Воздействие сдвигов в механизмах воздействия на поведение железобетонных балок
Хорошо инструментальной экспериментальной программы был проведен способствовать более глубокому пониманию последствий сдвига механизмов на поведение железобетона (RC) структуры под воздействием нагрузок и предоставлять данные для проверки методов, разработанных для анализа влияния таких структур. Восемь RC пучка образцов, четыре пары, были протестированы в соответствии свободного падения капли-папье, воздействуя на образцы на середине пролета. Все образцы имеют одинаковую продольной арматуры, но различной сдвиг соотношения арматуры, предназначенный для изучения влияния сдвига потенциала по вопросу о воздействии поведения. В общей сложности 20 воздействие тесты были проведены, в том числе многочисленные испытания каждого образца. Программа испытаний была успешной в обеспечении значительного количества высококачественных данных, испытание на удар. Результаты испытаний показали, что сдвиговая характеристик образцов сыграли важную роль в их общее поведение. Все экземпляры, независимо от их срез, развилась тяжелая диагональные трещины сдвига, образуя сдвига подключения в соответствии с местом удара ..
Ключевые слова: динамическое равновесие, энергия поглощения, влияние мощности; испытания на удар, железобетонные; сдвига.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Анализа и проектирования армированных бетонов (RC) структур для сопротивления крайняя грузов (таких как землетрясение, взрыв, и последствий), изучались многими учеными и конструкторами. Кроме того, в результате в последнее время повышенный уровни террористической угрозы в мире, спрос на ударопрочные конструкции зданий возросло. Таким образом, многочисленные экспериментальные, аналитические и численные исследования были проведены в сторону понимания и развития методологии прогнозирования поведения структур RC под воздействием нагрузок.
Экспериментальные исследования, проведенные в этой области показали, что сдвиг механизмы играют важную роль в общей поведение воздействия структур RC. Тяжелая сдвиговых трещин и деформаций, таких как сдвиг вилки в месте удара, наблюдались в большинстве экспериментальных исследований воздействия. Например, исследования, проведенные др. Фельдман и др., 1 Киси и др.., 2,3 Хо, 4 мая, и др. al.5 сообщили о серьезном диагональные трещины сдвига даже при статическом изгибе критических RC пучков испытан под воздействием нагрузок на в середине пролета.
Большинство экспериментальных исследований, однако, сконцентрировали свои усилия на развитии эмпирических ударопрочным метод проектирования, и обычно мало усилий было потрачено на пути к пониманию сдвига и растрескивание механизмов. Кроме того, большинство воздействия экспериментов в литературе носят качественный характер. Из-за сложностей, связанных, мало информации было собрано и сообщил для подобных экспериментов.
В данной работе представлены подробные сведения о хорошо инструментальной экспериментальные программы, направленные на изучение роли сдвиговых механизмов воздействия поведение членов РК, а также предоставление подробной воздействие тестовых данных, которые будут способствовать развитию и проверки точных аналитических и численных методов для прогнозирования воздействия ответных мер. Программа испытаний была разработана, чтобы наблюдать эффекты статического потенциала сдвига RC балки на воздействие поведения, включая восемь RC балки (четыре пары), с разной статического потенциала сдвига, испытан под свободном падении веса воздействия. Эта статья документах сведений о программе испытаний, в том числе образцы свойств, испытания установки, измерительные приборы, а также процедур проведения испытаний. Результаты анализов и основных замечаний, также представлены и обсуждены. Исследования в данной работе является экспериментальный этап более широкого исследования, которое также включает в себя численных и аналитических исследований, которые будут представлены и обсуждены в работах для подражания.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Спрос на ударопрочным структур RC растет, и, таким образом, многие последние экспериментальные исследования были проведены, направленных на развитие анализа и разработки методов для таких структур. Во многих из этих исследований, сильные механизмы сдвига, такие как сдвиг пробки, не наблюдалось. Мало усилий, однако, было потрачено объяснить их роль в общем поведении влияние структуры.
Эта статья представляет экспериментальные программы две основные цели: 1) понимание влияния поперечных механизмов в общем поведении воздействия, и 2) предоставление литературы с подробным воздействие тестовых данных, которые помогут дальнейшему аналитические и численные исследования в этой области.
МЕТОДИКА
Экспериментальные программы, проведенные в Университете Торонто Структурные лабораторий, состоял из двух этапов: испытания на удар и статических испытаний. Ударных испытаниях участвуют восемь RC пучков, сгруппированных в четыре пары. Каждая пара состоит из идентичных образцов, литые в то же время и с использованием тех же конкретные партии, чтобы обеспечить одинаковый свойств бетона. Эти образцы, помеченные "SS", а затем образец типа номера и буквы "а" и "б", чтобы отличить идентичных образцов. Четыре дополнительные образцы были отлиты для определения статических поведение образцов, испытанных под воздействием нагрузки. Каждый статического образца было одинаковым расположением текста и укрепление в качестве образца соответствующего воздействия; эти лучи были обозначены в "MS", а затем образец типа номера. Влияние и статических образцов одинакового типа номера образца имели одинаковый макет арматуры (например, SS2a и SS2b было одинаковым расположением текста и арматура MS2). Все статические образцы были брошены в то же время, используя те же конкретные партии, поэтому все они идентичны прочности бетона, близкой к средней прочности бетона достигается в ударных образцов ..
Все они были 250 мм (9,8 дюйма) в ширину, 410 мм (16,1 дюйма) в высоту и 4880 мм (192 дюймов) в длину. Образцы были протестированы в соответствии опертой условиях с сдвига службы 1500 мм (59 дюйма), в результате чего 940 мм (37 дюйма) навеса на каждом конце. Свесы были предназначены как для усиления инерции воздействие на ответ и получить полностью разработаны продольных балок на опорах. Образцы были поддержаны на дне с тяжелыми стали пьедесталы крепится к сильным полом. На испытательной установке поддерживает была разработана для предотвращения поднятия образца, не создавая ограничений опорных моментов при колебаниях индуцированные воздействием нагрузки (относятся к рис. 1). Все образцы были вдвойне усилить с продольной арматуры расположены симметрично по высоте образцов и охватывающих всю длину образца. № 30 баров (CSA Стандартный G30.18), причем в 700 мм 2 (1,09 in.2) площадь поперечного сечения и 29,9 мм (1,18 дюйма) номинальный диаметр, были использованы в качестве продольной арматуры.
38 мм (1,5 дюйма) Прозрачная крышка была оказана между верхней и нижней поверхности пучка и баров. Поперечных отношения подкреплении были разнообразны, как и 0,0, 0,1, 0,2 и 0,4% в период с различных типов образцов. Закрытое стремена были использованы, изготовленных из США Стандартный D-6 деформированной проволоки с 38,71 мм2 (0,06 in.2) площадь поперечного сечения и 7,01 мм (0,276 дюйма) диаметра. Подробная информация о пакете образцов представлены на рис. 2 и свойства материала, из образцов приведены в таблице 1. 3 приведены напряженно-деформированного ответы бетона и стальной арматуры, полученные от стандартного цилиндра и купонные испытаний, соответственно ..
Воздействие образцов в этой программе испытаний были хорошо настраивается. Семь акселерометры используются для каждого тест-пять были установлены на образец для измерения ускорений при ударе вызванных колебаниями и два были установлены на снижение веса, чтобы охарактеризовать силе удара. Пятнадцать потенциометров были прикреплены вдоль нижней поверхности образца, на регулярной основе, для измерения вертикальных перемещений (см. рис. 4). Все продольных балок, были оснащены датчиками электрического сопротивления деформации, применяемый на три разных местах. Три стремена в каждом пучке были оснащены такой же тип тензодатчиков. Две клетки нагрузки были использованы на поддержку для измерения силы реагирования. Собранные данные были захвачены на 2,4 кГц с помощью цифровой системы сбора данных.
Два разных раскрывающемся весов были использованы для ударных испытаний: легкий вес 211 кг (465 фунтов) и более тяжелый вес 600 кг (1323 фунтов). В раскрывающемся веса были изготовлены с 305 мм (12 дюйма) квадратных полых конструкционной стали (HSS) разделы заполняются бетоном и стальных пластин, а также их веса были произвольно выбраны, чтобы побудить различных уровнях повреждения образцов с каждого удара. Воздействие нагрузки были применены с помощью свободного падения капли-папье, влияющих на образцы в середине пролета. Контактирующих поверхностей dropweights были плоскими, и 50 мм (2 дюйма) толщиной 305 мм (12 дюйма) квадратных стальных плит был сделан на верхней части балки в точке удара, чтобы получить хорошо распределенных силе удара.
Весов были исключены из четких высоте 3,26 м (128,3 дюйма) выше образца, в результате чего 8,0 м / сек (26,25 м / сек), рассчитанные скорости удара. Все образцы, за исключением SS0b подверглись многочисленные последствия. В серии образцов, балки были первые испытания раз с меньшим снижение веса, а затем два испытания с большей один. Для В-серии образцов, порядок было отменено, они были проверены дважды с большим dropweight, а затем один прошлый раз с меньшим снижение веса. Разнообразные протокол, используемый в доставке энергии удара был призван наблюдать эффект предыдущих повреждений на сопротивление характеристики образцов. Используя эту процедуру, то полная энергия воздействия сообщается образцов постоянным между двойной образцов, за исключением тех, которые не до второго или третьего удара (SS0a и SS1b были проверены дважды, и SS0b был опробован только один раз).
После завершения программы испытаний воздействия, соответствующие статические образцы были протестированы в соответствии монотонно возрастающая статических нагрузках, для определения их статического потенциала и поведения. Эти образцы были погружены в середине пролета при поддержке условиях, идентичных тем, которые используются при испытаниях на удар.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Результаты статических испытаний
В середине пролета нагрузки отклонения ответов, полученных от статических испытаний представлены на рис. 5. Образцы ms0 и MS1 неудачу в сдвига критической режиме с образованием главные диагональные трещины сдвига, тогда и MS2 MS3 выставлены пластичного изгиб ответ. В таблице 2 представлены максимальные силы реакции, измеренных в ходе статических испытаний для каждого образца. Статические диссипации энергии потенциал, основанный на площадь под статические смещения в середине пролета общей нагрузочной кривой, также рассчитаны и представлены в той же таблице.
Результаты испытаний на ударную прочность
Как упоминалось ранее, данные, собранные с датчиков регистрировали с помощью быстродействующих цифровых система сбора данных. В середине пролета перемещений и опорных реакций (измеряется в один поддержки) приведены на рис. 6 и 7, для первого воздействия на А-и В-серии образцов, соответственно (отметим, что результаты SS0b-1 опущены, так как данные не являются надежными из-за значительного ущерба). Кроме того, после каждого теста, трещин, что развитые были отмечены, а их ширина были измерены. Цифры 8 и 9 настоящего эскизы трещины карты образцов в завершающей стадии (после многочисленных испытаний воздействия). Полных данных испытаний получены от датчиков, которые доступны в цифровом формате в Университете Торонто, векторного анализа группы веб site.6 Подробные доклады об отдельных тесты и подробные карты трещины могут быть найдены elsewhere.7
В следующих разделах и обсудить основные замечания, высказанные в ходе испытаний на удар. В обозначениях, используемый для обозначения ударных испытаниях, число после названия образец последовательности конкретного теста, проведенного по этому образцу.
Crack моделей
Как видно на рис. 5, статические испытания показали, что СУ3 и SS2 (идентично MS3 и MS2, соответственно), выставленных пластичного изгиба-критическое поведение, в то время как при статическом нагружении, SS1 и SS0 (идентично MS1 и ms0, соответственно), сдвига критической. В ударных испытаний, однако, независимо от их предполагаемого статического поведения, все образцы развилась тяжелая диагональные трещины, происходящих в точке удара и распространения вниз под углом примерно 45 градусов, образуя сдвига зажигания. Кроме того, несколько диагональных трещин вдоль большой трещины сдвига плагин также разработал, наряду с некоторыми изгиб вертикальных трещин в середине пролета и на опорах. Прочность трещины обычно распространяются по вертикали через высоту балки. Вертикальные трещины в середине пролета начал с нижней поверхности, а трещины вблизи поддерживает начало от верхней поверхности. Несколько других коротких вертикальных трещин, начиная с верхней части образцов, наблюдались также в большинстве образцов из-за негативных изгибающих моментов на начальных этапах воздействия ответных мер.
Трещины моделей и отказов варьируется от образцов, в зависимости от статического потенциала. Например, в изгибе важных образцов, SS2 и СУ3, изгиб вертикальных трещин в середине пролета были более заметными и шире, в то время как они были короче и уже, в shearcritical членов, SS1 и SS0. В SS2 и СУ3, Последующее воздействие на поврежденных образцов не изменить ширину трещины, расположенные за пределами основных диагональные трещины формирования сдвига плагин, увеличение деформации были в основном размещены на расширение трещины скалывания формирования сдвига-разъемом. В SS1 и SS0, однако, другой диагональные трещины развитых наряду сдвига плагин, который начался с опор, распространяющихся под углом примерно 45 градусов вверх, и стала горизонтальной близко к вершине, не достигнув зоны удара (см. рис. 10). Эти трещины были схожи по своему характеру типичного трещины сдвига, в результате которых провал сдвига критической балок под действием статических нагрузок, и они стали более широкими с последующим воздействия, что приводит к неспособности образцов в SS1a-3, SS0a-2, SS1b -2, а SS0b-1 ..
Наблюдения, выполненные из развития трещины профилей и трещины шириной показал, что отказов, были в основном определяется статического поведения образцов. В изгиб важных образцов, сдвиг зажигания развиваются быстрее, чем трещины поддержки сдвига. Их возможности были выше, по сравнению повреждения этих пучков устойчивой по отношению к ущерба, причиненного сдвига критической образцов, после трех ударов. Хотя они разработали выраженный сдвиг зажигания, а также, отсутствие сдвига критической образцов был не совсем в результате сдвига зажигания, но затрагивает также разрушение при сдвиге на опорах. Иными словами, сдвиг сильные изгиба важных образцов были достаточны для выполнения поперечных сил за сдвига подключения к опорам. Последующие воздействия толкнул сдвига подключения дальше вниз, не создавая значительный ущерб, и в других регионах образца. Это было не так, однако, для сдвига критической членов. Эти образцы не имеют достаточно сил, чтобы передать поперечных сил на опорах.
Следовательно, поперечных сил за сдвига подключения причинен значительный ущерб от сдвига питания и поддерживает, в конечном счете, не отвечающих пучков в этом регионе. В любом случае, ни один из образцов выставлены значительные прогибы. Прогиб критических пучков разработали несколько широкий вертикальные трещины, но их ширина всегда были меньше, чем ширина диагональные трещины сдвига. Потому что деформаций, вызванных сдвига зажигания доминировали перемещения профиля, shearcritical образцов развитых гораздо более узкий изгиб трещины ..
Распределение сил и динамического равновесия
Говоря простыми словами, когда падение веса воздействия пучка образца, в результате воздействия сил сопротивляется жесткость балки, в то время как луч ускоряется в направлении силы удара. Ускорение пучка создает силы инерции, равный по величине ускорение массового раз проинтегрировать по объему. Если направление этих сил инерции берется противоположном направлению ускорения, то состояние равновесия сил может быть установлен на тот момент. Не обращая внимания на затухание силы, свободный график тела для этого состояния динамического равновесия могут быть получены на образцах, как показано на рис. 11, где I (т) является воздействие силы, т-масса, приходящаяся на единицу длины, (х, т) является ускорение образца, и RN (т) и RS (Т) реакции опоры сил северной и южной опорами, соответственно. В соответствии с этим свободный график тела, вертикального равновесия сил образца в любой момент времени может быть выражена следующим образом
... (1)
где L является общей длины образца. В этой программе испытаний, все величины в уравнении. (1), измеренных в ходе испытаний; ускорений на образце были измерены акселерометров при южную часть образца в пяти различных местах, опорных реакций RN (т) и RS (T) были получены из показаний датчика нагрузки, и воздействие силы I (Т) рассчитывается как произведение ускорения падения вес умножается на его массу. Это дало возможность проверки тестовых данных для динамического равновесия и изучать поведение соответствующих образцов.
Расследования, подобные описанному КСР, 8 можно выявить распределение сил вдоль образца. Как указано в формуле. (1), сила удара сопротивляется сочетания инерции и силы реагирования. Распределение этих сил, и в результате сдвига и момента распределения, можно определить с помощью основных принципов статического равновесия, как показано на рис. 12, где это длина свеса, я это сдвиг пролета, я это сила удара, а есть отношение инерционных сил к полной силы удара, и где распределение сил инерции предполагается пропорционально упругой перемещенных формы образца, погруженные в середине пролета. Суммарная сила реакции на поддержку можно найти следующим образом
... (2)
которые могут быть сопоставлены с результатами испытаний, чтобы найти значение В SS3a-1, например, в пик сила удара была 1421 кН (319,5 KIPS) и общую реакцию поддержку в тот же момент времени составлял 13,1 кН (2,9 KIPS), давая То же самое сделали расчеты для других тестов также дал Это можно видеть более четко, когда сопротивление силы с разбивкой на компоненты, как это сделано на рис. 13 для SS3a-1. Это явление объясняется образованием сдвига-разъемом. Как видно на данный момент диаграммы на рис. 12, в середине пролета момент для случая Если значения = 0,94 м (37 дюйма) и L = 1,5 м (59,06 дюйма) заменяются, оно может быть установлено, что максимальный момент для I. силу в середине пролета сдвига, однако, не зависит от
Еще одним следствием близка к 1,0 в начальных стадиях ответ вертикальных трещин наблюдается вдоль образца. Как видно из диаграммы данный момент представлены на рис. 12, 1,0 создает негативные моменты, по всей длине образца. Эти негативные моменты в результате вертикальной трещины, начиная сверху, и распространяющиеся вниз (см. рис. 14 (а)). Как правило, эти трещины были расположенные ближе по образцов с более высоких коэффициентах стремя, по сравнению с образцами с большими расстояниями стремя. Они характеризуются узкой ширины трещины (обычно около 0,10 мм [0,0040 дюйма]), поскольку они образуются в очень ранней стадии реагирования и быстро закрыть после негативных моментов уменьшается, то есть, как стоимость приблизилась нулю. Вертикальные трещины, разработанных в рамках нависшей регионах, а, однако, они имели склонность к поддерживает, как они распространяются вниз, из-за высокой силы сдвига в поддержку наряду с отрицательными моментами, когда
Перемещенные формы
Перемещение данных представляют собой наиболее простой и прямой мерой по сравнению с результатами любых численных и аналитических методов, и они могут предоставить важную информацию относительно обоснованности методологии. Кроме того, некоторые аналитические методы начинаются с Предполагается, перемещенных формы, такие как использования с одной степенью свободы (SDOF) анализ, чтобы получить инерции и другие силы, действующие на образец; хорошо предсказал перемещенных формы имеет решающее значение для Точность таких методов. Как уже упоминалось ранее, близко расположенных датчиков перемещения были подключены к испытаний образцов по всей длине нижней их лица. Предполагая нулевым смещением на опорах, перемещенных формы образцов могут быть определены для каждой выборки момент времени. Эти формы, с точностью до первого пика колебаний, представлены на рис. 15 для первого воздействия на B-серии образцов. Отметим, что во всех фигур, перемещенных формы приведены в 2,50 мс интервалы, образцы отклоняется вниз. Записанные данные пункты были связаны сглаженным линиям ..
Отказов и формирование сдвига плагин можно наблюдать в перемещенных формы в некоторой степени. Вместо изгиба с формой пучка статически нагруженных в середине пролета, снижение веса вырезал средний сегмент образцов формирования сдвига замены, о чем свидетельствует в самом аналогичных измерений среднего три перемещения во всех тестах. Это поведение было менее очевидным в образце с самым высоким соотношением стремя, SS3b, потому что стремена значительно усилена образца против сдвига, что позволяет изгиба среднего сегмента до некоторой степени. В SS1b, с другой стороны, было заметно меньше, изгиб в среднем сегменте, о чем свидетельствуют сопоставимые перемещений зарегистрировано к середине пять датчиков. SS0b не стременах и, следовательно, средний сегмент рыться практически без видимых деформаций изгиба. Тот факт, что как на образце поддерживает наблюдается явно перемещенных форму. (Заметим, что в отношении данных, связанных с непрерывной линией на рисунке, не обращая внимания разрыва из-за трещины отверстия.).
Это полезно изучить вопрос образцов отклоняются по аналогии с их статической формы отклоняются, поскольку некоторые практические аналитические методы, которые используют предположение SDOF системы обычно выбирают статических упругих перемещенных формы образца в качестве единицы перемещенных форму. В этом случае, перемещенных формы упругой балки с сосредоточенной нагрузки в середине пролета будет логичным выбором для группы перемещенных форму, как указано в формуле. (3).
... (3a)
... (3b)
где и (х) является смещение, P является точкой нагрузки на середине пролета, E модуль упругости, я это момент инерции, а х координат от левого конца балки. Обратите внимание, что перемещенные форма симметрична по середине пролета (то есть, х = др.). Упругих перемещенных формы может быть установлен в середине пролета перемещения и по сравнению с перемещением профиля измеряется в момент пика перемещения в середине пролета, представленные на рис. 16 (а). Хотя на рис. 16 (а) может показаться, что сегмент между опорами на самом деле это хорошо соответствуют упругих перемещенных форму SS3b-1 и SS1b-1, некоторые существенные расхождения между упругой и измеряли форму из-за сдвига подключения образования и в результате разрывы в перемещенных профиля. Эти расхождения станет более заметным, если упругие формы годился в склоне одного и того же профиля перемещении на поддержку, а не в середине пролета перемещения, как показано на рис. 16 (б). На этом рисунке видно, что измеренные перемещенных форму вокруг середине пролета на самом деле значительно отличается от упругой формы.
Это отклонение является еще более очевидной в SS1b-1, для которых сдвига плагин был более заметным. Во всех образцах, упругие формы не удается захватить прогибов нависшей частей. В основном, это результат динамического несколько степеней свободы поведения образца ..
Воздействие возможностей образцов для испытаний
Испытания программы, осуществляемой в этом исследовании не был предназначен для определения влияния потенциала образцов; исследования с этого потребуется значительно большее количество образцов для наблюдения и количественной оценки поведения. Однако некоторые замечания все еще может быть сделано по поводу воздействия потенциала на основе энергия, сообщаемая образцов и силы реакции регистрируются.
Как уже упоминалось, все образцы, за исключением SS0b подверглись многочисленные последствия. Расчет кинетической энергии капли-папье с широко используется кинетическая энергия формуле (E = 1 / 2 MV2), воздействие энергия, сообщаемая образцов в течение каждого теста могут быть сведены на рис. 17. Усилия, направленные на выяснение влияния обеспечивая такой же энергии удара в различных целях в основном безрезультатно. Очевидно, что влияние потенциала некоторых образцов были превышены до третьего последствий. Например, опытный SS1a значительный ущерб третьим после воздействия, а SS1b пострадали примерно одинаковые уровни повреждения после второго удара. Таким образом, в энергетических терминах, как показано на рис. 17, можно с уверенностью сказать, что потенциал энергии удара SS1 лежал где-то между 26 и 38 кДж. Аналогичный вывод можно сделать на SS0, его влияние мощность от 7 до 19 кДж. Нет существенной разницы, однако, наблюдается между серии образцов и B-серии образцов для СУ3 и SS2, когда их профили трещины были сопоставлены после третьего испытания на удар.
С другой стороны, их профили трещины не являются идентичными либо. Потому что только два экземпляра одного и того же типа были доступны для сравнения, было невозможно определить, если этих различий в профиле трещины были незначительны, и, если они являются результатом последовательной поведенческой разница вызвана хронологии воздействия ..
Сопоставление динамических и статических свойств можно наблюдать поведенческие различия между этими двумя случаями. Максимальная сил реакции записаны во время испытаний на удар, приведены в таблице 3. Таблица 4 сравнивает энергия, сообщаемая образцов со статической энергии диссипации потенциала образцов. Заметим, что максимальное статическое сил реакции и статического потенциала диссипации энергии были определены из статических испытаний, проведенных на спутник пучка образцов (то есть, ms0, MS1, MS2 и MS3).
Следует также отметить, что испытания на удар, часть энергии, передаваемой на образец рассеивается через повреждения, трещины, а также постоянные деформации образца, в то время как остальная часть поглощается и выпустил с помощью других средств, таких, как кинетическая энергии при колебаниях. Другими словами, полная энергия, рассеиваемая образца на каждого удара всегда несколько меньше, чем энергия воздействия ввода. Таким образом, эффект от одного удара с энергией 45 кДж не будут идентичны трех ударов с общей энергией 45 кДж. В результате, по сравнению суммарная энергия трех ударов непосредственно статического потенциала диссипации энергии экземпляры могут ввести в заблуждение. С другой стороны, такое сравнение может по-прежнему обеспечивать качественную оценку по поводу воздействия потенциала образцов. Например, можно видеть, что динамическое рассеяние энергии возможностей образцов выше, чем статический потенциал в целом. Воздействие энергии, передаваемой по SS1a, SS1b, SS0a и SS0b во время первого удара превысил свои статические потенциала диссипации энергии с большим отрывом.
Кроме SS0b, однако, ни один из образцов был нанесен существенный ущерб в первую воздействия. Аналогичным образом, хотя полная энергия 45 кДж сообщается образцов больше, чем статический потенциал энергии СУ3 и SS2, эти образцы не обладали полным провалом в конце три последствия. Иными словами, за счет энергии рассеивается через множество других механизмов, таких как вязкого трения и материальных гистерезиса, динамическую энергию диссипации возможностей образцов были значительно выше, чем их статические потенциала ..
Аналогичное замечание можно сделать для поддержки, а также реакции. Как видно из сравнения между статического потенциала образцов и максимальной реакции зарегистрированы, статический потенциал образцы были сильно превысил в ходе испытаний (см. таблицу 3). Тем не менее, в большинстве случаев, выставлены образцы достаточное сопротивление против этих высоких сил реакции. Такое поведение наблюдается и в других подобных исследованиях, как well.2 мгновенное резкое увеличение мощности, по столько же, сколько фактором 4,0, можно отнести к повышению прочности материала из-за скорости деформации эффекты и в бетон и арматура, а также также высоко динамических условиях и с короткой продолжительностью максимум сил, влияющих на отказ механизмов.
Видимые затухания
Затухание является важным параметром для точного прогнозирования динамических характеристик структуры RC. Демпфирование механизмов в структуры являются очень сложными, однако, и в настоящее время не существует практического способа вычисления затухания аналитически. С другой стороны, некоторые методы существуют для определения явного затухания в структуре. Один из этих методов заключается в определении затухания путем измерения вибрации свободный ответ структуры. Затухающих свободных распадах ответ вибрации во времени с огибающей определяется выражением. (4)
... (4)
где Бесплатный вибрации могут быть вызваны с ударом молотка, и в результате ответа могут быть установлены в экспоненциальной конверт определить его скорость распада и очевидной затухания.
Во время тестирования программы было предпринято несколько попыток, чтобы заставить свободных колебаний в пучке образца ударом его с резиновым молотком в середине пролета. В большинстве случаев, из-за значительного размера и жесткости образцов, не было возможности вызвать достаточно высокий перемещения, которые могли бы надежно измеряются при имеющихся датчиков перемещения. В ходе испытания SS1b, однако, попытки получить бесплатный ответ вибрации были успешными. Хотя по-прежнему очень мало, некоторые поддающиеся свободного перемещения вибрации были получены до и после испытания SS1b-1, которые представлены на рис. 18 для перемещения в середине пролета. Точек пика ответы были оснащены экспоненциальные кривые, а также показаны в соответствующих цифр. Таким образом, видимый период колебаний T была рассчитана 0,0155 секунд до начала испытания и 0,0337 секунд после испытаний, что соответствует угловой собственных частот 406 рад / сек и 186 рад / сек соответственно. С помощью уравнения. (4) и уравнения установлены экспоненциальные кривые, очевидно затухания отношения до и после испытаний были рассчитаны на 1,4% и 2,3% соответственно.
Как и следовало ожидать, амортизация увеличилась, так как образец опытный некоторый ущерб. Следует отметить, что затухание испытывают структуры, как правило, возрастает с увеличением амплитуды перемещения. Например, подобный анализ проводится по вибрации ответ испытания SS1b-1 показали, значительно выше, затухание отношений, доходящих до 7% ..
ВЫВОДЫ
Испытания программы, осуществляемой в этом исследовании была успешной в обеспечении значительного количества высококачественных данных, испытание на удар. Наблюдения, сделанные во время испытаний и изучения собранных данных позволил сделать следующие выводы:
1. Сдвиговых характеристик образцов сыграли важную роль в их общее поведение. Все образцы, независимо от их срез, развилась тяжелая диагональные трещины сдвига, образуя сдвига плагин под влиянием точки. Образцы с более высокой срез смогли сохранить больше ударов и поглощать больше энергии, в то время как те, с нижней срез нанесен значительный ущерб при таких же или меньшие ударные нагрузки. Таким образом, методы, разработанные для прогнозирования реакции железобетонных под воздействием нагрузки необходимо учитывать сдвига механизмы для точного моделирования. Иными словами, даже если член изгиба важных при статических нагрузках, не обращая внимания сдвига механизмов с помощью методов, которые принимают изгиб поведение может привести к существенным ошибкам в расчетные динамические характеристики;
2. Сравнение измеренных перемещенных формы с статических упругих форм отклоняются выявлены тяжелые расхождений. Таким образом, упрощенная система с одной степенью свободы методов, разработанных для анализа последствий и применения упругих перемещенных формы для получения деформационных характеристик структуры, следует использовать с осторожностью, особенно для структур, практически без поперечной арматуры, а также
3. Из-за весьма динамичный характер ответов, воздействие силы на начальных этапах реагирования в основном противостояли инерция образцов, прежде чем силы достигли поддерживает. Таким образом, масса и геометрические свойства структуры, такие как длины пролета балки, являются важными факторами в борьбе против сил удара. Иными словами, это не представляется возможным оценить влияние потенциала пучка точно основаны только на его поперечного сечения свойствами.
Авторы
Статические испытания в настоящем докладе были проведены Университета Торонто студентов Egberts М. А. Kong, как часть своих проектов диссертации. Авторы хотели бы выразить свою признательность за их вклад в это исследование.
Ссылки
1. Фельдман, A.; Кинан, WA, и ЗИС, CP, "Исследование сопротивления и поведение железобетонных членов подвергаемой пульсирующей динамической нагрузке, Часть III," Технический отчет, Даса-1259, Управление начальника инженеров отдела армии, Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн, Urbana, IL, 1962, 354 с.
2. Киси, N.; Миками, H.; Мацуока, KG и Андо, T., "Влияние поведения Shear-Неспособность типа RC Балки без сдвига Rebar," Международный журнал воздействия инженерия, V. 27, 2002, с. 955-968.
3. Киси, N.; Оно, T.; Конно, Х. и Бхатти, AQ, "Динамическая реакция анализа для крупномасштабных RC балки под Падение весом ударной нагрузке," Труды Международной конференции по достижениям в области инженерных сооружений Механика
4. Хо, D., "Влияние Ответ железобетона: Экспериментальное и численное исследование", MASC тезис, Департамент строительства, Университет Торонто, Toronto, ON, Канада, 2004, 267 с.
5. Май И.М., Chen, Ю.; Роджер, D.; Оуэн, J.; Фэн, YT, и Бер, AT, "Поведение железобетонных балок и плит под Drop-Вес ударных нагрузок," 6 Азиатско-тихоокеанской конференции по Шок и ударных нагрузок на структуры, Перт, Австралия В., 2005, с. 375-382.
6. Университет Торонто векторного анализа группы, <a target="_blank" href="http://www.civ.utoronto.ca/vector" rel="nofollow"> http://www.civ.utoronto.ca/ вектор </ A>.
7. Saatci, S., "Поведение и моделирования железобетонных конструкций подвергнутого ударной нагрузке", кандидатская диссертация, Департамент строительства, Университет Торонто, Toronto, ON, Канада, 2007. С. +288.
8. Комитет Евро-International-дю-Beton ", железобетонных конструкций при ударных и импульсных Идет загрузка", бюллетень D'информации, 187 №, 1988, 184 с.
Селчук Saatci является адъюнкт-профессор Департамента Гражданской инженерия, Измир технологический институт, Измир, Турция. Он получил степень бакалавра и магистра Ближневосточного технического университета, Анкара, Турция, а также докторскую степень в Университете Торонто, Toronto, ON, Канада. Его исследовательские интересы включают влияние на поведение и нелинейного анализа методом конечных элементов железобетонных конструкций.
Фрэнк Дж. Vecchio, ВВСКИ, является профессор гражданского строительства в Университете Торонто. Он является членом Совместного ACI-ASCE Комитет 441, железобетонные колонны, и 447, анализа методом конечных элементов железобетонных конструкций. Он получил ACI Честер Павел ЗИС премии за выдающиеся достижения в структурных исследований в 1998 году и ACI Структурные Engineering Award в 1999 году.