Циклические Ответ железобетонные колонны мост Использование суперэластик Нитинол и Bendable бетона

В попытке уменьшить постоянных перемещений и ущерб в железобетонный мост колонны подвергались сильных землетрясений, три круговых моделей столбец учета инновационных материалов в пластическом шарнире зоны были протестированы в соответствии медленного циклического нагружения на провал. Первая модель, круглая сталь обычного бетона (РКК), используемые обычного бетона и стальной арматуры в пластическом шарнире. Две другие модели включили суперэластик сплава формы памяти (SMA) продольной арматуры, один (NiTi вокруг обычного бетона [СРН]) с обычного бетона, а другой (круглые NiTi инженерных цементная композитов [РНЕ]) с использованием инженерных цементная композитов (ECC).

Средний коэффициент остаточной максимально перемещения в РНЕ было 1 / 6 этого РКК "и 1 / 2 этой РНК, что свидетельствует о значительном выгод от использования сочетания SMA и ECC. РНЕ испытал наименьшим ущербом и высокий потенциал дрейфа между тремя колоннами. Остаточного дрейфа в СРН была небольшой, но ущерб был значительным.

Аналитические исследования с использованием компьютерной программы привела к разумной оценки сил, остаточная сугробы, и циклической реакции.

Ключевые слова: колонны, землетрясения, инженерных цементных композитов; остаточных перемещений; сплава с памятью формы.

ВВЕДЕНИЕ

Текущий сейсмических практике дизайн для железобетонных колонн моста в целом опирается на урожайность стали рассеивать энергию при сильных землетрясениях. Это приводит к большим постоянных перемещений и делает структуру восприимчивых к серьезным повреждениям. В стандартной структуры, повреждения пластиковой петли принято позволяют диссипации энергии. Ущерба, однако, может помешать бедствий операции по восстановлению и может отрицательно повлиять на экономическое благополучие общины после землетрясения. Колонка пластических деформаций, которые могут рассеивать энергию, не испытывая серьезный ущерб, а постоянная деформация бы решению этих проблем. Это исследование было посвящено пластичного колонны, которые подвергаются значительно сократить ущерб, а постоянная деформация при рассеивания энергии землетрясений в условиях острого сейсмических нагрузок. Два инновационных материалов, которые являются относительно новыми для систем гражданской инфраструктуры, были включены в колонке пластического шарнира зоны: суперэластик сплава с памятью формы (SMA) арматуры и инженерных цементная композитного (ECC), которая в основном типа бетона.

SMAS могут пройти большие деформации и до сих пор восстановить свою форму либо через нагрева (эффект памяти формы) или стресса удаление (суперэластик эффект) .1 Форма восстановления будет полезно во многих отношениях, особенно в снижении остаточной деформации конструкционных элементов. SMA поведение является функцией температуры, напряжений и деформаций, как показано на рис. 1,2 В целом, выставка SMAS две различные кристаллические структуры или фаз. Эти фазы мартенсита, с возможностью полного восстановления остаточных деформаций при нагревании и аустенита, с номинально нулевой остаточной деформации при выгрузке после до 10% деформации при произвольных механические нагрузки без применения heat.3 Как показано на рис. 1, SMA суперэластик кривых напряженно-деформированного флаг форму с верхнего и нижнего плато напряжений. На этапе загрузки, SMA занимает большой уровень напряжения, как стресс, остается практически неизменной. Затем на разгрузку, SMA восстанавливается напряжение на более низком уровне напряжения, что приводит к флаг формы гистерезисных ответ. В этом исследовании, суперэластические стержней из Нитинол (NiTi: 55,9% никеля; 44,1% титана), что является более распространенным, чем другие виды SMA, были использованы ..

Замена обычного бетона с САОР в колонке пластиковые петли также изучить. ECC является fiberreinforced на цементной основе композитных который был разработан в начале 1990-х противодействовать некоторые недостатки обычного бетона, в том числе хрупкого разрушения в суровых погрузки и ухудшение при обслуживании грузов. Таким образом, ECC был разработан, чтобы быть очень вязкий, прочный и устойчивый материал в дополнение к высокой прочностью на сжатие и прочности. ECC имеет возможность достичь конечной деформации растяжения около 3% до 5 в силу своего уникального механизма крекинга, в которой многие близко расположенных микротрещин form.4 Эти трещины нести возрастающую нагрузку, как и упрочнения пластичных металлов. Потому что трещина шириной в ECC относительно невелики, материала было установлено, что высокой долговечностью и устойчивостью к большому числу freezingand-оттаивания cycles.5 При сжатии ECC имеет более низкий модуль упругости (из-за отсутствия крупных агрегатов), и более высокую прочность по сравнению с обычными бетона.

В этом исследовании, использование ECC с 2% синтетического спирта поливинилхлорид (PVA) содержание волокон по объему был исследован. 2 показаны типичные одноосном растяжении напряженно-деформированного кривой ECC.6 сочетание низкой деформируемости ECC с суперэластик характеристики NiTi обладает огромным потенциалом для структурных инженерных приложений за счет увеличения пластичности и уменьшения ущерба и остаточной перемещений конкретных участников в соответствии с тяжелыми или циклические нагрузки ..

Следствие также включены аналитические исследования опытных образцов использования программы для ЭВМ с флагом формы гистерезиса элемента, представляющего поведение SMA bars.7

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью настоящего исследования явилось изучение эффективности железобетонных колонн моста с SMA арматуры и ECC в пластических шарниров в снижении постоянных остаточных перемещений колонны и повреждения в результате землетрясения. Сокращение ущерба и остаточного смещения существенно улучшить работоспособность железобетонных мостов после сильного землетрясения, которое приведет к повышению уровня реагирования на чрезвычайные ситуации и восстановления экономики.

Потому что колонны и балки зданий также подвержены серьезный ущерб, и остаточных деформаций, результаты этого исследования могут помочь расширить применение SMA / ECC железобетонных зданий в сейсмически активных регионах.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Три 1/5-scale железобетонный мост столбца модели с круговой разделы были исследованы в настоящей работе. Три модели идентичны за исключением типа бетона и продольной арматуры. Первого столбца, который служил в качестве эталона, включены обычного бетона и стальной арматуры. Этот образец был обозначен как круглой стали обычным бетоном (RSC). Второй включен обычного бетона и NiTi для продольной арматуры в пластическом шарнире регионе. В этой колонке открывается круглый NiTi обычных бетонов (RNC). Третий столбец был похож на РНК, но обычного бетона был заменен ECC в пластическом шарнире регионе. В этой колонке называли круглый NiTi инженерных цементных композитов (РНЕ).

SMAS являются очень дорогими, но Нитинол (NiTi), выбранные для этого исследования один из наименее дорогих видов SMAS в силу своей доступности и относительно высоким спросом в других областях. NiTi был выбран из-за его относительно низкой и стабильной температуры превращения, которые идеально подходят для полевых условиях.

ECC является высокопроизводительной армированных волокном композитных цементных разработан на основе микромеханических принципов участием волокно-матрица взаимодействия. ECC экспонатов превосходные прочность по сравнению с обычного бетона с пределом упрочнения behavior.2 В этом исследовании, поливинилового спирта (ПВС) волокно, были отобраны для смеси в ECC.

Колонка размеры

Основное внимание в исследовании было изгиб поведение колонн. Три консольные модели колонке изучались. Чтобы обеспечить изгиб доминирующее поведение, и, чтобы избежать сдвига провала, соотношение размеров (высота консольного к колонке диаметр) 4,5, коэффициент продольного усиления 2%, а боковых стали заседании текущей сейсмической provisions8 были использованы. Колонны 1/5-scale с 10 дюймов (254 мм) диаметра и 45 дюйма (1143 мм) высота от верха фундамента до центра боковой привод нагрузки. 20 дюймов (508 мм) кубических голову был сделан на верхней части колонн для передачи нагрузки от бокового привода. Образца опор были призваны быть сильным, чтобы избежать повреждения, свести к минимуму деформации, и, чтобы избежать укачивания. Опор были натянуты после в лабораторию сильных этаже.

Пластическим шарниром зоны

RNC и РНЕ были разработаны для оценки эффекта, достигнутого применением NiTi и ECC. Эти материалы использовались только в пластическом шарнире зоны для минимизации затрат. На рисунке 3 показана зона пластического шарнира подробно RNC и РНЕ. Длина стержней NiTi выше положение такое же, как диаметра колонки и детали были похожи на тех, кто в предыдущие study.9 стержни с резьбой на концах и связанные с обычными стали при помощи стальных муфт. Муфты, используемый для подключения к NiTi стальных 7 / 8 дюйма (22,2 мм) в диаметре и 2 дюйма (50,5 мм) в длину. Общая длина стержней NiTi было 14 дюймов (355,6 мм). Диаметр стержней NiTi было 5 / 8 дюйма (15,9 мм), но средний 8 дюймов (203 мм) стержней была снижена с диаметром 0,5 дюйма (12,7 мм) в соответствии с диаметром не 4. стальных стержней, используемых в РКК. Это было сделано, чтобы NiTi давать, а не стали и предотвратить разрушение резьбы на муфты.

ECC был использован в пластическом шарнире зоны оценить совокупную эффективность двух инновационных материалов. Размещение ECC похож на обычного бетона. Оба вида были размещены конкретные и вибрации в том же порядке. Высота ECC было 20 дюймов (508 мм), или два раза в колонке диаметре. Эта высота была более чем в два раза оценкам пластического шарнира длины, чтобы избежать неудачи в ECC-конкретных интерфейс.

Укрепление

Каждая колонна была усилена восемь продольных балок, равномерно расположенных в круговую диаграмму. РКК "продольной подкрепление № 4 60 Оценка стали. RNC и РНЕ были укреплены восемь 0,5 дюйма (12,7 мм) Диаметр стержней NiTi в пластическом шарнире зоны и № 5 60 Оценка стали в остальной части колонны. Поперечная арматура была создана с использованием NCHRP 12-49 provisions.8 спиральная арматура состояла дома № 7 колеи (диаметром 0,177 дюйма [4,5 мм]) оцинкованной проволоки стали на 1,5 дюйма (38,1 мм), поля. Прозрачная крышка была указана на 0,5 дюйма (12,7 мм).

Указанные свойства материала были одними и теми же тремя колоннами. Оценка 60 (413,7 МПа) стали с фактическим пределом текучести 68,5 KSI (472 МПа), был использован. Определены и измеряются NiTi выход напряжений 60 и 55 KSI (413,7 и 379 МПа), соответственно. Измеряется средний модуль упругости NiTi был 9140 KSI (63000 МПа).

Бетон

Образцы имели же конкретные свойства, потому что они построены на той же дня. В течение 28 дней, прочность на сжатие обычного бетона в колоннах и погрузка голова 5217 фунтов на квадратный дюйм (36,0 МПа). Смеси ECC, содержащиеся 1,35% PVA волокна по весу, что соответствует 2% от общего объема. В течение 28 дней, прочность ECC сжатие было 4746 фунтов на квадратный дюйм (32,7 МПа). Прочность ECC увеличилось до 5191 фунтов на квадратный дюйм (35,8 МПа), по 71 в день (в день тестирования). Увеличение прочности по истечении 28 дней было обусловлено главным образом золы ECC летать содержание, которое задержало набираются сил. Измеренных динамического модуля разрыв в 28 дней 2147 фунтов на квадратный дюйм (14,8 МПа) и была увеличена до 3635 фунтов на квадратный дюйм (25,0 МПа) в день тестирования.

Испытательная установка

На рисунке 4 представлена типичная установка испытания. Луч стали разбрасыватель была прикреплена к верхней части колонны голову распространить осевой нагрузки предоставляемый гидравлических баранов. Два резьбовых шпилек, были использованы для приложить разбрасыватель пучка, баранов, и нагрузки клетки сильный пол и осевые нагрузки. Вертикальной нагрузки в 35,34 KIPS (157,2 кН) была применена, что приводит к осевой нагрузки индекс (ОПЛ) 0.1, которая представляет столбец нагрузки в строительстве нового моста. АЛИ определяется как отношение осевой нагрузки на продукт указанной прочность на сжатие бетона и валового колонке площадь поперечного сечения. A 110 койка (489,3 кН) Привод был привинчен к колонной головки применять боковые нагрузки. Различных внутренних и внешних датчиков, включая датчики деформации и перемещения преобразователей, были использованы для записи ответа на столбцы.

Циклические загрузки программы

Оно является общим для использования циклических загрузки программы на основе перемещения пластичности в циклической статической нагрузки. Однако из-SMA и свойства ECC жесткости отличаются от стальных и бетонных и потому различия повлияет выход перемещения, погрузки программы была определена на основе дрейфа отношение (верхней колонки бокового смещения разделить на высоте колонны от центра привода верхней части фундамента). Загрузка началась с полного цикла в возвратно-тянуть направление дрейфа коэффициент 0,25%. Последующие отношения дрейфа двух циклов в 0,5, 1, 1,5, 2, 3, 4, 5, 7 и 10%. РНЕ был подвергнут два дополнительных соотношений дрейф 12 и 14% на два цикла каждый.

Сравнение производительности

Для оценки последствий испытания переменных, видимых повреждений, остаточных соотношения дрейфа, и кривые силы перемещения были сопоставлены по три тестовых моделей.

Видимые повреждения

Наблюдаемых повреждений на различных дрейфует сравнение между моделями. В этом исследовании, данные на 2, 5 и 10% соотношения дрейфа обсуждали. Кроме того, статус колонны при нулевом боковым нагрузкам после возвращения из первого цикла погрузки до 5 и 10% соотношения дрейфа по сравнению. Появление колонны после того как они прошли относительно высокий уровень дрейфа важно, потому что она представляет собой ущерб, который команда мост расследование будет наблюдать после землетрясения.

Рисунок 5 показывает растрескивания три модели под 2% дрейфа отношение. Степени растрескивания был самым высоким в РКК и самым низким в РНЕ. Многие трещины в РКК "распространяется на весь периметр колонке. Наличие бара SMA в RNC сократили количество трещин. Гладкости бар SMA привели к ослаблению связей с конкретными по сравнению с арматурой, что позволяет SMA проскользнуть больше и вызывает меньше трещин в бетоне. Трещины в СРН была сопоставима с таковой в РКК. В РНЕ, трещины были относительно короткими и тонкими из-за высокой прочности ECC.

На 5 коэффициент дрейфа%, масштабы ущерба значительно различаются между тремя моделями (рис. 6). Откола в RNC и РКК был обширный и сопоставимые, хотя и было не столь сильным в RNC. Существовал не откола в РНЕ на 5% дрейфа. Трещина образовалась на стыке ECC и конкретного в основе. Этот треск, хотя и не в ущерб общей эффективности деятельности РНЕ (о чем будет говориться в последующих разделах), можно было бы избежать путем предоставления большего сдвига ключа в положение, где пространство заполнено ECC во время литья колонке. При разгрузке от 5% дрейфа, RNC и РНЕ восстановить значительную часть пластического шарнира поворота. Рисунок 7 показывает колонны под ноль боковой нагрузки в приводе после прохождения 5% дрейфа отношение. Ущерб был ограничен сравнительно незначительных трещин в РНЕ, но обширные откола проявилось в двух других моделях.

Рисунок 8 показывает ущерб в размере 10% дрейфа. Рыхлый бетон в РКК и RNC был удален до принятия фотографий. Обширная основной ущерб проявляется в РКК. Большое количество продольных и спиральных баров были выставлены в РКК, и один из спиральных баров разрыва во время второго цикла погрузки до 10% дрейфа. Конкретный ущерб в колонке-интерфейс на основе РНК была более обширной, чем ожидалось, поскольку в ходе строительства, спираль шагом на этом месте была случайно больше цели 1,5 дюйма (38 мм), тем самым уменьшая заключения. На 10% дрейфа, не было бар сбой в RNC. Загрузки, однако, было прекращено в связи грузоподъемность упала более чем на 40% за счет дробления бетона. Выполнение РНЕ заметно превосходит другие две колонки. Ущерба в РНЕ было ограничено сравнительно тонких трещин, и не было скалывания ECC.

Ущерба состояние модели при нулевой поперечной следующие соотношения 10% дрейфа показано на рис. 9. Фотографии представляют, как мост колонн появляются после того как они подверглись сильным землетрясением, которое подтолкнуло столбце 10% дрейфа. Значительный ущерб условно усиленный колонке РКК "очевидна. Ущерба в RNC более локализован, но по-прежнему обширна. В РНЕ повреждения оказались незначительными и ремонту, демонстрируя отличную работу ECC. Значительный ущерб в РКК и RNC приведет к закрытию моста, в то время вполне вероятно, что мост с РНЕ колонного типа будет продолжать действовать. Потому что ущерб уровне в РНЕ был маленький, потому что нет потери прочности, испытания были продолжены с двумя циклами на 12% сноса и два цикла на 14% дрейфа. В первом цикле в 14% дрейф, шум раздался в течение каждого из возвратно-тянуть погрузки и боковых нагрузка упала. Существовал не видно новых повреждений. Инспекция модели после удаления ECC после испытания показали, что один из баров SMA по бокам колонны не удалось в связи с ответвителя в основе ..

Остаточная сугробы

Одной из основных целей данного исследования было оценить влияние баров SMA и ECC по остаточной смещения и повреждения инновационных колонн по сравнению с традиционными армированных колонн. На рисунке 10 показана остаточная дрейфа по сравнению с максимальной дрейфовой три колонны, в том числе линейной регрессии линии тренда. Данные за РНЕ показаны только до 12% коэффициент дрейфа, поскольку данные для 14% максимального сугробы не представителя за счет удаления сыпучих конкретного на основе интерфейса колонки. Таблица 1 показывает остаточную дрейфа по сравнению с максимальной дрейфовой для каждого столбца, начиная с 1% дрейф. Значений на рис. 10 и в таблице 1 на основе остаточного дрейфа нуля боковым нагрузкам после первого толчок к положительным сносом. Данные измерений показывают, что поведение суперэластик баров SMA в пластическом шарнире области привело к существенному сокращению остаточной дрейфует по сравнению с обычной конструкции. Остаточного дрейфа в РНЕ был значительно ниже, чем РНК, что свидетельствует о благоприятном воздействии замене обычных бетонов с ECC в пластическом шарнире ..

Отношения между максимальной и остаточной сугробы были почти во всех линейных три колонны, предполагая, что в изгиб колонны, остаточные смещения примерно пропорциональна максимальной перемещения в обоих стали и SMA усилить столбцов. Линейного регрессионного анализа полученных данных показал, что остаточный снос составляет примерно 14% от максимального дрейфа в РНЕ, тогда как в RNC, было примерно в два раза, что на 27%, а в РКК "он был близок в шесть раз выше, чем у РНЕ на 82%. Сравнение остаточных перемещений в RNC и РКК "показывает, что суперэластик характеристики SMA привело к существенному восстановлению колонны перемещений. Сравнение с данными РНЕ RNC показывает, что высокая прочность на растяжение и напряжение потенциала ECC успешно помогла уменьшить остаточное дрейфа и привела к гораздо меньший урон. В целом, выполнение РНЕ показало, что из трех столбцов, сочетание SMA и ECC был эффективен в существенное снижение остаточного дрейфа.

Force-перемещения отношения

Измеренные и рассчитанные сила-смещение отношения показаны на рис. 11. Расчетные данные обсуждаются в последующих разделах. Измеряется ответ РКК показал пластичного и стабильного поведения, что характерно для железобетонных изгибных членов с достаточной боковой стали. Широкий петли гистерезиса, связанные с большим остаточным дрейфует в нуле боковых нагрузок. Измеряется реакция RNC выставлены флаг форму петли гистерезиса в связи с суперэластик поведение баров SMA. Значительные силы ухудшение произошло в СРН на снос отношение 6% (бокового смещения 3 дюйма [76 мм]) в результате непреднамеренного широкий шаг спиральной на границе основе столбца. Гистерезисных реакция РНЕ также был флагом форме из-за поведения суперэластик баров SMA. Высокая прочность на растяжение и напряжение потенциала ECC привело к стабильной и широкой петли гистерезиса до 12% коэффициент дрейфа. Очень низкой остаточной смещения при нулевой нагрузки проявляются в ответ на РНЕ.

Конверты измеряется сила дрейфа отношения показаны на рис. 12. Кривые среднем конверты для возвратно-тянуть нагрузок. Начальная жесткость до боковой нагрузке 3,2 KIPS (14 кН) была одними и теми же тремя колоннами. По крекинга, жесткость SMA-армированных колонн была ниже, так как модуль упругости баров SMA была меньше, чем у стали. Нижняя часть трещины жесткость SMA-армированные колонны приведет к более периода колебаний колонки, и, как правило уменьшить землетрясения сил, хотя возможность большего смещения должны быть проверены. Это в дополнение к основным преимуществом SMA-армированные колонны в снижении остаточных перемещений. Эффективной нагрузки Выход же в SMA усилены колонны и был ниже, чем доходность нагрузки РКК "примерно на 20%, что отражает тот факт, что фактическая доходность SMA стресса на 20% ниже, чем у стали (55 по сравнению с 68,4 KSI [379 по сравнению с 472 МПа]).

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Три типа исследования проводились для каждого образца: момент кривизны, пустяковое дело, и циклического нагружения. Компьютерная программа used7 и имеет целый ряд предопределенных моделей материалов для различных приложений, которые могут обрабатываться с учетом конкретных критериев и свойств. Волокна была использована модель, а также учредительные отношения были основаны на измеряемые свойства материала. Флаг формы гистерезиса элемента была использована для модели SMA баров. Ограничивается свойствами бетона на основе model.10 Мандер в той же модели заключения был использован для ECC-за отсутствия заключения модели ECC. Критическая точка в анализе предполагалось, быть там, где максимальное напряжение ограничивается основных достигает расчетной дробления деформации. Тот факт, что арматура не моделируется, чтобы избежать жестокого кондиционирования анализа.

Pushover анализ

Рисунок 13 приведены расчетные кривые пустяковое дело, и измеряется сила-смещение конвертов. Тесная связь между очевидно измеряемые и рассчитываемые ответы в отношении жесткости, потенциал и общие тенденции в изменении потенциала в нелинейной области. В РКК "(рис. 13 (а)), разница между измеренным и расчетным данным, составляет только 3, 6 и 1% на смещение 2,3, 3,2 и 4,5 дюйма (58, 81 и 114 мм), соответственно. Эти смещения соответствуют 5, 7 и 10% соотношения дрейфа, соответственно. Расчетное смещение в конечной точке (отмечены точками на рис. 13 (а)) было 16% ниже, чем измеренное значение. Это различие обусловлено главным образом тем, что рассчитанные конечной точкой считалось в момент начала повреждения активной зоны, а столбец модели способны выдерживать дополнительные деформации после кромки основного была повреждена.

Измеряется боковой силы в RNC показал значительное ухудшение после пика силы (Рис. 13 (б)). Напротив, в аналитической результате, на уровне сил сохранялась до смещения 2 дюйма (51 мм), а затем постепенной деградации. На 5% дрейфа отношение (боковым смещением 2,3 дюйма [58 мм]), рассчитанные силы 22% выше, чем измеряется сила и разница возросла на более высоких перемещений. Как отмечалось в предыдущих разделах, деградация ответ RNC было связано с относительно случайного широкий шаг спирали со столбцов базы.

Отлично было обнаружено корреляции между экспериментальными и аналитические кривые РНЕ (рис. 13 (с)). На 5% дрейфа соотношение (смещение 2,3 дюйма [58 мм]), в процентах разница в расчетных и измеренных сил лишь 1,4%. На 7% и 10% дрейф отношений (смещения 3,2 и 4,5 дюйма [81 и 114 мм]), различия были 0,3% и 2% соответственно.

Измеренные и рассчитанные кривые каждого идеализированной упругопластических отношение к созданию эффективного предела текучести, а также оценить возможности перемещения пластичности. Измеренные и рассчитанные перемещения пластичности потенциала в ОПЗ были 7,85 и 7,94, соответственно, и были в прекрасном согласии. В RNC, из-за преждевременного износа основных конкретных, измеряемых пластичности мощность 27% ниже, чем расчетный. Расчетная мощность пластичности перемещения в РНЕ было 7,29 и 14% выше, чем измеренное значение, что свидетельствует о разумной корреляции между аналитических и экспериментальных результатов.

анализ циклического нагружения

Гистерезиса сила-смещение кривых рассчитываются с использованием компьютерного анализа программы накладывается на измеренных кривых на рис. 11. Каждая колонна была проанализирована с использованием измеренных перемещения истории как погрузка ввода. Расчетные кривые для РКК "РНЕ" и были очень близки к измеренным кривых в плане изменения жесткости, прочности и общей форме. Флаг формы реакции РНЕ был взят в плен и с помощью компьютерной программы model.7 рассеянной энергии указанных областей в рамках петли гистерезиса был похож между рассчитанных и измеренных кривых. Силы деградации измеряется реакция RNC не дублируется в ответ, потому что рассчитывается учредительных отношения, в компьютере model7 была основана на указанный интервал спиральной обручи, однако фактическое расстояние около базы превысил целевой показатель. Тем не менее, соотношение было близко к боковым смещением 1,35 дюйма (34 мм), или 3% дрейфа отношение.

Использование результатов анализа, остаточная соотношения дрейфа были рассчитаны и сопоставлены с данными измерений на рис. 14. Остаточного дрейфа для каждого максимума соотношения дрейфа была найдена на боковой нагрузки ноль после столбец был отброшен к этой амплитуды в первый раз, и погрузка была пересмотрена. Очень хорошее соотношение можно увидеть на участки для РКК "(рис. 14 (а)) и РНЕ (рис. 14 (с)). Чрезмерной силы в деградации РНК привело к большим остаточным соотношения дрейфа в самом колонки и недооценка остаточной дрейфует в аналитическую модель.

ОБЩАЯ ОЦЕНКА

Сравнивая результаты деятельности РКК и RNC показывает, что замена продольных балок стали с SMA баров привело к значительному восстановлению деформации (рис. 10) и меньше повреждений (рис. 5 до 9). Силы деградации РНК было вызвано чрезмерным расстояние спирали (строительство ошибки) и не отражает последствия изменения укрепление типа. Предыдущего изучения SMA-армированные столбец с обычного бетона не показали преждевременной силы degradation.9 измеряется реакция РНЕ было лучше, чем РКК и RNC с точки зрения как остаточный снос и повреждение. Суперэластик поведение SMA баров привело к флаг формы гистерезиса сила-смещение кривых с самых перемещений восстановить при нулевой нагрузке и замена обычного бетона с ECC существенно сократить ущерб в пластическом шарнире. Это имеет огромное практическое значение. Это позволяет предположить, что мост имеет потенциал оставшихся оперативного даже после прохождения дрейфа соотношение превышает 10%, если комбинация баров SMA и ECC используются в пластическом шарнире ..

Корреляции между расчетных и экспериментальных результатов в целом близки и приемлемы. Гистерезисных и остаточного дрейфа ответы условно-армированные колонке (РКК) были пойманы с очень хорошей точностью аналитическую модель. Кроме того, использование флага формы учредительных модели SMA для баров и удержания модели Мандер, казалось, достаточно для захвата ответ РНЕ, хотя применимость модели Мандер на ECC непосредственно не рассматривается.

ВЫВОДЫ

Следующие основные выводы были сделаны на основе экспериментальных и аналитических результатов, представленных в данной статье:

1. Остаточное смещение в колонках с суперэластик SMA продольной арматуры в пластическом шарнире зоны был значительно меньше, чем обычно армированные колонны. Данные, полученные в этом исследовании показал, что это сокращение достигает 83% при сочетании баров SMA и ECC используется в пластическом шарнире зоны. В колонке с обычного бетона и SMA, уменьшение остаточной перемещения по-прежнему существенным при 67%. Практическое значение значительное снижение остаточного дрейфа, что структура, скорее всего, остаются исправными после землетрясения, когда суперэластик SMA продольных балок используются в пластическом шарнире;

2. Колонка с комбинированной баров SMA и ECC проявляли больший дрейф потенциала, испытывая существенно меньший ущерб по сравнению с обычными колоннами. Чем больше дрейфа потенциала не всегда главное преимущество, поскольку хорошо продуманные условно железобетонных колонн уже есть достаточный потенциал дрейфа. Основное преимущество ECC в снижение ущерба, который может позволить структуры остаются исправными даже после сильного землетрясения;

3. Без трещин жесткость три колонны был тот же. Треснувший жесткость SMA-армированных колонн, однако, меньше, чем у армированного столбца, поскольку модуль упругости SMA примерно 1 / 3 от стальной модуль упругости. В расчетное землетрясение, тем меньше жесткость SMA-армированные колонны приводит к увеличению сроков и снижение силы землетрясения дизайн, а также

4. Pushover и циклические нагрузки результаты анализа показали хорошую корреляцию с экспериментальными данными. Моделирование ограничивается свойствами ECC с уравнением Мандер появился на адекватном уровне. Проектная мощность силу каждого столбца в хорошем согласии с измеренными силу. Расчетная нагрузка циклическая реакция хорошо коррелировали с данными измерений по отношению к общей форме гистерезисных кривых, в том числе флаг формы реакции SMA-армированные колонны.

Авторы

Это исследование финансировалось Национальным шоссе совместной программы исследований (NCHRP) Инновации заслуживает экспериментальный анализ (IDEA) инициативы. Поддержку И. Джавед из NCHRP-IDEA является весьма признателен. Авторы хотели бы выразить признательность ER Литл поверхностных системы регистрации Рено, Невада, за помощь в разработке ECC смеси, строительству и SMA удаления. D. Ходжсон Нитинол технологии регистрации выражается признательность за его представление о производительности сплавов с памятью формы и производство панелей, используемых в данном исследовании.

Ссылки

1. Уилсон, JC, и Wesolowsky, МЮ, "сплавов с памятью формы сейсмической Модификация Ответ: аналитический обзор--Арт", EERI спектров землетрясений, В. 21, № 2, май 2005, с. 569-601.

2. Desroches, R.; Маккормик, J.; и Делемон, М., "Циклические свойства суперэластик памяти формы Провода и бары," Журнал структурной инженерии, январь 2004, с. 38-46.

3. Otsuka, К., Уэйман, CM, материалов с памятью формы, Cambridge University Press, 1999, 298 с.

4. Li, VC, и Lepech, М., "Генеральным проектировщиком Допущения для Engineered Цементные композиты," Труды Международного семинара по HPFRCC в структурной применению, Гонолулу, HI, 2005, <A HREF = "http://www.engineeredcomposites. COM / HTML / publication.html "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> http://www.engineeredcomposites.com/html/publication.html </ A>. (По состоянию на 6 ноября 2005)

5. Lepech М., Li, VC, "Надежность и производительность Лонг Срок Engineered Цементные композиты," Труды Международного семинара по HPFRCC в структурной применению, Гонолулу, HI, май 2005, с. 165-174.

6. Li, VC, "Engineered Цементные композиты," Известия ConMat '05, Ванкувер, Британская Колумбия, Канада, август 2005, <A HREF = "http://www.engineeredcomposites.com/publications/Conmat05/Li" целевых = " _blank "относительной =" NOFOLLOW "> http://www.engineeredcomposites.com/publications/Conmat05/Li </ A> (ECC). PDF. (По состоянию на 6 ноября 2005).

7. Маццони, S.; МакКенна, F.; Fenves и Filippou, F., "Открытые системы сейсмической инженерии Моделирование Руководство пользователя версии 1.6.2," Pacific Землетрясение Инженерный центр Калифорнийского университета, Беркли, Калифорния, <A HREF = "http://opensees.berkeley.edu/OpenSees/manuals/usermanual/" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW"> http://opensees.berkeley.edu/OpenSees/manuals/usermanual/ </ A>.

8. Фридланд, И. и Майерс, Р. "Рекомендуемые LRFD Руководящие принципы для сейсмических Дизайн автодорожных мостов", MCEER шоссе проекта 094, целевая F3-1, а также опубликованы в Национальный кооперативный шоссе исследовательских программ отчет (NCHRP) 12-49 , разделы 8.8.2 и c8.8.2.5-2., Университет штата Нью-Йорк в Буффало, ноябрь 2001.

9. Саиди, М., и Ван, H., "исследование по сейсмической реакции бетонных столбов с эффектом памяти формы Укрепление сплавов", ACI Структурные Journal, В. +103, № 3, май-июнь 2006, с. 436-443 .

10. Мандер, JB; Пристли, MJN и Парк Р., теоретическая кривая напряжения стрессом для замкнутых бетонная колонна "Журнал строительной техники, ASCE, В. 114, № 8, август 1988, с. 1804-1826.

11. Paulay, T., и Пристли, MJN, сейсмическая Дизайн железобетонных и каменных зданий, John Wiley

М. Saiid Саиди, ВВСКИ, является директором Университета Управления Дипломные работы и профессор гражданского и экологического инжиниринга в Университете Невады, Рено, штат Невада. Он Литье и бывший председатель и член комитета ACI 341, сейсмостойкость железобетонных мостов, а также является членом комитета ACI 318-D, изгиб и осевые нагрузки (Железобетона Строительство кодекса), и Объединенного ACI-ASCE Комитет 352 , узлов и соединений в монолитных бетонных конструкций.

Мелисса О'Брайен персонала Инженер на Forbes

Входящие в состав МСА Sadrossadat Махмуд-заде является старшим Инженер по Halcrow Yolles, Лас-Вегас, штат Невада. Он получил степень бакалавра Технологический университет Шарифа, Иран, в 1985 году, степень магистра в Университете Манчестера, Манчестер, Великобритания, в 1987 году и степень доктора философии в Университете Лидса, Лидс, Великобритания, в 1991 году. Его исследовательские интересы включают экспериментальных и аналитических исследований сейсмической производительности мостовых конструкций.