Циклические Ответ Внешний Луч-Column шарниры с разными Анкоридж методы
В данной работе представлены циклические реакции шесть внешних соединений пучка колонки с или без эксцентриситета для оценки использования механических креплений в месте крепления крючковатым бар. В высокой сейсмической зоны, крючковатым пучка баров часто вызывают заторы стали в совместном при строительстве углам. От предыдущих тестах пучка колонки соединений, использование механических креплений в месте крепления крючковатым бар обеспечивает перспективное решение для стали пробки, но она не будет проверена в эксцентричной суставов пучка колонки. Представлены экспериментальные программы показывает, что эксцентричный суставов пучка колонка с механической крепления могут обладать удовлетворительной работы и достаточный потенциал для крепления для предельного соотношения дрейфа. Расширение методов ACI дизайн для покрытия использования механических креплений для эксцентричного суставов пучка столбец соответствующей модификации кода. Результаты испытаний также показали, что циклическое поведение внешних соединений пучка столбец может быть существенно улучшена путем присоединения двойные механические устройства каждого пучка бар в рамках совместной ..
Ключевые слова: крепления; пучка колонки сустава; связи; во главе бар; сейсмических дизайна.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Увлеченные крепления бар обычно используются для продольного изгиба пучков арматуры, заканчивающийся в рамках совместного строительства пучка колонки. Чтобы содействовать развитию диагональной стойки сжатия в рамках совместного пучка колонна под earthquaketype загрузки, это широко признается, что подключили баров должны быть согнуты в совместных с крючком встроенных насколько это возможно, от критического сечения. Это требование и указанный размер стандартного крючки в ACI 318-08,1 однако, часто причиной стали загруженность внешних или угол луча колонке шарнира, как показано на рис. 1, тем самым делая производстве и строительстве трудно. Для облегчения проблемы заторов в рамках совместного пучка колонки, использование во главе бары на месте крючковатым баров является жизнеспособным вариантом.
Возглавлял бары изготавливаются путем присоединения анкерных болтов или поддельных голову на конец арматурного проката предоставить механических креплений глава подшипника. Вывода поведения и закрепление потенциала во главе баров были широко изучается в университетах Калгари, Канзас 2, 3 и Техас в Austin.4-8 Researchers4-6 использовали простой и удобный определение различать мелко встраиваемый во главе баров глубоко встроенный во главе баров, из которых глубиной вложенности с подшипником лицом голову, по крайней мере пять раз как минимум, покрывать размер, как показано на рис. 2. Бетонные прорыва является основным механизмом провал мелко встраиваемый во главе баров, подобный тому, анкерных болтов вкладывается в конкретных (ACI 318-08,1 Приложении D). Для глубоко внедренный во главе бар, основным механизмом сбоя фасад, обращенный к выбросу покрытия бетоном, когда во главе бар рядом с боковой поверхности. Если во главе бары расположены тесно, дробление конкретного на голову может произойти.
Предыдущие studies5-8 показали, что крепления потенциала во главе бар тесно связана с относительной соотношение области головы, Abrg / Ab, которая определяется как отношение чистой области подшипников голову, Abrg к номинальной бар Ab. Чем больше коэффициент относительной области головы, тем больше растягивающие напряжения, которые могут быть разработаны рядом с головой. Во главе пруткового с меньшей относительной области головы и дополнительно связаны длины также может быть использован. Характерно, что продольных балок, расторгается в совместных пучка колонке глубже. Таким образом, во главе бары с меньшей относительной области головы могут быть использованы при рассмотрении голову отношение компонент плюс связи компонентов сустава. При меньшей относительной области головы, однако, возможность побочных лицо выброса и конкретные дробления во главе должны быть проверены.
В начале 1990-х, Уоллес и др. al.9 провели циклических испытаний загрузки изолированных соединений пучка столбец рассматривается использование во главе баров в высокой сейсмической зоны. Два внешних соединений и три соединения крыши углу были построены с резьбовым или трения сварных главе баров. Уоллес и др. al.9 к выводу, что поведение образцов во главе баров был так хорошо, как, или лучше, чем у аналогичных образцов со стандартной 90-градусной крючки. На основании ограниченных данных, имеющееся испытание, Уоллес и др. al.9 рекомендовал минимальную длину крепления 12db и минимальной относительной соотношение области глава 4. На сегодняшний день, Объединенная ACI-ASCE Комитет 352 доклада, "Рекомендации по Дизайн Луч-Column соединений в монолитных железобетонных конструкций (ACI 352R-02)", 10 принятых рекомендаций researchers3, 4,9, что позволяет применять в главе бары, заканчивающийся в пучке колонки суставов. МСА 352R-02, 10 раздела 4.5.3, отмечает, что любые главе бар ASTM A970 заседании характеристики могут быть использованы в совместных пучка колонку, если его длина встроенной не менее 8дБ, 150 мм (6 дюймов), или 3 / 4 длины для развития крючковатым бар.
Хотя минимальный срок развития во главе бар короче, чем горбатым-бар, бар либо руководители или крючки должны быть расположены в пределах 50 мм (2 дюйма) от задней части только основные, чтобы содействовать лучшему силы Механизм передачи. Встроенный длины, следовательно, должны быть одинаковыми для любой головокружение или подключили баров, но меньше во главе баров большего диаметра могут быть использованы из-за короткой длины развития. Это преимущество может быть использовано для ослабления стали заторов в пучке колонки суставов ..
Совсем недавно Chun др. al.11 испытания соединений пучка столбец с большого диаметра, бары (22, 32 и 36 мм [№ 7, № 10, № 11]) и сравнительно небольшой головой соотношение площади (между 3 и 4), поскольку до tests9 пучка колонки суставов использовали малого диаметра бары (16, 20 и 25 мм [0,63, 0,79 и 1,0 дюйма]) с относительно большой коэффициент глава области между 4,0 и 11,4. Пять внешних и четыре угла крыши совместных образцов были построены во главе с резьбовым баров и испытываться в соответствии с циклической нагрузки до 3,5% коэффициент дрейфа или выше. Исследователи пришли к выводу, что относительное соотношение области головы между 3 и 4 достаточно, чтобы закрепить пучка баров эффективно в рамках внешних соединений пучка колонки. Таким образом, исследования продлил МСА 352R-0210 средства на покрытие несколькими слоями большого диаметра прутков близко расположенных головы.
Предыдущих циклических tests9, 11 во главе баров были проведены на внешних или крыши угол луча колонке суставов без эксцентричности. На практике, эксцентричный пучков часто используются на краю или углу каркаса здания. Лафаве др. al.12 отметил, что эксцентричный соединения были несколько ниже, совместные сильные сдвига по сравнению с аналогичными концентрическими связи в большинстве имеющихся исследований. Известно, что наличие плиты и поперечной балки в разработке совместных может снизить эффект эксцентричного балок, лежащих на краю пучка колонки перекрытия connections.13, 14 В связи с отсутствием плит и балок только на две противоположные грани, однако, угол луча столбца соединения являются более уязвимыми к ухудшению, чем край или внутренних соединений при загрузке землетрясения типа. Использование во главе бары на месте крючковатым баров в эксцентричной суставов пучка колонки на углах здания, следовательно, должны быть оценены из-за возможности побочных лицо фонтан на головы близких к свободной поверхности. Экспериментальное исследование было проведено с целью оценки циклической реакции концентрической и эксцентрической пучка столбцов соединения с различными способами крепления.
Параметры соединения были предназначены для удовлетворения потребностей в рамках специальных момент в высокой сейсмической зоны. Эта статья также оценивает эффективность пучка столбцов соединения с различными способами крепления в соответствии с МСА 374.1-05,15 котором обсуждаются критерии приемлемости момент кадров на основе структурного тестирования ..
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Нет доступных данных показывает, что существуют во главе баров можно безопасно использовать в эксцентричной суставов пучка колонки. Циклические испытания загрузки внешних соединений пучка колонки с концентрической или эксцентрической пучков проводились с целью оценки использования механических устройств крепления вместо стандартной 90-градусной крючки продольных балок, балки. Результаты испытаний показывают, что эксцентричный суставов пучка колонки с механическим креплением имеют удовлетворительные результаты в отношении современной сейсмической дизайна. Эта статья также представляет новаторский механизм двойного механического крепления для продольных балок пучка в суставах. Двойная конструкция крепления улучшить циклической реакции пучка колонки суставов значительно.
Экспериментальная программа
В статье приведены результаты шести внешнего пучка колонки совместных образцов с различными способами крепления. Первичного переменных тестов методов крепления из продольных балок, балки и эксцентриситет между пучком и центральные колонки. На рисунке 3 показана назначения и укрепления детали для опытных образцов. Первые пару совместных образцов (W0 и W150), который был выбран из пяти образцов, испытанных Ли и Ко, 16 используются стандартные 90-градусной крючки для крепления бар пучка. Следующие две пары совместных образцов (W0-М1 и W150-M1, M2-W0 и W150-M2), используемые screwdeformed баров с механическими устройствами крепления на месте крючковатым баров в суставах. Как показано на рис. 4, screwdeformed бар арматурного проката с закатанными по ребрам которые располагаются на расстоянии, как резьбы. Таким образом, муфта стали на якорь головка может быть привинчен бар, фланец гайки. Смолы или nonshrink высокопрочного раствора залито в стальной муфты или якорный голову, чтобы не свободные состоянии.
Как показано на рис. 3, первый символ обозначение образца, W, представляет обрамление западе пучка в суставе. Последующие цифры (0 или 150) обозначим эксцентриситет между пучком и центральные колонки в мм. Северо лица пучка и колонны флеш, эксцентриситет составляет 150 мм (5,9 дюйма), таким образом, возможность возникновения побочных лицу выброс во главе баров увеличилось. Наконец, обозначение образца-М1-M2 или обозначает, что каждый луч планка одинарные или двойные механические устройства в рамках совместного соответственно. В общем, опытные образцы были обычными укрепления детали, за исключением использования механических креплений.
параметры подключения дизайн
ACI-352R-0210 рекомендации определить тип 1 и тип 2 соединения, по существу nonseismic и сейсмических дизайн, соответственно. Рамки данной статье рассматриваются 2 типа соединения для специальных кадров момент. Для внешней связи пучка колонки МСА 352R-0210 охватывает четыре основных проектных параметров, а именно:
1. Для получения изгиба движущиеся в пучках, а не колонны, на изгиб сильные стороны балок и колонн в разработке совместных должны удовлетворять
... (1)
где SMnb и SMnc представляют собой сумму номинальной изгиб сильные балок и колонн, соответственно, оцениваются в лицо сустава. Пучка движущиеся механизм гораздо предпочтительнее для каркасов зданий сопротивление землетрясения сил.
2. Для предотвращения совместного разрушение при сдвиге до пучка шарнирное крепление, прочность на сдвиг Vn вычисляется по горизонтальной плоскости в рамках совместного должны удовлетворять
FVN = F? f'cbjhc = Ву (2)
где / является фактором силы снижение 0,85 и? является номинальным совместных напряжение сдвига 1,0 МПа (12 фунтов на квадратный дюйм) на углу, interstory соединения пучка колонки. Для внешних совместных без плиты, дизайн силу сдвига может быть оценен Ву = 1.25fyAs - Vcol, где вероятно сверхпрочности из 1.25fy характерно для 2 типа соединения с использованием ASTM A706 или эквивалент подкрепления.
Последствия пропорции колонны и совместные эксцентриситета рассматриваются ограничения или снижения эффективной совместной ширины, как это определено
... (3)
где суммирование термин применяется по обе стороны совместной где столбец края выходит за пределы края пучка, а наклон 0,3 м, когда эксцентриситет пучка и центральные колонки больше, чем до н.э. / 8, в противном случае 0,5 м.
3. Для управления совместным ухудшение во время погрузки и перемещения землетрясения требования, указанные суммы поперечной арматуры должна быть предоставлена в рамках совместной. Для связали столбец с прямоугольной обручи и шпал, общая площадь crosssectional в каждом направлении поперечной арматуры в рамках совместной должна быть как минимум равна
... (4)
но не менее 0.09sb''с f'c / Фейт.
4. Минимальная длина развития из продольных балок, балка со стандартными крючками на якоре в совместном определяется
... (5)
в то время как минимальная длина развития во главе баров 0.75ldh, 352.
Критические секции для развития продольных балок пучка должно быть принято на внешней границе только основные 2 типа соединений, определенные в МСА 352R-02, 10 раздела 4.5.1. Либо бар руководителей или крючки должны быть расположены в пределах 50 мм (2 дюйма) от задней части только основные, на котором главы или крюки могут быть интегрированы в диагональной стойки. На практике, бары пучка должна быть расширена с учетом совместной насколько это возможно.
Положения написано в МСА 318-081 для развития крючковатым или главе баров, несколько отличаются от МСА 352R-02,10 Критические секции для развития продольных балок пучка может быть принято на луч-столбец лица, а минимальная длина развития крючковатым пучка бар на якоре в совместном могут быть определены следующие ACI 318-081, раздел 21.7.5.1
... (6)
Возглавлял баров которые не упомянуты в главе 21 МСА 318-081 кадров для специальных момент, но и новые положения, касающиеся развития во главе деформированных баров напряженности можно найти в разделе ACI 318-08,1 12,6. Основываясь на имеющихся монотонной испытаний загрузки ,5-7 ACI Комитет 318 пишет, что минимальная длина развития во главе бар, измеренной от критического сечения с подшипником лицо головы, определяется путем
... (7)
для главе деформированных баров удовлетворяющих: (а) указанного ф из 420 МПа (60 KSI) или ниже; (б) бар размер 36 мм (№ 11) или меньше (C) normalweight бетона; (D) относительно соотношения области головы Abrg / Ab из 4 или более; (е) минимальное свободное крышка 2 дБ на каждом баре, и (е) минимальное свободное расстояние от 4 дБ между стойками.
Длина LDT, 318 длиннее (более консервативный), чем 0.75ldh, 352, даже несмотря на влияние нагрузки откат не рассматривается в МСА 318-08,1 Раздел 12,6. В любом случае, вышеупомянутые длины развития не должна быть меньше большей из 8дБ или 150 мм (6 дюймов).
Образцы дизайна и укрепления подробнее
Эта экспериментальная программа была создана с использованием конкретных прочности на сжатие 30 МПа (4,35 КСИ) и указанный предел текучести 420 МПа (60,9 KSI) для арматурной стали. Два размера подкрепления заседании ASTM A706 требования были использованы для продольной и поперечной арматуры. Образцы W0 и W150 использовать традиционные деформированных баров со стандартной 90-градусной крючки в рамках совместного, в то время как другие четыре образцов использовали винт-деформированного баров с механическими приспособлениями для крепления пучка баров. Поперечная арматура использовать последовательное свойства для всех образцов.
Таблица 1 показывает, свойств материала измеряется на дату тестирования и параметры соединения дизайна в связи с рекомендациями МСА 352R-02,10 изгиб движущиеся в потоке ожидалось, потому что изгиб соотношения сил г-н значительно выше, чем заданное значение 1,2. Таким образом, спрос на совместной поперечной силы Ву преобладали вероятным момент мощность пучка, который сечением 300 х 450 мм (12 х 18 дюймов), и четыре D22 (№ 7) продольных балок ( стали отношение 1,29%) на верхней и нижней (рис. 3). Относительная области головы отношение Abrg / Ab составила 5,14 для D22 (№ 7) продольных балок, расторгается в суставах.
Значения Ву в таблице 1 были рассчитаны на основе 1.25fy (измерений) и внутреннее плечо рычага 0.875d в пучке. Из-за эксцентричной балки, номинальная совместных возможностей сдвига эксцентричный суставов пучка колонки были меньше, чем концентрические суставов. Таким образом, совместное сдвига спроса на мощности отношений эксцентричного соединений были выше, чем у концентрических суставов. Примечательно, что все совместные сдвига спроса на мощности отношения были ниже 1,0, как показано в таблице 1. Совместного потенциала должно быть достаточно для развития прилегающих шарнирное крепление балки.
Для удовлетворения минимальных требований поперечной арматуры в совместных и прилегающих конца колонки, D10 (№ 3) обручи с сейсмическими шпал на расстояние 100 мм (4 дюйма) были представлены по всей колонки (рис. 3). Как показано в таблице 1, объем предоставляемых поперечной арматуры был близок к требованиям приведены в формуле. (4) по обеим N-S или E-W направлениях. Таким образом, совместное считается codecompliant поддерживать загрузку землетрясения и неупругих откат перемещения.
В этой экспериментальной программы, как во главе и подключили баров были продлены в суставах, насколько это возможно, с общей протяженностью в 330 заливки мм (13 дюйма), или 14.9db был использован для всех образцов, в результате чего 70 мм (2,8 в .) заднюю панель за пределами края головы или крючками. Для крючковатым баров в опытных образцах, это встроенный длина 14.9db был меньше, чем длина развития 16.7db определяется по формуле. (5) плюс покрова, но несколько больше, чем длина развития 14.2db определяется по формуле. (6). Для других образцов, встроенный длина главе бар измеряется от колонны лицом к лицу отношение главы составляла 14.5db, который был близок к развитию длина 14.7db в МСА 318-081 (формула (7 )), но больше, чем длина 12.8db в МСА 352R-02.10
Все продольных балок пучка близко расположенных на centerto-центр шагом 2.2db, а наружный диаметр механическое устройство было 2.48db. Как показано на рис. 4, шатаясь головы используется для предотвращения дублирования якорь головы. Следует отметить, что измерение боковой крышки с севера, лицом к краю крайней баров пучка только 3dB для эксцентричного пучка колонки совместных образцов. Во главе баров, однако, не ограниченную дополнительную поперечную арматуру для фасад, обращенный к выбросу провал.
Проверка настройки и погрузка процедуры
После ранних экспериментальных program16 эксцентричного суставов пучка колонки, тех же рамках тестирования был использован для образцов с механическим креплением. Каждый Т-образный один конец совместной образец был повернут на 90 градусов для облегчения тестовой системе, как показано на рис. 5. Колонке просто поддерживает, и опорой на сильные пол четыре одномерных роликов. Эта мера была использована для моделирования contraflection точки нулевого момента, как колонна была подвергнута к боковым нагрузкам, а также удержать колонке на скручивание о столбце оси. Перед нанесением боковая сила, с ручным управлением осевой нагрузки с 0.1Agf было приложено вдоль оси столба во время тестирования. Перемещения контролируемых привода применяется боковое усилие на оси пучка с использованием предварительно определенного процедура, состоящая из трех полностью отменил циклов постепенно увеличивая дрейфа соотношения (0,25, 0,50, 0,75, 1,0, 1,5, 2, 3, 4, 5, 6, 7 , а 8%). Предопределило цель перемещения пучка на чаевые,
... (8)
Заметим, что соотношение положительных дрейфа соответствует перемещению пучка отзыв права на рис. 5, что привело к положительным изгибающий момент в колонке лицо.
Использование метода тестирования рекомендовал МСА 374.1-05,15 исходного соотношения дрейфа должна быть в пределах упругих деформаций. Последующие отношения дрейфа должна быть между 1,25 и 1,50 раза предыдущих отношение сноса и тестирования должны по-прежнему 3,5% дрейфа отношение. Процедура загрузки в этой экспериментальной программы, относительно тяжелые по отношению к ACI 374.1-05.15 представил Испытания продолжались до 8% дрейфа соотношение для наблюдения отказов. Выполнение испытания образцы должны быть оценены до 4% дрейфа, однако, поскольку дрейф отношение 4 или 5% слишком велик для хорошо продуманных момент кадров. Рисунок 5 также показывает типичный аппаратуры, установленной на испытательном образце. Одна пара перемещения преобразователей для измерения деформации сдвига на северной стороне сустава, а еще две пары перемещения преобразователей были использованы для измерения пучка пластического шарнира (PH) вращения и вращения от скольжения пучка бар и выход проникновения. Кроме того, электрическое сопротивление тензодатчиков при арматуры на ключевых позициях и были использованы для мониторинга деформации истории арматура ..
ОЦЕНКА циклических ОТВЕТ LOADING
Циклические ответ погрузки и прогрессирования повреждения образцов W0 и W150 был представлен Ли и Ko.16 исполнении четырех экземпляров с механическим креплением вычисляется по отношению к этому образцов W0 и W150, которые называются в качестве базы образцов в этом бумаги.
Целом ответ нагрузки перемещения
Все шесть образцов разработала предполагаемый движущиеся пучка и вели себя в пластичных соответствии с сейсмической целей дизайна. Рисунок 6 приведены результаты измерений боковой петли нагрузки перемещения и окончательного моделей ущерба для опытных образцов. Боковые нагрузки P была нормирована к номинальной бокового сопротивления Р определяется по измеренным свойств материалов и анализ совместимости деформации на изгиб сечения пучка на колонну лицо. Как показано на рис. 6, бокового смещения был преобразован в дрейф отношений по формуле. (8). До 4% дрейф уровня, опытные образцы были аналогичные жесткость и прочность, поскольку ожидаемые пучка движущиеся доминировали loaddisplacement ответ. После достижения максимальной нагрузки на 4% уровень дрейфа или больше, нагрузка-смещение петли показали, щипал за счет скольжения пучка бар от и совместных сдвига бедствия. Ответ образцов W0-M2 и M2-W150 показывает относительно более пластичности и меньше щипать за вклад двойного механического устройства на каждом баре пучка ..
Как отметил Ли и Ko16 для образцов W0 и W150, ущерб прогрессии началось с пучком изгиб уступая последуют совместные трещин, отслаивание колонны бетона, дробление совместных диагональной стойки, и в конечном итоге расширение и деформация сустава . Это можно наблюдать на рис. 6, что значительные повреждения суставов образцов W0 и W150 после 5% дрейфа соответствует значительное ухудшение грузоподъемностью от первого до третьего цикла 5% дрейфа отношение. Ущерба прогрессии Образцы W0-М1 и W150-M1, соответственно, были очень похожи на тех W0 и W150, за исключением pushout бетона на восток лицом колонки. Механизмов разрушения образцов W0-М1 и W150-М1 полной потере связи по главе баров в совместных и последующего дробления совместных диагональные распорки в течение 5% циклов дрейфа. Как показано на рис. 6, грузоподъемность Образцы W0-М1 и W150-М1 деградировавших от первого до третьего цикла 5 коэффициент дрейфа% и последующие петли стал очень осунулось.
Следует отметить, что образцы, W0-М1 и W150-М1 имели меньшие силы деградации в пост-пик диапазон, чем образцы W0 и W150, соответственно. Использование одного механического устройства на месте 90-градусной крюк в результате совместных, по крайней мере эквивалентные или несколько более высокую производительность при большой откат перемещения ..
Применение двойных механических устройств изменили механизм разрушения и дальнейшего совершенствования циклического ответ образцов. Как показано на рис. 6, pushout бетона на восток лицом столбце не появится в конце испытания на образцы W0-M2 и M2-W150. Совершенно очевидно, что двойные механические устройства очень эффективны для пучка барах подвергаются циклического нагружения. Наиболее глубокие корни механические устройства для разработки эффективных баров в напряжении, но не может быть столь же эффективным, поскольку при сжатии бетона за голову слабый. Промежуточных механических устройство было обнаружено для эффективной передачи сжатия пучка бара в совместных диагональная распорка. Таким образом, pushout бетона на восток лицом колонки могут быть предотвращены. В результате, образцами W0-M2 может в полной мере развивать PH пучка с минимальными повреждения суставов, в то время образцов W150-M2 были более заметны повреждения суставов на востоке и северной стороне колонки благодаря совместным эксцентричности. Тем не менее, сопротивление обоих образцов была сохранена до 7 или 8% дрейфа, что более чем достаточно для сейсмических проектирование зданий ..
Экспериментальные совместных напряжений сдвига
Потому что все опытные образцы прошли движущиеся пучка, измеренные максимальное сопротивление Pmax превысил их номинальные сопротивления Р, как показано на рис. 6 и в таблице 2. Экспериментальных совместных максимальной силы сдвига Vj, макс были рассчитаны на основе Pmax, предположив, внутренними плечо рычага 0.875d в пучке разделе. При разделе VI, макс путем сдвига области с разными определениями эффективной совместной ширины, как указано в таблице 2, введенных совместных напряжений сдвига были все ниже границы 1,0 МПа (12 фунтов на квадратный дюйм), установленная МСА 352R-0210 для соединений, не только на противоположных гранях.
Можно ожидать, что чем больше введенных совместных напряжения сдвига получены с помощью эффективных совместных области, бедных сейсмические характеристики такого соединения. Данные на рис. 6 показывают, что циклические ответы загрузки эксцентричный образцы были очень похожи на те концентрических образцов в течение 4 или 5% дрейф, но окончательный ущерб на север (флеш) лицом эксцентричный образцов, очевидно, больше, чем концентрические образцов. Малой ущерба концентрических образцов было обусловлено, что для эффективного совместного участия в ширину сопротивления сдвигу был меньше, чем до н.э. ширина колонки. Ширина сильно поврежденных бетона в концентрических суставов примерно (BB до н.э.) / 2, который является основным определением Ъ использовать МСА 352R-0210 для концентрических соединений. Таким образом, экспериментальные напряжений сдвига определяется с использованием Ъ = (BB до н.э.) / 2 для концентрических образцы могут быть приняты в качестве базовых, и те, для эксцентричного образцы должны быть несколько выше. Таблица 2 показывает, однако, что основные определения Ъ = (BB до н.э.) / 2 не был консервативным эксцентричный образцов и определение Ъ = BB 0.3hc / 2 был консервативным.
Согласно формуле. (3), эффективной совместной ширина эксцентричный образцов должны быть определены по определению Ъ = BB Smhc / 2, где склон м снижен с 0,5 до 0,3, поскольку эксцентриситет больше, чем до н.э. / 8. Игнорирование этого ограничения и полагая Ъ = BB 0.5hc / 2, разница в совместных экспериментальных касательных напряжений между концентрической и эксцентрической образцов становится более рациональной (табл. 2) ..
Предыдущие researchers12-14 рекомендуется простое определение Ъ = (BB до н.э.) / 2 могут быть использованы для разработки эксцентричный соединения пучка колонки, хотя она также не консервативным имеющиеся экспериментальные результаты эксцентричного соединение без плиты. Простое определение Ъ = (BB до н.э.) / 2, однако, может быть нереальным для узкого пучка в разработке широкой колонке с большим эксцентриситетом, как и эксцентричный образцов обсуждается в этой статье.
Оценка эффективности на ограничение дрейфа отношение
В таблице 3 приведены результаты тестов для сравнения с принятием критериев ACI 374.1-05.15 Для принятия, результаты испытаний на третий полный цикл к предельному дрейфа коэффициент не менее 3,5%, должна удовлетворять следующим критериям: 1) силы деградации не должны быть больше, чем 1 / 4 от максимального сопротивления нагрузки в том же направлении нагрузки; 2) относительный коэффициент диссипации энергии должно быть не менее чем 1 / 8 и 3) секущая жесткость между дрейфа соотношения - 1 / 10 и 1 / 10 предельного дрейфа соотношение должно быть не менее чем 0,05 раза начальная жесткость получил от первого цикла.
В этой экспериментальной программы, консервативные предельных дрейфа отношение 4% считается в связи с отсутствием в 3,5% циклов дрейфа. Таким образом, характеристики третий цикл 4% дрейфа соотношение для испытания образцов приведены в таблице 3. Использование ACI 374.1-0515 критериев, все образцы имели удовлетворительные результаты, за исключением образцов W150, который только что приемлемый уровень производительности. По отношению ко всем критериям, это можно наблюдать в таблице 3, что производительность эксцентричный совместных пучка колонки с механическим креплением было лучше, чем эксцентричный совместных пучка колонки со стандартной 90-градусной крючки. Сравнение результатов тестирования с ACI 374.1-0515 критериев показывает, что применение механических устройств на месте крючки могут улучшить сейсмических поведение эксцентричным связи пучка колонки.
Рисунок 7 сравнивает средний рассеиваемая энергия каждые три петли на каждом уровне дрейфа цели. Концентрируя внимание на потенциал диссипации энергии до предельного соотношения дрейфа 4%, пучок колонки суставов с механическими креплениями осуществляется так хорошо, как, или даже лучше, чем те соединения с 90-градусной крючки. Рисунок 7 следует, что использование одного механического устройства на месте 90-градусной крючок достаточно хорошо для дрейфа соотношении 4%. Применение двойных механических устройств дальнейшему повышению потенциала диссипации энергии до нереальных уровне дрейфа 7%. Тем не менее, этот инновационный детализации двойные механические устройства может быть один из возможных вариантов для улучшения циклическое поведение загрузки главе баров. Дальнейшие испытания для улучшения производительности связи пучка баров, проходящей через внутренний соединений с двойными механических устройств находятся под следствием Ли и др. al.17 Изготовление двойных механические устройства легко screwdeformed баров. Удвоение затрат механических устройств, возможно, единственный недостаток.
Дрифт взносов
Внешних приборов этой экспериментальной программы измеряется основные компоненты дрейфа, показаны на рис. 8. Три компоненты дрейфа были: 1) вращение от скольжения пучка бар и выход проникновения на конец пучка, 2) вращения в зоне ожидаемого PH пучка в рамках эффективной глубины пучка, и 3) деформации сдвига, измеренные на северной стороне сустава. Другие компоненты дрейфа, таких как прочность на изгиб и упругие деформации сдвига в пучке и колонны были незначительными и не имеет отношения к этой экспериментальной программы.
Как показано на рис. 9, вращения от скольжения пучка бар и выход проникновения в наибольшей степени способствовал общий дрейф в течение трех эксцентричных соединений. На 4% дрейфа, вклад пучка скольжения бар и выход проникновение составляло примерно 40 к 45% от общего угла сноса, в то время как вращения пучка PH составляет примерно 30% от общего угла сноса. Помимо этого дрейфа уровне Образцы W150 и W150-M1, процентов пучка скольжения бар и выход проникновения быстро растет и вращения пучка PH уменьшить одновременно. Эти показания соответствуют ущерб замечания как образцы W150 и W150-M1. Как совместных деградировали из-за дробления совместные конкретные инициативы на уровне 5% дрейфа пучка баров потеряли связь переводы на растяжение и сжатие. Это привело к большой деформации скольжения в рамках совместных и обширные pushout крекинга за соединение. Следовательно, большая часть была сосредоточена вращения между торцом колонны и пучка конца. Совместные деформации сдвига на рис. 9 были измерены на северной стороне (эксцентричный сторона) сустава.
Для образца W150-M2 на 5 или 6% дрейфа, вклад пучка скольжения бар и выход проникновения была ниже 50%, а вращения пучка PH остался на 30% от общего угла сноса. Очевидно, что совместные сохранить целостность его поддерживать завершить формирование пучка прилегающих PH до 6% дрейфа. Кажется, что промежуточное механическое устройство было эффективным не только для передачи силы сжатия пучка бар, а также для снижения скольжения и выхода проникновения пучка бар в напряжении. Скольжения пучка бар, выход проникновения и PH компонентов Образцы W0, W0-M1, и W0-M2 составляли, соответственно, подобные показанным на рис. 9. Сдвиговой компоненты деформации, измеренной по совместной лицом Образцы W0, W0-M1, и W0-M2, однако, была минимальной из-за расстояния между лучом и колонки лица.
ОЦЕНКА Анкориджа ПОТЕНЦИАЛ
Анкоридж поведение
Штаммы по одной нижней пучка бар, прилегающих к северной стороне (сторона эксцентричного) были измерены и превращается в растягивающие напряжения в часы пик соотношения дрейфа, предполагая, упругопластических stressstrain отношений. Рисунок 10 сравнивает бар растягивающие напряжения FS1 измеряется в колонке лицо и FS2 оцениваются по 0.5hc вдоль луча бар в колонку. Измеренные значения деформации показать, что все пучком баров были надлежащим образом закреплены достижения предела текучести в дрейф отношение 1,5% или более. Перед бар дали на колонну лица, показания деформации показали, что 50% бар растяжения была передана правдами и глава отношение компонент плюс некоторые связь прямая доля в спину 0.5hc, а остальная была передана связи компонент прямолинейном участке в передней 0.5hc. После бар дали на колонну лицо, связи компонента в передней 0.5hc ухудшилось, и скрылся на 4% дрейфа уровне, за исключением образцов W0-M2 и M2-W150. Это показывает, что образцы W0 и W150, а также W0-М1 и W150-М1 претерпела значительное ухудшение связи по прямой часть пучка бар из-за соседних PH пучка.
Деформации истории Образцы W150-M1 и M2-W150 сравниваются на рис. 11. Тензометрических был прикреплен на 0.5hc вдоль луча бар в колонку. Деформации истории пучка бар с одной механическое устройство с образцами W150-М1 был очень похож, что и крючковатым бар с образцами W150, как сообщил Ли и Ko.16 показания деформации для образцов W150-М1 остается упругой в 3% дрейфа циклов, но пошел в уступая плато, в первом цикле на 4% дрейфа. В связи с выходом проникновения и связь ухудшения shearresisting механизмов изменилась и совместные возможности сдвига уменьшается по мере дрейфа соотношение увеличилось. Деградации совместного потенциала сдвиг может быть отложено, если хорошая связь поддерживается по таможенном длина пучка баров. Как показано на рис. 11, показания деформации для пучка бар с двумя механическими устройствами с образцами W150-M2 остается упругой до калибровочных была повреждена в первый цикл 5% дрейфа. Очевидно, что использование промежуточных механических устройств расширения связей условие, при циклической нагрузке и задержки выхода проникновения вдоль луча баров в суставе.
Это усовершенствование привело образцами W0-M2 и M2-W150, поддержка совместных сил сдвига до 8% дрейфа соотношении с ограниченной повреждения суставов (рис. 6) ..
С другой стороны, боковую крышку северо баров пучка лицо было только 3dB для образцов W150-M1 и M2-W150. Ожидается фасад, обращенный к выбросу неудачи, однако, не наблюдалось во время тестирования. При условии совместных обручи и шпалы, по-видимому эффективной в сдерживании главе баров. Раздел 4.5.3.3 МСА 352R-0210 относится к предварительного суставов колена проверен Уоллес и др. al.9 и консервативно рекомендует предоставление некоторых U-формы для сдерживания укрепления во главе баров, прилегающих к свободной лицо. Примечательно, что верхний слой пучка баров, прилегающих к свободной лицо в коленном суставе. Для суставов эксцентричный пучка колонки с непрерывным колонке, только один из верхней или нижней баров луч примыкает к эксцентричным совместных лицо. Фасад, обращенный к выбросу из строя одного из глав не приводит к потере крепления всех во главе баров. Таким образом, дополнительное армирование запретительных может быть излишним.
Сравнение результатов тестирования с модели, сочетающей облигаций и руководитель подшипников
Томпсон и др. al.8 рассмотрены многочисленные результаты испытаний во главе баров и предложил изысканные модели для определения возможности крепления главе баров сочетание несущих голову и связи. Следующих уравнений, основанный на research4-8 в Университете штата Техас в Остине могут быть приняты для представления государственных искусства во главе бар на якорь. Во-первых, закрепление возможности предоставляемые голову подшипников может быть оценена
... (9)
где N5% равна 0,7 на 5% fractile значение для конструкторских целей. Без N5% термин, формула. (9) оценивает среднее качестве главы подшипника.
Для механических устройств, применяемых на рис. 4, относительная области головы отношение Abrg / Ab равна 5,14 и минимальный размер покрытия ЦБ равна 1 / 2 центра к центру расстояние баров в стадии разработки. Радиальные Томпсон и др. al.8 рекомендовал В связи с непрерывным столбца, как показано на рис. 3, с2 значение гораздо больше, чем ЦБ. Таким образом, Подставляя отказ от параметров, кроме N5% срок в уравнение. (9), предсказал потенциала голову ношение во главе бар был 0.65fy и 0.76fy для образцов W0-М1 и W150-M1, соответственно.
Во-вторых, Томпсон и др. al.8 предлагается бар напряжения, поступающие из связи рассчитывается соотношение имеющихся связанных длина ла на развитие длина LD для прямых деформированных баров напряженности, при условии, что распределение напряжений бар линейна LD. Томпсон и др. al.8 наблюдается определенное ухудшение связи, когда компонент голову подшипников достигнута пиковая производительность в их испытания во главе баров. Таким образом,
... (10)
Развития длина LD = 46 дБ определяли с помощью ACI 318-08,1 Раздел 12,1 для панелей, используемых в опытных образцов. Дополнительных связанных длина главе баров в спину 0.5hc равна 74 мм (2,9 дюйма) или 3.3db (рис. 4). Подставляя LD = 46 дБ и Ла = 3.3db в уравнение. (10), бар стресса способствовало связанных с этой длины только 0.02fy.
Наконец, суммирование возможностей голову подшипников и облигаций объемом от кабального длины в спину 0.5hc колебался между 0.67fy и 0.78fy для образцов W0-М1 и W150-M1, соответственно, но измерять напряжение FS2 1.0fy достигнуты во всех испытания образцов (рис. 10). Сделан вывод о том, что уравнение. (9) недооценивает потенциал голову подшипников для близко расположенных во главе панелей, используемых в этой экспериментальной программы. Это связано с тем, что чем меньше CB = 1.1db, а половина центра к центру расстояние между стойками показано на рис. 4, является консервативным предположением рекомендовал Томпсон и др. al.8 за счет отсутствия имеющихся данных испытаний для крепления потенциала во главе нескольких баров.
В самом деле, нижняя граница кучево-дождевые облака, использовавшийся в предыдущих tests5-7 по главе баров для получения модели головы подшипника 2.5db. Это нижний предел также внесены в ACI 318-08,1 Раздел 12.6.1, как ограничение на использование уравнения длина развития: (а) минимальное свободное покрытие во главе бар не должна быть меньше 2 дБ, и (б) четкое расстояние между главе баров не должна быть меньше 4 дБ. Испытания образцов на рис. 4 не отвечают последним ограничением, но продемонстрировать достаточный потенциал крепления на ошеломляющие головы. Главы из продольных балок пучка вписываться в столбце ядро, которое ограничивается боковыми арматуры и колонки осевой нагрузки. Оба они помогали крепления главе баров внешних соединений пучка колонки. Эти параметры, однако, не были рассмотрены в имеющихся моделей и кодов. Дополнительные испытания по использованию дифференцированных во главе баров и несколько уровней во главе баров, рекомендуется уточнить модель для своего развития.
ВЫВОДЫ
На основании результатов этой экспериментальной программы, следующие выводы:
1. Использование единой механическое устройство крепления на месте 90-градусной крючок, оканчивающиеся в результате совместных эквивалентную или лучшую производительность при больших неупругих откат перемещения. Сравнение результатов тестирования с принятием критериев, приведенных в ACI 374.1-0515 указано, что использование механических креплений в месте крепления крючковатым это целесообразно, или еще лучше;
2. Прикрепление двойное механическое крепление устройств на каждую чашку весов бар в рамках совместного может повысить крепления и дальнейшему совершенствованию циклическое поведение пучка колонки соединений. Экспериментальные данные показали, что двойные механические устройства может помешать pushout на задней части сустава и снижение урожайности проникновения и связь ухудшения ситуации вдоль пучка бара в суставе. Таким образом, деградация потенциальных возможностей совместных сдвига может быть отложено после предельного дрейфа отношение 4%;
3. Для представил эксцентричный пучка колонки совместных образцов, оценку совместных экспериментальных касательных напряжений показали, что определение Ъ = (BB до н.э.) / 2 для вычисления сдвига области совместной не была консервативной, в то время МСА 352R-0210 эффективной ширина шва был консервативным и могут быть дополнительно расширены;
4. Фасад, обращенный к выбросу отказа не наблюдалось при испытаниях эксцентричный суставов пучка колонки с механическим креплением, хотя было только 3dB боковой крышки для экстремальных главе бар без каких-либо дополнительных сдерживающих стремена, и
5. Доступные модели подшипников голову, полученных от монотонного испытаний загрузки главе баров недооценивает возможности крепления близко расположенных во главе панелей, используемых в этой циклических испытаний нагрузки. Сделан вывод, что минимальное свободное расстояние от 4 дБ между главе бары могут быть дополнительно сокращены продольных балок пучка прекращается в течение непрерывного столбца. Из-за ограниченного числа результатов испытаний, дальнейшее изучение одного или нескольких слоев близко расположенных во главе баров рекомендуется.
Авторы
Авторы выражают благодарность Национального научного совета Тайваня для финансирования этого проекта (№ 94 СНБ-2211-E-224 -014). Фу Шэн ООО в Тайвань также признал за предоставление винт-деформированного баров и механические устройства крепления.
Нотация
Ab = номинальный бар, мм2 (in.2)
Abrg = площадь нетто ношение во главе бар, общая площадь головы минус бар, мм2 (in.2)
Ах = площадь поперечного сечения колонны ядра, измеряется с краями обручи, мм2 (in.2)
Ag = Общая площадь секции колонны, мм2 (in.2)
Как = площадь продольной арматуры, напряженность в сечению пучка, мм2 (in.2)
Аш = общая площадь поперечного сечения поперечной арматуры (в том числе шпал) в интервал с и перпендикулярно к колонке основной размер b''c, мм2 (in.2)
BB = ширины пучка, мм (дюймы)
BC = ширина колонки поперечных к направлению сдвига, мм (дюймы)
b''c = размер столбца ядра, измеряется с краями обручи, мм (дюймы)
Ъ = эффективная ширина шва поперек направления совместной сдвига, мм (дюймы)
с2 = минимальный размер покрытия, измеренная в направлении, перпендикулярном к ЦБ, мм (дюймы)
CB = относительный размер покрытия бетона, меньшего из: (а) расстояние от бара до ближайшего центра свободной поверхности, и (б) половину центра tocenter расстояние между стойками, мм (дюймы)
D = эффективная глубина сечения пучка, мм (дюймы)
DB = номинальным диаметром бар, мм (дюймы)
f'c = прочность бетона на сжатие, МПа (фунтов на квадратный дюйм)
fs1 = измеряется бар растяжения пучка в колонке интерфейс, МПа (фунтов на квадратный дюйм)
FS2 = измеренная бар растяжения на 0.5hc вдоль бара в совместных, МПа (фунтов на квадратный дюйм)
фс, связь = бар стресс предоставляемый связи, МПа (фунтов на квадратный дюйм)
фс, глава = бар стресса при условии глава подшипников, МПа (фунтов на квадратный дюйм)
фу = предел прочности арматуры, МПа (фунтов на квадратный дюйм)
ф = текучести продольной арматуры, МПа (фунтов на квадратный дюйм)
Фейт = предел текучести поперечной арматуры, МПа (фунтов на квадратный дюйм)
HC = параллельные колонки глубину направления совместной сдвига, мм (дюймы)
Lb = расстояние по вертикали из колонки лицом к привод оси, 1950 мм (76,8 дюйма)
Lc = горизонтальное расстояние между роликом поддерживает в столбце заканчивается, 2700 мм (106,3 дюйма)
а = дополнительную длину крепления, мм (дюймы)
ЛД развития длина прямой пруткового при растяжении, мм (дюймы)
ЛДГ = минимальная длина развития крючковатым бар, мм (дюймы)
LDT = минимальная длина развития во главе бар, мм (дюймы)
МНБ = номинальная сила изгиба пучка в разработке совместных, кН-м (р-KIPS)
MNC = номинальная сила изгиба колонны в разработке совместных, кН-м (р-KIPS)
Г-н = столбец к пучка изгибных соотношение сил
м = склона для определения эффективной ширины совместных
N5% = 5% fractile коэффициент
Pmax = максимальное боковое сопротивление испытываемого образца, кН (KIPS)
Р = МНБ / LB, номинальная бокового сопротивления испытываемого образца, кН (KIPS)
Vcol = столбец сдвига рассчитывается исходя из возможных момент луча в колонке лицо, кН (KIPS)
Vj, макс = максимум совместных экспериментальных силы сдвига, рассчитанная на основе Pmax, кН (KIPS)
Vn = номинальная прочность на сдвиг совместных, кН (KIPS)
Ву = дизайн поперечная сила, действующая на горизонтальной плоскости в пределах совместной, кН (KIPS)
Ссылки
1. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-08) и Комментарии" Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2008, 465 с.
2. Гали, А., Youakim, SA ", во главе Коты в бетоне: современное состояние", ACI Структурные Journal, В. 102, № 5, сентябрь-октябрь 2005, с. 657-667.
3. Райт, JL, и МакКейб, SL, "Длина развития и Анкоридж поведение возглавляемой арматура," SM Доклад № 44, зданий и сооружений, материалов, Университет штата Канзас, научно-исследовательский центр, Лоуренс, KS, сентябрь 1997, 147 с.
4. DeVries РА; Jirsa, JO, а Bashandy, T., "Анкоридж потенциала в бетон Возглавлял Укрепление с мелкой Embedments", ACI Структурные Journal, V. 96, № 5, сентябрь-октябрь 1999, с. 522-530.
5. Томпсон, М. К.; Ziehl, МДж; Jirsa, JO, и Брин, JE, "ССТ узлов привязанных к возглавляемой Bars-Часть 1: Поведение узлов", ACI Структурные Journal, В. 102, № 6, ноябрь-декабрь 2005, с. 808-815.
6. Томпсон, М. К.; Jirsa, JO, и Брин, JE, "ССТ узлов привязанных к возглавляемой Bars-Часть 2: Создание узлов", ACI Структурные Journal, В. 103, № 1, январь-февраль 2006, с. 65-73.
7. Томпсон, М. К.; Ледесма, A.; Jirsa, JO, и Брин, JE, "Lap сращивания привязанных к возглавляемой бары," Структурные ACI Journal, В. 103, № 2, март-апрель 2006, с. 271-279.
8. Томпсон, М. К.; Jirsa, JO, и Брин, JE, "Поведение и потенциал возглавляемой усиление", ACI Структурные Journal, В. 103, № 4, июль-август 2006, с. 522-530.
9. Уоллес, JW; Макконнелл, SW; Gupta, P.; и Кот, PA, "Использование Возглавлял Усиление в луч-Column шарниры, подвергнутого сейсмических нагрузок", ACI Структурные Journal, В. 95, № 5, сентябрь-октябрь . 1998, с. 590-606.
10. Совместное ACI-ASCE Комитет 352 ", рекомендации по проектированию пучка-Column соединений в монолитных железобетонных конструкций (ACI 352R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2002, 37 с.
11. Chun, SC, Ли, SH; Кан, TH-K.; Ах, B.; и Уоллес, JW, "Механические Анкоридж во внешней шарниры Луч-Column подвергавшимся циклического нагружения," Структурные ACI Journal, В. 104, № 1, январь-февраль 2007, с. 102-112.
12. Лафаве, JM; Боначи, JF; Бурак, Б. и М. Шин, "Эксцентрик соединения Луч-Column," Бетон International, V. 27, № 9, сентябрь 2005, с. 58-62.
13. Шин, М., Лафаве, JM, "сейсмические характеристики железобетонных Эксцентрик Луч-Column Связи с перекрытий", ACI Структурные Journal, В. 101, № 3, май-июнь 2004, с. 403-412.
14. Canbolat, BB, и Wight, JK, "Экспериментальное исследование по сейсмическим Поведение Эксцентрик железобетонной балки-Column-соединения плит", ACI Структурные Journal, V. 105, № 2, март-апрель 2008, с. 154-162.
15. ACI Комитет 374 ", критерии приемлемости для моментов Рамки на основе структурных Тестирование и комментарии (ACI 374.1-05)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2005, стр. 9.
16. Ли, HJ, и Ко, JW, "Эксцентрик железобетонных соединения Луч-Column подвергавшимся циклического нагружения в Основные направления", ACI Структурные Journal, В. 104, № 4, июль-август 2007, с. 459-467.
17. Ли, HJ; Кан, JY, и Лин, YJ, "Повышение сейсмической Поведение RC внутренних дел Луч-Column Связи с возглавляемой усиление", Труды 9-й Корея-Япония-Тайвань Объединенный семинар по сейсмостойкого строительства для строительных конструкций (SEEBUS 2007) , Hsinchu, Тайвань, 2007, с. 103-112.
Входящие в состав МСА Хун Жэнь Ли доцент Национального Юньлинь университета науки и технологии, Юньлинь на Тайване. Он получил степень бакалавра из Национального тайваньского университета в 1995 году и степень магистра и доктора из Национального тайваньского университета науки и техники в 1997 и 2000, соответственно. Его исследовательские интересы включают тестирование на структурные бетонных элементов, поведение пучка колонки соединений, а стойки и галстук моделей.
Si-Ying Ю надзору Инженер У Cheng Chang-Управление Business Architect, Тайвань. Она получила бакалавра и магистра в Национальном Юньлинь университет науки и техники в 2004 и 2006, соответственно.