, напрягаемой стресса, количество мягкой подкрепление, и модуль упругости арматуры (мягкий и предварительно напряженных). Хотя эти факторы могут быть значительными, они не учитываются текущие выражения в Строительный кодекс ACI (ACI Комитет 318 +2008).
При рассмотрении ACI подробный метод, усиление влияния конкретных сдвигу V ^ ^ CI к югу через его влияние на растрескивание момент M ^ ^ к югу CRE. Следовательно, только Общая сумма эффективных сил предварительного напряжения имеет влияние, как и растрескиванию момент не меняется с различной укрепление суммы валового учитывая свойства сечения. Даже если преобразовать свойства раздела, считается, влияет на растрескивание момент является незначительным ..
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Цель этой программы исследований является изучение влияния, так и мягкой напрягаемой подкрепления сдвига поведения структурных конкретных членов. Хотя нынешняя практика часто интегрирует преднапряжения и мягким подкреплением, влияние на прочность на сдвиг не известно. Более того, влияние на сдвиг различной укрепление ФК "проценты либо предварительно напряженных и / или легкой укрепление заслуживает дальнейшего расследования, поскольку существующие процедуры дизайна не учитывают этот вариант. Как отметил Комитет ACI 445 (1999), "повышенной прочности на сдвиг из предварительно напряженного железобетона членов требует дополнительного изучения". Результаты могут пролить дополнительный свет на прочность на сдвиг в debonded регионах, где как напрягаемой crosssectional области и преднапрягающей силы снижаются.
Экспериментальная программа
Можно предположить, что прогиб сдвига потенциала V ^ ^ к югу CI предварительно напряженного пучка, то же напрягаемой силу, но разным количеством предварительно напряженных и мягкой усиление не является постоянной. Для оценки этой гипотезе, девять больших масштабах прямоугольных пучков без поперечной арматуры были сфабрикованы. В соответствии с действующим подход к проектированию МСА, все лучи тестирование в этой программе должно быть той же мощности сдвига, поскольку они имеют те же силы предварительного натяжения с одинаковыми размеры поперечного сечения и конкретные преимущества. Уравнение (4), однако, предлагает различные возможности сдвига для каждого луча, так как глубина нейтральной оси меняется, когда количество напрягаемой стальной и мягкой стали разнообразны.
Образцы дизайна
Программа испытаний была разделена на три серии с тремя пучками испытываются в качестве части каждой серии. В каждой серии один луч был усилен напрягаемой нитей только, в то время как другие два луча были дополнены указанную сумму из мягкой стали, как показано в Таблице 1. Образцы были помечены описательный ярлык V для сдвига с указанием числа нитей и площадь поперечного сечения из мягкой подкрепления. Все образцы были созданы для того же номинального сечения размеры (14 х 28 дюйма [336 х 711 мм]). Поперечные детали образцов представлены на рис. 1. Все образцы были предназначены для испытания с постоянной / д соотношение примерно 3,33.
Все девять образцов были созданы для того же предварительного напряжения сил. Это было достигнуто путем изменения напряжения преднапряжения и количества напрягаемой пряди. Хотя это очень распространенное явление в промышленности по снижению уровня стресса ниже допустимого, подчеркивает были разнообразны по контролю преднапрягающей силы для целей настоящего исследования. В рамках данной серии, действие из мягкой стали, была исследована. Первый экземпляр в серии не содержат мягкой стали, в то время как все больше мягкой укрепления были представлены в двух других образцов. Через каждой серии, действие переменного количества напрягаемой прядь исследованы. Образцы V-4-0, V-7-0, а V-10-0 варьировали количество напрягаемой нить без наличия мягкой подкрепления. Образцы V-4-2,37, V-7-2,37, а V-10-2,37 дальнейшего изучения влияния количества напрягаемой прядь, удерживая мягкой сумму укрепления постоянной (^ к югу мягкой = 2,37 дюйма ^ SUP 2 ^ [1529 мм ^ 2 ^ SUP]).
В дополнение к оценке прямое действие обеспечивается за счет добавления легкого усиления или изменения в напрягаемой стали площадь поперечного сечения, дополнительное сравнение может быть сделано, чтобы оценить эффект мягкой подкрепления. Образца V-4-0,93 (В = 1,54 дюйма SUP ^ 2 ^ [994 мм ^ 2 ^ SUP]) имеет примерно такой же суммы из стали (напрягаемой прядь и мягкой), а образца V-10-0 (1,53 дюйма 2 [987 мм2]). Кроме того, образца V-4-2,37 (2,98 in.2 [1922 мм ^ 2 ^ SUP]) имеет примерно такое же количество стали, а общая V-7-1,84 (2,91 in.2 [1877 мм ^ 2 ^ SUP]) и V-10-1,51 (3,04 in.2 [1961 мм ^ 2 ^ SUP]). Потому что все образцы имеют одинаковую силу предварительного напряжения, сопоставление этих образцов, обеспечить дополнительные сведения о вкладе преднапряжения и мягким подкреплением прочности бетона сдвига.
МАТЕРИАЛЫ
Укрепление состояло из ASTM A416, 1 / 2 дюйма (12 мм) семь проволоки Оценка 270 низкой релаксации предварительного натяжения нити и ASTM А615, класс 60 арматура. Бетон был предоставлен местным поставщиком готовых смешанных и имел номинальной прочности дизайн 6000 фунтов на квадратный дюйм (41 МПа). Цемент был указан в качестве ASTM C150, тип I, в то время как крупного заполнителя состоит из 3 / 4 дюйма (20 мм) реки максимального размера гравия. Высокочастотные редуктор воды была также представлена (ASTM C494). Серия весов приведены в таблице 2 для каждой серии. Фактического спада, измеренных до литья 4-1/2, 8 и 9 дюймов (114, 203 и 299 мм) для 1-й серии, 2 и 3, соответственно.
ОБРАЗЕЦ СТРОИТЕЛЬСТВО
Литье и лечения
Все пучки из этой же серии испытаний были брошены из одной партии бетона. Все пучков были отлиты в два подъемника и сводный использованием внутреннего вибратора. После установки, балки были покрыты мокрой мешковиной и полиэтиленовая пленка. Мешковины был находиться во влажном состоянии, продолжительностью в 3 дня. В конце третьего дня, формы были лишены. Испытаний цилиндров (6 х 12 дюймов [152 х 305 мм]) было подано в то же время для контроля прочности бетона. Испытанию баллонов были консолидированы, вылечить, а хранятся в том же порядке, что и опытных образцов.
Подчеркивая процедуры
Напрягаемой нити были натянуты за день до кастинга. Нить силы измерялся как ячейки нагрузки и датчика давления, установленных на гидравлический домкрат и контролируется тензодатчиков при прядей. Через три дня после отливки, предварительное напряжение сил было передано в бетон. Постепенное освобождение процедуры был использован при нагревании нити над примерно 12 дюймов (+305 мм), длина, пока все провода были сокращены. Немедленно потери предварительного напряжения релиз измерялись мониторинга тензометрических показания нитей до и после освобождения. Потери были рассчитаны также от начальной силы, приложенной к устоев и как потери в хорошем согласии. После передачи, балки, хранились в лаборатории до дня тестирования. Балки были проверены, после достижения возраста 28 дней. Эффективного предварительного напряжения во время тестирования была рассчитана учетом первоначальных потерь предварительного напряжения и дополнительных потерь в результате ползучести, усадка, и релаксации. Эффективное предварительное напряжение Fe указано в таблице 3 ..
Испытание установки и процедуры
Испытания установка состояла из простой балки с сосредоточенной нагрузки, приложенной к середине пролета, как показано на рис. 2. На опорах, нагрузка была переведена из луча и 2 дюйма (51 мм), диаметр ролика и 18 х 6 х 1,5 дюйма (457 х 152 х 38 мм) листовой стали. В момент нагрузки, 1 дюйма (25 мм) диаметр ролика была зажата между 12 х 4 х 1 дюйма (305 х 102 х 25 мм), опорные пластины. Принимая пластины были прикреплены к луча hydrostone. Нагрузка была применена в 5 Кип (22 кН) шагом до расчетной нагрузки крекинга. Помимо этого груза, 2 кип (9 кН) приращения были использованы. В каждой нагрузки приращения, трещины были осмотрены и отмечены, и луч был сфотографирован. Нагрузки измерялась 300 кип (1320 кН) динамометр а прогибы была измерена с помощью линейной переменной дифференциальных трансформаторов (LVDTs) в середине пролета, а также на опорах. Кроме того, тензодатчики были прикреплены к так предварительного натяжения нити и арматурного проката в середине пролета. Все оборудование было контролировать и регистрировать непрерывно на протяжении тестирования ..
Работа конструкции
Приложенной нагрузки была построена по сравнению с прогиба в середине пролета на 1-й серии, 2 и 3 образцов, как показано на рис. 3. Все экземпляры выставлены три этапа поведения во время загрузки. На первом этапе, поведение упругой. До первого крекинга, все образцы выставлены практически совпадает ответ, потому что размер пучка, прочность бетона, и преднапрягающей силы были примерно одинаковы. Видно, что сумма в общей арматурной стали лишь минимальное влияние на поведение на этом этапе, как и ожидалось, потому что конкретные разделе основном контролировали ответ. Все образцы должны были трещины при нагрузке около 70 KIPS (311 кН) на основе модуля разрыва 7,5. Крекинга рассчитана нагрузка разнообразные незначительно отличаться от образца к образцу за счет эффекта усиления области на преобразованном разделе, и это изменение в крекинга нагрузка может быть соблюдены. Средняя нагрузка измеряется крекинга для всех образцов 71 KIPS (315 кН), которая согласилась исключительно хорошо, что рассчитывается обычно предполагается модуль разрыва ..
На втором этапе, пучок перешли на полностью трещины и поведение нелинейных. Видно, в каждой серии, что в мягкой подкрепления возросла, после взлома жесткость увеличена. Осевой жесткости от общего укрепления включены в образце контролируемых это поведение. Принимая во внимание тот же уровень нагрузки, деформации стали выше для образцов с низким процент стали. Этот этап поведения вывод на формирование первичного изгиба сдвига трещины, которые могут быть обычно наблюдаются в участках на значительное снижение мощности. Формирование первичной трещины сдвига отметил на рис. 3 с помощью кольца на начало точке. Дополнительная нагрузка не вернуться к исходной кривой позвоночник и изменение общей жесткости к сведению. Она была общей для первичной трещины сдвига для начала по одну сторону от оси пучка и, с небольшим увеличением нагрузки, первичной трещина сдвига начала на противоположной стороне. Такое поведение можно наблюдать в ряде участков со средним пик затем падение нагрузки ..
Третья фаза наблюдалась после формирования первичного изгиба сдвига трещины. Продолжение загрузки образца можно было с ответом приближенно линейной. Для данной серии, можно отметить, что по мере укрепления мягкого была увеличена, жесткость в ответ на данном этапе также увеличивается. На основании наблюдений за общим крекинга модели, оказалось, что структура перешла от себя, как изгибе пучка связаны арки. Хотя некоторые дополнительные рост первичной трещины сдвига было отмечено, в целом картина крекинга существенно не изменилось на этом этапе поведения. Как явствует из крекинга модели, структура похожа на стойку, и галстук модели.
Трещины картины для всех образцов приведены на рис. 4 где толстые линии показывают неспособность поверхности. Все образцы неудачу в сдвига-сжатия, с провалом поверхности, находится на начальном изгиба сдвига трещины по обе стороны в середине пролета (рис. 5). Исключением был образцов V-7-1,84, где одновременный выход из строя трещины с обеих сторон произошло. Дробление конкретные произошло в середине пролета в верхней части наклонной трещины, и не скольжение нитей предварительного напряжения не наблюдалось. Во всех сериях образцов без мягкой стали, имел наименьшее трещины, в то время как дополнительные растрескивание наблюдается в образцах с мягкой стали. Кроме того, как число предварительного натяжения нити уменьшилась, меньше, но более широкие трещины не наблюдалось. В образцах, только с предварительного напряжения стали основной трещины в виде изогнутой арки, а образцы мягкой стали было более распределенной трещины первичной трещины с каждой стороны пучка, что делает почти прямой линии и под углом от 25 до 35 градусов с горизонталью и в направлении приложенной нагрузки.
Почти горизонтальные трещины были замечены вблизи поддерживает в образцах с мягкой подкрепления, в то время как эти трещины не были очевидны в образцах только с предварительного натяжения нити. В целом, более жестоким произошел сбой в образцах, содержащих только напрягаемой нить ..
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Как уже говорилось ранее, различные изменения в поведении произошли во время загрузки образцов при первичной сдвига трещина. Это изменение в поведении наблюдается как в поведении трещин и в loaddeflection ответ. Сдвиговая трещина полностью сформирован и расширен, а нагрузку упал. Сдвига, при котором основной трещины сдвига формируются, как отметил V ^ о ^ к югу (трещины сдвига) и обозначается как окружность на рис. 3. Хотя образцы устойчивого ножницы значительно выше, чем нагрузка на формирование трещина сдвига, существенное увеличение трещины наблюдается и не будет сочтено целесообразным структурных поведения. Сопротивления механизма пучка представляется переход от лучом выгнуть действий, дополнительная нагрузка была применена, и структурные поведение может быть более целесообразно описать с помощью стойки и галстук модель, а не секционных подхода. Если стремена присутствовали, ожидается, что они вносят значительный вклад в силу после формирования этого сдвига трещины.
Таким образом, конкретный вклад прочность на сдвиг, Vc, рассматривается как сопротивление сдвигу при формировании первичной трещины сдвига V ^ ^ сг югу и представляет основной интерес. Это определение V ^ с ^ к югу соответствуют тем, которые предполагается в оригинальных исследований (Олсен и др.. 1967; Sozen и др.. 1959) по прочности на сдвиг из предварительно напряженного бетона, которые лежат в основе текущего ACI выражения кодекса. Полные результаты тестирования приведены в таблице 3, которая включает в прочности бетона в день тестирования, Ь, эффективное предварительное напряжение сил Fe; сдвига при формировании первичных трещина сдвига V югу ^ о ^; конечной прочности на сдвиг Ву, а также режима провал для каждого образца. Кроме того, сдвиг соответствующих теоретических номинальной изгиб потенциала V ^ ^ к югу гибкого, приводится для сравнения ..
Все образцы опытных диагональных сбоев напряжения. Необходимо отметить, что образцы, V-4-0 и V-4-0,93 опытных уступая продольной арматуры до диагональной провал напряжения, однако сдвига, при котором основная трещина сдвига, V ^ о ^ к югу, была ниже, чем рассчитанный изгиб потенциала во всех случаях.
Анализ результатов испытаний
Мягкий укрепление
При сравнении образцов в каждой серии испытаний (рис. 3), очевидно, что помимо легкой увеличивается усиление сдвига при формировании первичных сдвиговая трещина видеомагнитофона. Как площадь увеличивается мягким подкреплением, есть соответствующее увеличение видеомагнитофона. В целом, аналогичная тенденция наблюдается на конечную прочность на сдвиг Vu, за исключением образца V-7-2.37, который оказался посторонний. Эти выводы подтверждают гипотезу и дальнейшую поддержку теории, что нейтральная ось глубины важной переменной в обычную прочность железобетона.
Для дальнейшего рассмотрения, нейтральной оси глубины для каждого из образцов было рассчитано по всему спектру поведения от растрескивания момента к моменту, соответствующих изгиб недостаточности ( 6. Этот участок также можно рассматривать в качестве места нахождения нейтральной оси по длине пучка. Для этого анализа Hognestad stressstrain кривой (Лин и Бернс 1981) предполагалось, наряду с номинальной силы как арматура (Г югу у = 60 KSI [413 МПа], E ^ югу ы = 29000 KSI [200000 МПа]) и предварительного натяжения нити (Г югу ри = 270 KSI [1860 МПа], E ^ югу пс = 28500 KSI [196000 МПа]). Модуль упругости бетона считаются 57000 фунтов на квадратный дюйм (4700 МПа). По кривой, две точки, выделяются и соответствуют измеряется прочность при формировании первичной трещины сдвига, V ^ югу тест = V ^ о ^ к югу, а расчетная прочность на сдвиг V ^ ^ известково к югу. Расчетная величина была вычислена в предположении, что основной сдвиг трещины начинается при V ^ югу CI = 5 Ь к югу ш ^ с
В анализе, приложенной нагрузки было увеличено до сдвига применяться в любом месте вдоль луча больше, чем численность рассчитывается. Потому что нейтральные оси уменьшается с ростом приложенного момент, самая низкая прочность на сдвиг рассчитывается на середине пролета, который также является критической секции для этого случая, где применяются сдвига постоянной поперек пучка. Эта тенденция снижения прочности на сдвиг с ростом момент также согласуется с данными, представленными с помощью уравнения ACI Код для V югу ^ ^ CI (уравнение (2)) ..
Как видно, нейтральной оси глубины возрастает с увеличением в мягких подкрепление, и поведение в целом нейтральной оси хорошо согласуется с нагрузкой отклонения поведения образцов. Более того, увеличение V ^ ^ сг югу появляется коррелирует с увеличением глубины нейтральной оси. Таким образом, нейтральный глубине оси обеспечивают ценный инструмент для оценки влияния жесткости на изгиб подкрепления прочность на сдвиг к югу V ^ с ^.
Кроме того, очевидно в нейтральной оси участки приносит подкрепления, и предварительно напряженных и мягкие. Видно, что после укрепления урожайности, нейтральной оси уменьшается еще быстрее. Более внимательное рассмотрение серии 1 (V-4) показывает, что усиление в обоих образцов V-4-0 и V-4-дали 0,93 до образования первичной трещины сдвига. Это подтверждается тензометрических измерений и было указано в результаты представлены в таблице 3. Хотя укрепление полученных в этих тестах первичного сдвига трещина, образовавшаяся до номинальной разрушение при изгибе. Не уступая либо легкого или напрягаемой арматуры было отмечено ни в одном из других образцов.
Предварительное напряжение стальной области
Прогиба от нагрузки ответ для образцов без подкрепления мягкий по сравнению с оценить влияние области предварительного напряжения стали, как показано на рис. 7. Следует отметить, что предварительное напряжение сил во всех образцах была постоянной. Хотя первоначальная реакция вплоть до трещин от изгиба был похож, влияние дополнительных напрягаемой области наблюдалось в период после взлома ответ. Еще одной сферой напрягаемой увеличил осевой жесткости и нагрузки, необходимой для формирования первичного трещины сдвига. Кроме того, конечная мощность пучка значительно увеличить присутствие дополнительные пряди. Как уже говорилось ранее, уступая преднапрягающей нить наблюдался в образцах V-4-0, в то время приносит не встречаются в других образцах.
Влияние увеличения площади напрягаемой стали также может быть показано на рис. 8. Для этих образцов, площадь мягким подкреплением постоянными а площадь была увеличена предварительного напряжения. Кроме того, увеличение прочности на сдвиг (V ^ о ^ к югу и к югу V ^ и ^) не наблюдалось. Увеличение в этом случае, однако, не столь существенно, как наблюдалось в образцах без мягкого подкрепления. Для дальнейшей оценки, нейтральной оси глубины были рассчитаны и сравниваются на рис. 9. Во-первых, видно, что глубина увеличивается нейтральной оси напрягаемой стали увеличивается. Во-вторых, нейтральной оси глубины не меняется, как много для образцов с мягким подкреплением. Процентное увеличение общей площади укрепления ниже для образцов, содержащих мягкой подкрепление, так как только прядь области (от 4 до 10 нитей) было увеличено. Опять же, связь между глубиной нейтральной оси и измеряется прочность на сдвиг Vc не наблюдалось.
Всего укрепление
Некоторые образцы были испытаны, которые содержат приблизительно такое же количество арматуры (предварительно напряженных плюс мягкий). Эти образцы представляют особый интерес в том, что помимо укрепления легких может служить средством повышения прочности на срез предварительно напряженных членов, особенно в debonded регионов. Образцов, имеющих тот же общий объем укрепления были сопоставлены на рис. 10. Рис 10 (а) представлены образцы, содержащие примерно 1,53 дюйма SUP 2 ^ ^ (+987 мм ^ 2 ^ SUP) подкрепления, и на рис. 10 (б) представляет образцов, содержащих около 2,98 дюйма SUP ^ 2 ^ (1923 мм ^ 2 ^ SUP) для их укрепления. Как видно, на то же количество арматуры, ответ по существу, идентична до образования первичной трещины сдвига.
Для этих образцов, нейтральной оси глубины были сопоставлены также, как показано на рис. 11. Нейтральной оси глубины практически совпадают вплоть до выхода. Глубинах отклоняться раз либо легкого или напрягаемой урожайности стали. Для образцов с 1,53 дюйма SUP ^ 2 ^ (987 мм ^ 2 ^ SUP), предсказанные значения были одинаковы, однако выбор нейтрального места оси в начальный момент первичной трещины сдвига несколько отличается в связи с тем, что укрепление дали с образцами V-4-0,93. Эта разница объясняется, вероятно, немного выше нагрузки наблюдается растрескивание образцов V-10-0. В ходе рассмотрения образцов с 2,98 дюйма SUP ^ 2 ^ (1923 мм ^ 2 ^ SUP) подкрепления, нейтральной оси глубины были рассчитаны быть одинаковыми во всех случаях, которые соответствуют отлично с поведением выставлены в том, что сдвиговая трещина на начало той же нагрузке для всех трех образцов (рис. 10 (б)). На основании рассмотрения нейтральной глубине оси, ожидается, что для образцов с таким же количеством общего укрепления, поведение и прочность на сдвиг к югу V ^ с ^ будет практически совпадают.
Если сдвиговая формы трещины после уступая продольной арматуры, разница в поведении могут произойти. Как нейтральной оси глубины резко снижается после урожайных, это означает, что прочность на сдвиг может быстро затухают с наступлением уступая изгибных усиление ..
Прочность на сдвиг
Для оценки эффективности непосредственно учитывая глубину нейтральной оси, прочность на сдвиг VCI каждого образца вычисляется с использованием 5 [квадратный корень из F] ^ C ^ югу Ь к югу W ^ с (уравнение (4)), как это обсуждалось ранее. Для сравнения, сильные были вычислены в соответствии с МСА 318-08 (ACI Комитет 318 2008) (уравнение (2)). ACI 318-08 (ACI Комитет 318 2008) уравнение для V югу ^ ^ CI вычисляет же прочности на сдвиг для всех девяти образцов, так как факторы, влияющие на прочность на сдвиг в этом подходе напрягаемой силу, прочность бетона, и размеры поперечного сечения. Незначительные изменения в подпункт V ^ ^ CI приведены в таблице 4, поскольку реальное преднапрягающей силы и прочности бетона разнообразные незначительно. Как видно из результатов испытаний, объем легких и напрягаемой арматуры оказали значительное влияние на V ^ ^ сг югу, которые не могут быть объяснены с помощью выражения ACI. Таким образом, значительные различия в фактор безопасности, обеспечиваемого это выражение было очевидным при рассмотрении V ^ югу кр ^ / V ^ югу известково отношение ^.
ACI подход, однако, было отмечено, являются консервативными, за исключением образца V-4-0, где начала первичной трещины сдвига предшествовала уступая преднапрягающей стали. Рассматривая нейтральной оси глубины, уравнение. (4), способных учета суммы обоих легких и предварительного напряжения стали. Он может также учитывать податливость подкрепления. Как было отмечено в образцах V-4-0, улучшенный коэффициент запаса прочности не было. Принимая во внимание результаты анализов, уравнения. (4) является консервативным и обеспечивает улучшение консистенции. В среднем, к югу V ^ о ^ / V ^ югу известково отношение ^ был 1,25, которая была похожа на процедуру, ACI. Стандартное отклонение, однако, была значительно сокращена с 0,16 до 0,07, а выражение при условии улучшения учета образца переменных ..
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Девять Испытания образцов для оценки влияния площади напрягаемой и мягкой подкрепления сдвига поведения структурных конкретных членов. Образцы были направлены на поддержание же размеры поперечного сечения и предварительного напряжения сил, с тем чтобы изоляция влияния области укрепления. Испытания образцов, применяя сосредоточенной нагрузки на середине пролета. Во всех образцах, основной сдвига трещина, образовавшаяся что в конечном итоге сформировали окончательный провал поверхности пучка. Применяется сдвига в начальный момент первичной трещины сдвига был записан как видеомагнитофон и считался конкретный вклад сдвигу Vc. На основании результатов тестирования и последующего анализа, следующие выводы:
1. Увеличение площади поперечного сечения из стали напрягаемой обеспечивает увеличение прочности на сдвиг к югу V ^ с ^. Хотя общее напрягаемой силы постоянными, увеличение V ^ с ^ к югу было отмечено как сумма предварительного натяжения нити была увеличена;
2. Помимо легкого укрепления может быть использован для увеличения прочности на сдвиг к югу V ^ с ^ предварительно напряженного члена. Мягкий подкрепления, которые были использованы для повышения момент потенциал в предварительно напряженных членов, также могут быть использованы для повышения прочности на сдвиг одного члена;
3. В целом, общая сумма подкрепления (напрягаемой стальной и мягкой подкрепление) осуществляет контроль за поведением и силы членов до образования первичной трещины сдвига. Для образцов, содержащих эквивалентные суммы подкрепления, практически совпадают сильные сдвига V ^ с ^ к югу были предоставлены;
4. Измеряется прочность на сдвиг к югу V ^ с ^ коррелирует с глубиной нейтральной оси вычисляется на раздел с помощью деформации совместимости. Shear сильные рассчитывается по формуле. (4) (V ^ югу CI = 5 [квадратный корень из F] '^ к югу с ^ б [^ W ^ подпункта с) согласуются с начала первичной трещины сдвига. Хотя улучшение результатов может быть получена за счет увеличения коэффициента 5 таких, как анализ и интеллектуального целей, этот коэффициент будет сочтено целесообразным для целей проектирования и
5. Сравнение результатов, представленных формулой. (4) и текущего дизайна ACI выражение показывает, что уравнения. (4) обеспечивает повышение согласованности при расчете прочности на сдвиг. ACI выражение не учитывает изменения напрягаемой области или добавлением мягкого подкрепление, поскольку он основан на начало трещин от изгиба, которая контролируется в первую очередь prestresssing силу. В рамках рассмотрения нейтральной оси, уравнения. (4) можно объяснить как в зоне легкой и напрягаемой арматуры, а также для случаев усиления уступая до сдвига провала.
Авторы
Это исследование было проведено в лаборатории Боуэн в Университете Пердью, Уэст-Лафайетт, IN. Е. Saqan провели это исследование как ученый Фулбрайта исследований на факультете гражданского строительства в университете Пердью. Благодаря распространяются на Совет по международным обменам учеными за его поддержку через статус стипендиата программы Фулбрайт программы. Saqan Е. хотел бы также выразить свою благодарность школа строительства Университета Пердью для размещения во время его визита Фулбрайта и предоставление ему возможности для выполнения этой экспериментальной программы. Особая благодарность А. Тэлбот за помощь во всем исследовательской программы.
Нотация
Ь к югу ш = ширины пучка, дюйм
с = нейтральной оси глубины, дюйм
D = эффективная глубина, дюйм
г ^ к югу р = расстояние от крайней волокна сжатия тяжести напрягаемой стали, дюйм
F ^ к югу с ^ '= заданная прочность на сжатие бетона, фунтов на квадратный дюйм
I = момент инерции раздел о центральной оси, in.4
M ^ югу CRE = момент вызывает образование трещин от изгиба в сечении за счет внешних нагрузках, дюйм-фунт (I / у,) (6 FPE - FD)
M ^ югу макс = максимальный момент учтены в разделе вследствие внешних нагрузках, дюйм-фунт
V ^ к югу с ^ = номинальный предел прочности на сдвиг при условии бетоном, фунты
V ^ к югу CI = номинальной прочности на сдвиг при условии, когда конкретные диагональных трещин результаты комбинированных сдвига и момент, фунты
V ^ к югу кр = поперечной силы при формировании критических трещин сдвига, фунты
V ^ к югу непрерывного = номинальной прочности на сдвиг при условии, когда конкретные диагональных трещин является результатом высокой принцип растягивающего напряжения в сети, фунты
V ^ Sub D = поперечная сила в сечении за unfactored мертвым грузом, фунт
V ^ к югу я = учтены силы сдвига в разделе вследствие внешних нагрузках происходит одновременно с Mmax, фунт
V ^ к югу р = вертикальная составляющая эффективного силу предварительного напряжения в сечении, фунт
у ^ к югу т = расстояние от центральной оси валового разделе, пренебрегая арматуры, напряженность лицо, дюйм
Ссылки
ACI Комитет 318, 2008, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-08) и Комментарии" Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 465 с.
ACI Комитет 440, 2006, "Руководство по проектированию и строительству Железобетона Усиленный FRP бары (ACI 440.1R-06)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 44 с.
ACI Комитет +445, 1999, "Современные подходы к сдвигу Дизайн структурной бетона (ACI 445R-99)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 55 с.
Лин, TY, и Бернс, NH, 1981, проектирование предварительно напряженных железобетонных конструкций, третье издание, John Wiley и сыновья ", 646 с.
Олсен, SE; Sozen, MA; и ЗИС, CP, 1967, "Исследование железобетонные для автодорожных мостов, часть IV: прочности на сдвиг пучков с веб-Укрепление," Инженерная опытной станции бюллетень № 493, Университет штата Иллинойс, Urbana, IL, 46 с.
Sozen, MA; Zwoyer, Е. и ЗИС, CP, 1959, "Исследование предварительно напряженного железобетона для автодорожных мостов, часть 1:" Наша сила в Shear пучков без веб усиление, "Инженерная опытной станции бюллетень № 452, Университет Иллинойса, Урбана , IL, 69 с.
Tureyen А. К., Frosch, RJ, 2003, "прочности бетона Shear: другой стороны," Структурные ACI Journal, В. 100, № 5, сентябрь-октябрь, с. 609-615.
Tureyen, АК; Вулф, TS и Frosch, RJ, 2006, "Сила в Shear железобетонных Т-балок без поперечной арматуры", ACI Структурные Journal, В. 103, № 5, сентябрь-октябрь 2006, с. 656-663.
Волк, TS, и Frosch, RJ, 2007, "Дизайн Shear из предварительно напряженного бетона: Единый подход" Журнал строительной техники, ASCE, В. 133, № 11, ноябрь, с. 1512-1519.
Zwoyer Е.М., ЗИС, CP, 1954, "Предел прочности на сдвиг Просто поддерживаемые предварительно напряженного бетона балок без веб усиление", ACI ЖУРНАЛ, Труды V. 51, № 2, октябрь, с. 181-200.
Входящие в состав МСА Элиас I. Saqan является профессором гражданского строительства в Американском университете, Дубай, ОАЭ. Он получил ОЧЭС в университете Хьюстон, Хьюстон, штат Техас, и его МФБ и кандидатскую степень в Университете штата Техас в Остине, Остин, штат Техас.
Роберт Дж. Frosch, ВВСКИ, является профессор гражданского строительства в университете Purdue, Западный Лафайет, IN. Он получил BSE Тулэйн университет, Нью-Орлеан, Луизиана, и его МФБ и кандидатскую степень в Университете штата Техас в Остине. Он является председателем комитета ACI 224, трещин, а также 318-D, изгиб и осевые нагрузки (Железобетона Строительный кодекс), а также членом комитетов МСА 318, структурные конструкции здания кодекса 408, Бонд и развития арматуры; 440, Fibre Железобетонная Полимерные Укрепление и совместных ACI-ASCE Комитет 445, сдвиг и кручение.