Растяжении Предел для предварительно напряженного железобетона на релиз: ACI 318-08
Растягивающих предельного напряжения для предварительно напряженных балок при выпуске была оценена экспериментально семь 54 дюйма (1370 мм), глубокие мостовых балок. Кроме того, большой объем материала была собрана информация по тестированию и обзор литературы. Цель экспериментальной программы для характеристики механических свойств бетона, в том числе отношения между Inplace силы света и силы своего представителя материала. Балки сфабрикованы в рамках данного исследования расколоть приложенного напряжения менее половины очевидной сила определяется из материала, тестов. МСА 318 растяжение предельного напряжения не является достаточным для предотвращения взлома. Был сделан вывод о том, что ограничение крайней волокна напряжения к 4 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,33 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа) будет принимать адекватные меры предупреждения растрескивания при выпуске.
Ключевые слова: бетон прочность на растяжение; растрескиванию; сборных / предварительно напряженных пучка; штамм градиента.
(ProQuest: ... обозначает формулу опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Эта программа исследований была профинансирована Техас Департамента транспорта США (Тксдот), чтобы определить причину растрескивания изгиб предварительно напряженные балки при выпуске. Балки, которые выставлены крекинга были 54 дюйма (1370 мм), глубокие, относительно короткие длины (60 футов [18,3 м] и менее), и содержатся весьма эксцентричный конфигурации блока. Крекинг, как правило, наблюдается 4 фута (1,22 м) от края (рис. 1). Балки, что трещины в области были относительно высокие верхнего волокна растягивающие напряжения (до 6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм [0,50 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа]). Тксдот инженеров, понимая, что предел прочности бетона условно равным 7,5 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,62 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа), были заинтересованы в определении причины трещин.
Crack контроль является важным вопросом для предварительно напряженных производителей пучка. Балки как правило, выпускаются менее 24 часов после того, пакетные, поэтому конкретные относительно зеленый и активно увлажняет. Упругие сокращения, ползучести и усадки будет взять на себя часть приложенного напряжения, однако эти факторы также влияют на долгосрочные развал пучка. Как луч продолжает развала, новые трещины могут образовываться и существующих трещин будет распространяться. Если усиление контроля трещины не предусмотрена и растрескивания, луч не будет проходить осмотр. Это будет либо отклонены или трещины будут восстановлены через дорогие инъекции эпоксидной смолой. В результате, Тксдот финансировал текущей исследовательской программы. Его целью было получить более глубокое понимание крекинга поведение крупных предварительно напряженные балки и расследования растягивающие напряжения для ограничения трещины контроля. Таким образом, исследовательская группа отмечает, что предельное напряжение растяжения МСА 318, раздел 18.4.1, не было достаточно для предотвращения растрескивания в момент релиза ..
Для изучения текущей растягивающие напряжения и ограничения трещины положений о контроле, команда исследователей сфабрикованы семь полномасштабных образцов с тестовой зоне на каждой стороне, в результате чего 14 полномасштабные испытания. Каждый луч представляет собой наихудший сценарий балок, используемых в этой области, тем не менее они отвечают требованиям Кодекса ACI. Действующие положения код, конкретные свойства материала, а типичный дизайн предположения были рассмотрены с целью определить их вклад в крекинга проблемы. Кроме того, положения в МСА были оценены на основе исторических данных и данных, собранных в рамках текущей программы научных исследований. В результате, факторов, влияющих на растрескивание проблемы были выявлены и были вынесены рекомендации по контролю крекинга с большей уверенностью.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Некоторые из образцов, испытанных в рамках этой экспериментальной программы, трещины во время предварительного напряжения освобождении, несмотря на то применяются растяжения было меньше или равно допустимых пределах, указанных в главе 18 ACI 318-08.4 обширный обзор литературы, было проведено с целью определить основу для ACI 318 предельного напряжения растяжения, а также эмпирическое выражение, что касается конкретных растягивающих и сжимающих сил. Полномасштабное образцов пучка были изготовлены и испытаны для изучения типичных предположений дизайн и прочность различия, которые существуют между месте конкретных образцов и представитель управления. Основываясь на результатах этого исследования, изменений в нынешнем ACI 318 растяжение предельного напряжения предлагается.
ИСТОРИЯ ВОПРОСА: МСА 318 ПОЛОЖЕНИЯ
В 1958 году Совместной ACI-ASCE Комитет 3231 представил первые предварительные рекомендации для предварительно напряженного бетона. Их рекомендации были приняты ACI Комитет 318 и были включены в издание 1963 ACI 318 Code.2 Строительство С 1963 по 1977 год крайней волокна растяжения до потери из-за ползучести и усадки был ограничен, как follows2:
Допустимая натяжения в члены без дополнительного подкрепления (unprestressed или предварительно напряженных) в зоне растяжения: 3 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,25 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа).
Там, где рассчитывается напряженности стресса превышает эту величину, усиления должны быть предусмотрены противостоять общей напряженности в силу конкретных вычисляется исходя из раздела без трещин.
Допустимое растяжение предельного напряжения остается неизменной до выпуска 1977 обновление ACI 318 Строительство Code.3 После 1977 года растяжения на концах опертой членов было разрешено достигать 6 [радикальных] е '^ к югу CI ^ фунтов на квадратный дюйм (0,50 [радикальных] е '^ ^ к югу CI МПа). Растягивающих напряжений в других местах по-прежнему ограничено до 3 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,25 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа). С 1977 года следующее ограничение остается в основном unchanged4:
Если вычислить конкретные силы растяжения м превышает 6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,50 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа), на концах опертой членов, или 3 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,25 [радикальных] е '^ ^ к югу CI МПа), в других местах, связанных дополнительные ассигнования будут предоставляться в растяжения противостоять общей растягивающей силы в конкретных вычисляется с предположением о разделе без трещин.
Изменение напряжения растяжения на концах опертой членов из 3 [радикальных] е '^ ^ CI югу до 6 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,25 [радикальных] е '^ ^ CI югу до 0,50 [радикальных] е '^ ^ к югу CI МПа), является ключевым вопросом. Для лучшего познания авторов, однако, исследования обоснования изменения недоступен. ACI Комитет 3185 представил следующие оснований для изменения предельного напряжения растяжения:
1. Большинство стандартных единиц из предварительно напряженного железобетона, особенно пустотные плиты, изготавливаются с прямыми прядями. В конце части, где DL не вполне эффективна, напряжение возникает в верхней волокон, что больше, чем текущее значение кодекса, но не достаточно, чтобы вызвать растрескивание. Чтобы разместить крупнейших компаний на концах дополнительных затрат производства и многие производители показали, что производительность не нарушается, когда он опущен, в зависимости от рельефа, предусмотренном пунктом 18.4.3.
[18.4.3-допустимых напряжений допускается превышение, если по результатам испытаний или анализа, что производительность не будет нанесено ущерба.]
2. За счет увеличения допустимых напряжений на сумму чуть ниже крекинга, она становится более логичным, когда напряжение превышает требовать того кабального вспомогательных подкрепление выдержать силы натяжения и контроля ширины и глубины трещины. 3. Заметим, что это временное явление, стресс, немедленно после передачи преднапряжения сил и что потеря эффекты, связанные с ползучести и усадки в бетонных и релаксации в сухожилиях всегда будет работать для облегчения этих напряжений.
4. Аналитическое исследование по вопросу сильно загружены предварительно напряженного стандартные продукты конкретных показали никакой корреляции между низким уровнем выбросов и напряжение сдвига лучшего поведения. Сдвига условиях стресса на концы этих опертой единиц указывают, что выше допустимого напряжения на концах должно быть разрешено.
ИСТОРИЯ ВОПРОСА: Прочность бетона
Прочности бетона может быть измерена различными способами. Потому что прошлые попытки измерить прочность на растяжение одноосно дали противоречивые результаты, предел прочности бетона обычно не испытан непосредственно. Иллюстрации прямой растяжения показано на рис. 2 (а). Средняя прочность бетона испытания в прямое напряжение, обычно принимается равным 4 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,33 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа) .6-9 Чаще прочность на растяжение конкретных берется в качестве модуля разрыва (MOR) определяется с изгиб, 10 или расщепление силы создан раскол цилиндра test.11 иллюстрация цилиндра раскола и MOR испытания показано на рис. 2 (б) и (с). Средняя прочность бетона определяется из баллона раскола и MOR тест, как правило, равна 6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI и 7,5 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,50 [радикальных] е '^ ^ к югу CI и 0,62 [радикальных] е '^ ^ к югу CI МПа), соответственно.
Основная причина, что есть такая разница в разнообразных сил ценностей, связанных с методами испытаний, может быть объяснено различиями в штамме градиентов (рис. 2). Прочности бетонного образца будет уменьшаться по мере роста объема бетона, который подчеркивается в напряжение возрастает.
Предыдущие исследования
Отношения между конкретными прочностью на сжатие и прочности на растяжение является опытным путем выражения. По данным ACI 318-08, раздел 9.5.2.3,4 изгибе прочность на растяжение или MOR normalweight из бетона, связанные с прочностью на сжатие в соответствии с формулой. (1)
FR = 7,5 [квадратный корень из F] '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм
FR = 0,62 [квадратный корень из F] '^ ^ к югу CI МПа (1)
Литература изучение влияния образца глубины на прочность при изгибе бетона встречаются. Tucker25 кратко research26-28, которые исследовали влияние образца на глубине MOR третьей точке бетонных балок, загруженных следующим образом: Abrams26 показали 6,5% сокращение MOR для увеличения пучка глубине от 4 до 10 дюймов (100 до 250 мм ); Gonnerman и Shuman27 показали 6,5% сокращение MOR для увеличения пучка глубина от 3 до 7,5 дюйма (75 до 190 мм), а также Reagel и Willis28 показали 11,5% сокращение MOR для увеличения пучка глубине от 4 до 10 дюймов (от 100 до 250 мм). Wright29 установлено, что увеличение глубины образца от 3 до 8 дюймов (75 на 200 мм) сократил разрыв модуля на 28% в третьей точки погрузки.
По словам Коллинза и Митчелл, 7 крекинга стресс обратно пропорциональна корню четвертой степени глубины. Таким образом, увеличение в глубине луч от 6 до 54 дюйма (150 на 1370 мм), уменьшает стресс от растрескивания 7,5 [радикальных] е '^ ^ CI югу до 4,3 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм ( 0,62 [радикальных] е '^ ^ CI югу до 0,36 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа). Иными словами, (6 / 54) 0,25? 7,5 = 4,3.
В соответствии с Международной федерацией дю Beton (FIB), 8, как глубина пучка увеличивается, прочность на изгиб приближается к осевой прочности на растяжение. Соответственно, они относятся на изгиб предел прочности на растяжение силу в соответствии со следующими отношения
... (2)
где ПКТ, П является изгиб предел прочности бетона, fctm является средней осевой прочность на растяжение, рог представляет собой балку, глубина, хо равна стандартной глубиной 100 мм (3,94 дюйма), а AFL является коэффициент, зависящий от хрупкость бетона (колеблется в пределах 1,0 и 2,0). Согласно формуле. (2), на изгиб предел прочности 54 дюйма (1370 мм), глубокие членов равна 4,6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,38 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа), предполагая, что средняя осевая растягивающая сила fctm равна 4 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,33 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа) и коэффициент AFL равна 1,0.
Экспериментальная программа
С самого начала программы научных исследований, было предположение, что растрескивание проблема была основана на грубых допущений либо свойств материалов из бетона или механика предварительного напряжения передачи. Для изучения этой проблемы, семь полномасштабных образцов были изготовлены и испытаны с обоих концов. Данные достигается в результате испытаний был использован для проверки типичных расчетах проектирования. Кроме того, дополнительные данные, был собран материал для изучения взаимосвязи между на месте силы и сильных контрольного образца.
Образца дизайна определяется тиражирование худшем случае фактического 54 дюйма (1370 мм), глубокие балки мостов, используемых в Техас. Смеси дизайн, укрепление и прядь конфигурации были идентичны фактическим пучков в этой области. Для некоторых из испытательных образцов, конкретные прочность на сжатие при выпуске был похож на значения, указанные в этой области. В других случаях он был больше, так что различные уровни верхнего волокна растягивающие напряжения могут быть достигнуты. Подробное описание экспериментальной программы следующим образом.
Подготовка образца
Семь полномасштабная 54 дюйма (1370 мм), глубокие, предварительно напряженных железобетонных балок были разработаны и усилены в соответствии с Тксдот стандартных деталей (рис. 4). Предполагалось, что в конце области типичных балки в области было 10 футов (3,05 м) в длину. Таким образом, опытные образцы были разработаны для 20 футов (6,10 м) в длину, с тем чтобы одновременно два испытания могут быть проведены на 10 футов (3,05 м) тест регионов. 4 фута (1,22 м) в длину и 1,5 дюйма (40 мм) глубиной блок запирающих была представлена на концах лучей. Блок из деталей, обычно используемых для размещения утолщенной плиты, расположенные вдоль компенсатора. Балки с блоком отказа содержать концентрации напряжений в месте разрыва, увеличивая вероятность растрескивания. Балки в области выставлены крекинга около 4 футов (1,22 м) от своих целей или нет блок из присутствовал. Например, балки, показанной на рис. 1 трещины на освобождение, но она не имеет блочно-Out. Основываясь на этой информации, испытательные образцы были изготовлены с учетом и без блока с целью определения является ли причиной растрескивания проблему можно было бы отнести к блочно-вне ..
Все образцы, за исключением луча 4 содержит 12 нитей, расположенном в 2 дюйма (50 мм) от нижней части балки (рис. 5). Это очень эксцентричный прядь конфигурации считается худшем случае используется Тксдот. Цель прядь конфигурации пучка 4 заключалась в изучении льготы, предоставляемые за счет снижения эксцентричности. Расположение поднял нитей для луча 4 было выбрано на основе требования размерности преднапрягающей постели.
На каждом конце каждого пучка имеют различные объемы трещины усиление контроля. Вдоль северной половине каждого образца, 2,4 in.2 (1550 мм2) трещины усиление контроля была представлена, что составляет сумму подкрепления, необходимые для контроля растрескивания, если применяется растягивающие напряжения превышают 6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,50 [радикальных] е '^ ^ к югу CI МПа). Вдоль южной половине, 0,6 in.2 (390 мм2) была представлена, это считается незначительным количеством трещин усиление контроля. Таким образом, в южном конце каждого образца будет отвечать требованиям МСА 318-08,4 раздел 18.4.1, когда приложенное напряжение растяжения менее 6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,50 [радикальных] F' ^ ^ к югу CI МПа).
Стальной арматуры является стандартным Оценка 60 деформированных баров, отвечающих требованиям ASTM A61530 (ф = 60 KSI [410 МПа]). Площадь поперечного сечения подкрепление предполагается на основе номинальных размеров приведены в ASTM A615.30 модуль упругости 29000 KSI (200 ГПа). Напрягаемой прядь стандартных низкой релаксации Оценка 270 0,5 дюйма (13 мм), отвечающих требованиям ASTM A41631 (тру = 243 KSI [1680 МПа]).
Измерительные приборы
Тензометры были прикреплены к каждому блоку для проверки величины предварительного напряжения сил на освобождении, и предварительного напряжения нитей вдоль отдельных проводов. Серии испытаний проводились на 3 фута (910 мм), длина нити с датчиками при калибровке калибровочного значения в соответствующую величину силы в ДНК.
Кроме того, в инструментальной арматуры был расположен продольно вдоль верхней и нижней фланцы для измерения деформации профиля в каждом без трещин образца при освобождении. Две № 5 (№ 16) баров в верхнем фланце были аппаратурой и находится 52 дюйма (1320 мм) от нижней части света. Две № 4 (№ 13) баров в нижнем фланце были аппаратурой и находится 6 дюймов (150 мм) от нижней части балки (рис. 6). Штамм показания приборов баров были использованы для определения прямой деформации профиля при выпуске для образцов без трещин. Прямолинейности профиля линии была подтверждена из дополнительных приборов и измерений Луч 1,24
Подчеркивая нитей
Пряди были индивидуально подчеркнул, используя один гидравлический таран прядь и насоса. В подчеркнув операции, силы на нить была проверена на основе соответствующих тензометрических ценностей и гидравлические манометр подключен к памяти.
Бетонирование
Все образцы были отлиты с использованием тех же дизайн смесь, которая содержит шесть с половиной мешков цемента типа III на кубический ярд бетона. Эта конкретная часть смеси характерна одна используется большинством сборных / предварительно напряженных производителей пучка для их окончательного партии в день. Как правило, производители добавить дополнительные половины до одного мешка цемента в двор, днем партий, с тем чтобы указанные прочность на сжатие может быть достигнуто первое, что на следующее утро. Характеристики смеси пропорции приведены в таблице 1. Для воспроизведения полевых условиях, насколько это возможно, грубой и тонкой совокупности были поставлены местного производителя сборных и доставлены в конкретной машине. В лаборатории, 90% воды, был добавлен в агрегаты следуют все цемента. Примесей разводили в оставшиеся 10% воды и добавил последний. Наконец, барабан конкретные грузовик оказался примерно в 200 раз. Пневматические вибраторы при опалубки стали и стержень вибраторы были использованы для укрепления конкретных в каждом образце ..
Лечение
Все пучком образцы были покрыты листовой пластиковых время им удалось вылечить. Балки с 3 по 7 были покрыты мокрой мешковиной и пластикового листа.
Температура отверждения матч
Температура является важным фактором в силу развития конкретных, особенно в первые 24 часов. Зрелости бетона определяется путем умножения промежуток времени от температуры бетона. Зрелость была показана отличным показателем развития прочности concrete.32 Для того чтобы лучше представлять бетона в 54 дюйма (1370 мм), глубокие балки с эталону контроля, необходимо, чтобы временные профили температуры соответствуют друг другу.
Для этого исследования были использованы термопары для измерения значений температуры, а также путем использования electronicallycontrolled матч-отверждения, цилиндры нагревали соответственно. Она представляет интерес для исследования группу для изучения разница температуры в пределах сечения пучка во время лечения (рис. 7), в том числе чувствительность, что термопары местности на конкретных прочность на сжатие. Было установлено, что на сжатие и прочности на растяжение матч-вылечить цилиндра не повлияли термопары место после наступления пика температуры пучка (от 12 до 16 часов после партии в данном исследовании). Для пучков, изготовленных в лаборатории контрольных образцов, как правило, лечится довольно прохладном месте, чтобы представлять консервативно бетона в верхний фланец (рис. 8). Для балки, трещины, температура соответствующих цилиндров управления был меньше, чем бетона в верхнем фланце на момент его выпуска.
Баллоны используются для определения прочности на сжатие бетона матч-лечится electronicallycontrolled системы. Балки используются для определения MOR бетона матч-вылечил, прилегающих к активно увлажняет полный размер образца.
Испытания материалов
Прочности бетона на сжатие определяется таким же образом, как это определено производитель сборных. Прочность на сжатие стандартных 4 дюйма (100 мм) цилиндров, измеренная в соответствии с ASTM C39.33 Баллоны были покрытые многоразовые прокладки неопрена и стали слуг, отвечающих требованиям ASTM порошок C1231.34 Тальк был использован для разорвать связь между цилиндром и неопрена. Цилиндры были протестированы с стресс-контроль, гидравлическим приводом универсальная испытательная машина на скорости примерно 35 фунтов на квадратный дюйм / сек (0,25 МПа / с).
Модуль упругости (МО) конкретных была измерена в соответствии с ASTM C469.35 размер МЧС образец, который прошел испытания, однако, не соответствует требованиям ASTM C469.35 54 дюйма (1370 мм) Телль на 6 дюймов (150 мм) диаметр цилиндра был использован для определения модуля упругости верхний фланец пучка (рис. 9). Высокий цилиндр, предназначенный для той же высоте, 54 дюйма (1370 мм), глубокие балки точно представлять сегрегации, которые потенциально могут возникнуть в верхнем фланце. Не было возможности в соответствии вылечить высокие образцы МЧС. Таким образом, они испытывали после прочности при сжатии ambientcured цилиндров равнялся к ранее определенным пределом прочности при сжатии пучка образца при освобождении. В среднем, в нижней части цилиндра высокого МЧС было 3% больше, чем наверху. Такая небольшая разница была сочтена незначительной с учетом разброса данных, связанных с МЧС ценностей.
Предел прочности при изгибе или MOR стандартных 6 х 6 х 21 дюйма (150 х 150 х 530 мм) пучков измеряется в соответствии с ASTM C78.10
Релиз
Типичный производитель сборного пучка будет освободить их пучков в пределах от 12 до 18 часов с момента бетона пакетном. Единственным фактором, который определяет, когда пучок выпустила является указанный прочность на сжатие бетона. После указанного прочность на сжатие достигается, луч может быть освобожден. Как правило, указанный на сжатие при выпуске около 4000 и 5000 фунтов на квадратный дюйм (28 и 34 МПа). Образцы сфабрикованы для этого проекта были освобождены, когда прочность на сжатие составляет от 4500 и 10700 фунтов на квадратный дюйм (31 и 74 МПа). Пряди были освобождены факел сокращению их по одному за раз, и были сокращены медленно, чтобы свести к минимуму внезапного движения пучков во время освобождения. Для луча 3, 8000 фунтов (3600 кг), бетонных блоков был сделан на верхней части верхнего фланца до выхода прядей. Блок используется в качестве мертвого груза должна была выдержать динамические влияет режущих нитей. Было отмечено, что блок был минимальным влиянием на крекинга и ширины трещин при выпуске. Таким образом, последующие пучков были освобождены без использования собственного веса ..
Экспериментальных наблюдений
Основные параметры опытных образцов приведены в таблице 2. Цель луча 1 был для калибровки процедуры тестирования и сбора данных. Луч 2 был освобожден, как только прочность на сжатие бетона больше 4000 фунтов на квадратный дюйм (28 МПа), так же как, как правило, происходит в этой области. Луч 2 трещины широко при выпуске и после него. Цель 3 луча было повторить тест Луч 2 дополнительных мер, принимаемых для предотвращения растрескивания, таких как покрытие пучка с мокрой мешковиной в процессе отверждения и размещения бетонного блока в верхней части пучка чтобы свести к минимуму динамические эффекты освобождения жил. Несмотря на это, луч 3 трещины так же широко, как луч 2 при выпуске и после него. Цель Балки 4 и 5 заключается в устранении крекинга на освобождение или сокращение прядь эксцентричности или увеличение прочности на сжатие бетона. После луча 5 треснула, было предположение, что ограничения верхнего волокна растягивающие напряжения до величины менее 4 [радикальных] е '^ ^ к югу CI пси (0,33 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа) устранило бы трещин.
Луч 6 проверить теории пучков с малым временем освобождения. Луч 7 проверить теорию для пучка с высокой силой предварительного напряжения ..
Для разделов без трещин, стресс применительно к крайней волокна была рассчитана исходя из предположения о том, что плоских секций остается плоским. Это предположение не применяется в тех регионах, где деформации распределения является нелинейной, таких, как прекращение области предварительно напряженного члена (именуемые D-область). Как правило, в случае 54 дюйма (1370 мм), балка, D-области предполагается продлить 54 дюйма (1370 мм) от конца света. Пучка образцов сфабрикованы в рамках этого исследования были приборами для оценки степени их D-регионы, которые оказались меньше, чем ожидалось. Существовали некоторые расхождения для плоских секций 1 и 2 фута (0,31 и 0,61 м) от конца света. Это можно было ожидать на 54 дюйма (1370 мм), глубокие членов. Для всех опытных образцов, однако, можно было предсказать, последовательно деформаций помощью линейной упругой методов с достаточной точностью на расстоянии 3, 4 и 5 футов (0,91, 1,22 и 1,52 м) от конца пучка (рис. 10 ). Таким образом, с точки зрения практики, подчеркивает предсказал в месте предварительного напряжения передачи и за ее пределами являются надежными и точными ..
Хотя крекинга были замечены 4 фута (1,22 м) от конца света, максимального растяжения предполагалась быть расположены на расстоянии, равном длине теоретической передачи (ACI 318-08, раздел 12.9.14), между 20 и 33 дюйма (510 и 840 мм). Балки 2, 3 и 5 трещины сразу при выпуске, а другие лучи не трещины. Crack места и размеры приведены на рис. 11. Для пучков проверили в рамках этого исследования, три из них трещины, несмотря на усилия для предотвращения растрескивания и четыре из них не трещины.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Адекватности пучка образцов сопротивляться трещин приведены на рис. 12. Луч 5 только трещины вдоль южного конца-конца с низким количеством арматуры. Укрепление минимально изменения крекинга силы из-за различий в трансформированных свойства сечения. Таким образом, было установлено, что применяемые растяжения пучка 5 был очень близок к растрескиванию силы. Максимальная применяется верхней волокна растяжения было 4,5 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,37 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа). Интересно, помнят, что растрескивание силы оценкам Коллинз и Mitchell7 выражение 4,3 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,36 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа) и fib8 выражение предсказал численность равна 4,6 [ радикальные F] '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,38 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа).
ACI 318-08, раздел 18.4.1,4 пределов крайней волокна напряжения к 6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,50 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа), когда усиление контроля трещины не предусмотрено. Балки 2 и 3 трещины широко при выпуске (рис. 11) с приложенным растяжения как низкий, как 5,6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI и 5,4 [радикальных] е' ^ ^ к югу ДИ (0,47 [радикальных] е '^ к югу CI ^ и 0,45 [радикальных] е '^ ^ к югу CI), соответственно (рис. 11). Таким образом, предел ACI из 6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,50 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа), не достаточно для контроля трещин. При адекватной усиление контроля трещины при условии, ширины трещин при выпуске были меньше или равен 0,004 дюйма (0,1 мм).
Прочности бетона в верхний фланец 54 дюйма (1370 мм) глубиной пучков точно не представлено 6 х 6 х 21 дюйма (150 х 150 х 530 мм) MOR пучков. Измеряется прочностью на разрыв от MOR пучков 21 до 52% сильнее, чем от приложенного напряжения при выпуске, но балок трещины (рис. 12). Три факторов, влияющих на, казалось бы, низкая прочность крекинга пучков рассматриваются более подробно.
Влияние глубины на изгибе прочность бетона
Градиент деформации 54 дюйма (1370 мм), глубокие пучка в четыре раза мельче деформации градиент 6 дюймов (150 мм) MOR пучка (рис. 13). Как градиента деформации становится мелкой, она приближается к равномерному условию деформации, связанные с прямыми напряженности. Отсюда следует, что в результате прочности подходы значение 4 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,33 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа).
Кроме того, большую глубину образца, тем больше воды в кровь верхней поверхности и слабой верхней волокна. За 54 дюйма (1370 мм), глубокие света, ослабленной верхней волокна полагаться на сопротивление применяется растягивающие напряжения. MOR пучка девять раз меньше, глубокие и протестирована с его боковой поверхности, как литой, в напряжении. Таким образом, прочность бетона на 54 дюйма (1370 мм), глубокие света не будет представлена MOR пучка из-за кровотечения воды и деформации градиента.
Пластиковые усадочных напряжений
Полномасштабной 54 дюйма (1370 мм) глубиной пучка будет удерживать больше влаги, чем 6 дюймов (150 мм) образца при выдерживании в силу своей массы. Таким образом, по сравнению с MOR света, разницы в усадке штаммы будут относительно выше. Пластиковые усадочных напряжений добавляются изгиб растягивающие напряжения, в результате чего нижняя изгиб имеющиеся возможности сопротивляться растрескиванию. Можно предположить, что изгиб имеющиеся возможности сопротивляться растрескиванию на 54 дюйма (1370 мм), глубокие пучка будет ниже, чем у MOR пучка из-за различий в усадки штаммов.
Изменчивость в конкретных прочность на растяжение
Рассмотрим компиляции модуля разрушения данных, приведенных на рис. 3. Когда прочность на сжатие составляет от 4000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм (28 и 34 МПа)-релиз типичных значений данных существует с прочностью на растяжение менее предела ACI (6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм [0,50 [радикальных F] '^ ^ к югу CI МПа]). Правда, количество точек данных, которые представлены ниже 6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,50 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа) представляет собой очень небольшой процент от общей численности населения. Однако, если эти данные представляют собой точки наихудшему сценарию и балок испытания в данном исследовании выполнить условия такого сценария, то будет происходить растрескивание, независимо от вклада других факторов.
Адекватность ACI 318-08
Пучков проверяли в рамках текущей программы научных исследований считаются мост членов и обычно будет разработан в соответствии с положениями Американской ассоциации государственного дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц (AASHTO) .36 AASHTO имеет более строгие требования, чем трещины управления ACI 318-08.4 AASHTO требует трещины управления подкрепление, если растягивающие напряжения превышают 3 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,25 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа) в любом месте (по аналогии с МСА 318-632). Таким образом, балки разработаны в соответствии с AASHTO36 не будут испытывать проблемы крекинга, который был представлен.
Тем не менее, пучков в настоящем исследовании не трещина, потому что они были членами моста. Они трещины в результате их глубина и характер их строительства. В PCI Руководство, 37 следующих стандартных размеров предоставляются: двойной ти так глубоко, как 34 дюйма (860 мм), прямоугольных пучков так глубоко, как 40 дюймов (1020 мм), а L-балок или перевернутая ти так глубоко, как 60 дюйма (1520 мм). Crack управления подкрепление в равной степени необходимы для этих членов, как и для моста членов. Таким образом, с учетом факторов, влияющих на снижение растрескивания силы, в частности, как они относятся к крупному предварительно напряженных членов, предлагается, чтобы изменения в соответствующие положения МСА 318 Строительный кодекс будет сделано, чтобы дизайнеры для контроля растрескивания с большей уверенностью.
ДИЗАЙН РЕКОМЕНДАЦИЯ
На основании рекомендаций Коллинз и Митчелл, 7 выдумка, 8, и результаты этого исследования, следующее положение рекомендуется в качестве замены ACI 318-08, раздел 18.4.1, часть (с) 4:
Если вычислить конкретные силы растяжения м превышает 4 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,33 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа), дополнительное усиление связанных должны быть предусмотрены в растянутой зоне противостоять общей растягивающей силы в бетоне вычисляется с предположением о разделе без трещин.
Предыдущего рекомендация основана на том, что изгибно-прочность на растяжение конкретные подходы прямой предел прочности на разрыв, как глубина увеличивается, независимо от их местонахождения. Иными словами, растяжение предельного напряжения основана на прочности бетона. Сила же в середине пучка, как в конце регионе. Таким образом, не существует теоретическая основа для определения различных растягивающих предельного напряжения на конец света или в другом месте.
Цель предлагаемой рекомендации дизайн не для предотвращения растрескивания при выпуске. Целью является контроль трещин. Предлагаемые рекомендации бы как упростить существующие положения и контроля растрескивания с большей уверенностью. Основываясь на результатах этого экспериментальная программа, разъяснения по изменению ACI 318 Строительный кодекс в 19775 (ранее представленные в данной работе), уже недействительны по следующим причинам:
1. 6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,50 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа), не является достаточным для предотвращения растрескивания при выпуске для полномасштабного 54 дюйма (1370 мм), предварительно напряженные балки глубокую;
2. При изучении прочности предварительно напряженного пучка при выпуске, 54 дюйма (1370 мм), глубокие балки с высоким эксцентриситетом нити представляет собой наихудший вариант, однако такой сценарий существует. Если намерение ACI 318-08, раздел 18.4.1,4 является контроль растрескивания при выпуске, то это положение должно быть на основе вышеупомянутых наихудших сценариев. Если менее глубокое членов (например, пустотные плиты), способны выдерживать большие растягивающие напряжения, облегчение все еще может быть реализован в соответствии с разделом 18.4.34;
3. Для изготовления 54 дюйма (1370 мм), глубокие балки, дополнительные расходы на усиление контроля добавив трещины, ничтожно мала. Стоимость ремонта трещин, образующихся на выпуск значительно дороже. Таким образом, выгоды от предоставления адекватных усиление контроля трещины далеко взвешивание альтернативных вариантов;
4. 4 [радикальных] е '^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,33 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI МПа) является значением чуть ниже крекинга и
5. Хотя сокращение упругой, ползучести и усадки снижения уровня приложенного напряжения, эти явления происходят после формирования первоначальной трещины. Таким образом, снижение уровня напряжения после освобождения не устранит необходимость в трещину усиление контроля.
ВЫВОДЫ
Основываясь на результатах этого экспериментального исследования, можно сделать следующие выводы сделал:
1. ACI 318-08, раздел 18.4.1,4 растяжение предельного напряжения не является достаточным для предотвращения около 54 дюйма (1370 мм), глубокие балки от трещин на предварительное напряжение освобождения. Рекомендуется, чтобы растяжение предельного напряжения быть изменена с 6 [радикальных] е '^ ^ к югу CI-4 [радикальных] е' ^ ^ к югу CI фунтов на квадратный дюйм (0,5 [радикальных] е '^ ^ CI югу до 0,33 [радикальных F] '^ ^ к югу CI МПа) во всех точках;
2. Прочность на растяжение крайней волокна 54 дюйма (1370 мм), глубокие балки не точно представляют 6 х 6 х 21 дюйма (150 х 150 х 530 мм) MOR пучка. Прочностью на разрыв от MOR пучков между 21 и 52% выше, чем на растяжение напряжений, приложенных к балке, но произошло растрескивание;
3. Количество трещин усиление контроля за указанной ACI 318-08, раздел 18.4.1,4 было достаточно, чтобы ограничивать трещин при освобождении ширина меньше или равен 0,004 дюйма (0,102 мм), а также
4. Подчеркивает, предсказал в месте предварительного напряжения передачи с использованием обычных линейно-упругой предположения дизайн надежной и точной.
Авторы
Авторы хотели бы поблагодарить Техас Департамента транспорта за предоставление финансовой поддержки для этой программы исследований, и Д. Д. Birrcher Mraz за помощь в экспериментальной программе. Технический вклад директора проекта, J. Котам, были с благодарностью. Мнения, выводы, выводы и рекомендации, содержащиеся в данном документе, являются мнениями авторов.
Нотация
D = расстояние от крайней волокна сжатия нижней части трещины
ФК "= заданная прочность на сжатие конкретных
е '^ к югу CI = указанных сжатие прочность бетона на момент релиза
тру = указанного предела текучести стали напрягаемой
FR = модуль разрыва конкретных
м = предел прочности бетона
ftop = крайней верхней напряжений волокна при растяжении
ф = указанного предела текучести nonprestressed укрепление
W = трещины
[Прямая фи] = MOR деформации градиент модуля испытание на разрыв
[Прямая фи] = TyIV градиента деформации предварительно напряженных Тип IV балки при выпуске
Ссылки
1. Совместное ACI-ASCE Комитет 323 ", предварительные рекомендации для предварительно напряженного железобетона", ACI ЖУРНАЛ, Труды V. 54, № 1, январь 1958, с. 545-578.
2. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования к железобетона (ACI 318-63)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 1963.
3. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования к железобетона (ACI 318-77)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 1977.
4. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-08) и Комментарии, американский институт бетона, Фармингтон, М., 2008, 465 с.
5. ACI Комитет 318, "Предлагаемые изменения: Строительный кодекс Требования к железобетона (ACI 318-71)," ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 74, № 1, январь 1977, с. 1-21.
6. ACI Комитет 224 ", растрескивание бетона членов на простое растяжение", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 83, № 1, январь-февраль 1986, с. 3-13.
7. Коллинз, член парламента, и Митчелл Д., предварительно напряженных железобетонных конструкций, борьбе с публикации, Toronto, ON, Канада, 1997, 614 с.
8. выдумка, "Структурные Бетон, учебник по поведению, дизайна и производительности, обновление знаний о КСР / ФИП Типовой кодекс 1990", том 1, Международная федерация дю Beton, Лозанна, Швейцария, июль 1999, 269 с.
9. Цена, WH, "Факторы, влияющие на прочность бетона", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 47, № 2, февраль 1951, с. 417-432.
10. ASTM C78-02, "Стандартный метод испытаний на изгиб прочность бетона (с помощью простого пучка с третьей-Пойнт загрузка)," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2002, стр. 3.
11. ASTM C496/C496M-04 "Стандартный метод испытаний для расщепления прочности на растяжение цилиндрических образцов бетона", ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2004, стр. 5.
12. Carasquillo, RL; Нильсон, AH и Шифер, FOR, "О свойствах высокопрочного бетона, подвергнутого кратковременных нагрузках", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 78, № 3, май-июнь 1981, с. 171-178 .
13. Gonnerman, HF, и Шуман, ЕС, "Compression, изгиб и растяжение равнинных Бетон", ASTM разбирательства, V. 28, ч. II, 1928, с. 527-564.
14. Гриб, мы, Вернер Г., "Сравнение Расщепление Прочность бетона на изгиб и сжатие Сильные стороны", дорог общего пользования, V. 32, № 5, декабрь 1962.
15. Хоек ", бетона и бетонных Исследование свойств плотины и водохранилища Дворшак," Дизайн Меморандум, № 16, US Army Engineer район, Walla Walla, WA, 1965, с. 203-212.
16. Hueste, MBD; Chompreda, P.; Трехо, D.; Клайн, DB, и Китинг, PB, "Механические свойства высокопрочного бетона для предварительно напряженных Участники" ACI Структурные Journal, В. 101, № 4, июль- Август 2004, с. 457-474.
17. Каплан, М. Ф. Прочность на сжатие и прочности бетонов, как пострадавших от свойств кормовых агрегаты ", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 55, № 11, май 1959, с. 1193-1208.
18. Хан А.А., Кука, WD и Митчелл, Д., "Предел прочности с низким, средним и высокопрочного бетона в раннем возрасте", ACI Журнал материалы, V. 93, № 5, сентябрь-октябрь 1996, с. 487-493.
19. Мирза, SA; Hatzinikolas, M.; и Макгрегор, JG, "Статистическая описанием прочности бетона," Журнал структурного подразделения, ASCE, V. 105, № ST6 июня 1979 года.
20. Mokhtarzadeh А., французский, C., "Механические свойства высокопрочного бетона с Рассмотрение по применению сборных", ACI материалы Journal, В. 97, № 2, март-апрель 2000, с. 136-147.
21. Рафаэль, JM, "Прочность бетона", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 81, № 2, март-апрель 1984, с. 158-165.
22. Шах, SP, и Ахмад, SH, "Структурные свойства высокопрочного бетона и его значение для сборного предварительно напряженного железобетона," Журнал предварительно напряженного железобетона институт, В. 30, № 6, ноябрь-декабрь 1985, с. 92-119.
23. Уолкер, S., и Блум, DL, "Действие совокупный размер на свойства бетона", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 57, № 9, сентябрь 1960, с. 283-298.
24. Tuchscherer, RG, и Байрак О., "Исследование прочности на растяжение предварительно напряженных балок типа AASHTO IV в выпуске," Доклад исследований Нету 0-5197-2, Центр транспортных исследований, Университет штата Техас в Остине, Остин , штат Техас, март 2007, 190 с.
25. Такер, J., "Статистическая теория Влияние размеров и метод загрузки на модуле Разрушение балки", Труды 44-го ежегодного совещания, В. 41, ASTM International, июнь 1941, с. 1072-1088.
26. Абрамс Д. А. Прочность Прочность бетона равнины ", ACI ЖУРНАЛ, Труды V. 18, № 2, февраль 1922, с. 20-45.
27. Gonnerman, HF, и Шуман, ЕС ", изгиб и растяжение равнинных Бетон" Доклад директора, Ассоциация портландцемента, ноябрь 1928, 137 с.
28. Reagel, FV, и Уиллис, TF, "Влияние Размеры образцов для испытаний на прочность при изгибе бетона", дорог общего пользования, V. 12, № 2, апрель 1931, 37 с.
29. Райт, PJF, "Влияние Метод испытаний на прочность при изгибе бетона," Журнал конкретных исследований, Т. 4, № 11, октябрь 1952, с. 67-76.
30. ASTM A615/A615M-06a, "Стандартные спецификации для деформированных и простой углеродистой стали бары для армирования бетона," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2006, стр. 6.
31. ASTM A416/A416M06, "Стандартные спецификации для стальной Strand, неглазированные Семь-Wire для предварительно напряженного железобетона," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2006, стр. 5.
32. Кель, RJ, и Карраскильо, RL, "Исследование использования технологии матча Cure в промышленности сборного железобетона," Доклад исследований Нету 1714-2, Центр транспортных исследований, Университет штата Техас в Остине, Austin, TX, август . 1998, 98 с.
33. ASTM C39/C39M-05 "Стандартный метод испытаний прочности при сжатии цилиндрических образцов бетона", ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2005, стр. 7.
34. ASTM C1231/C1231M-08, "Стандарт практики использования несвязанных шапки в Определение прочности на сжатие затвердевшего бетона Баллоны," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2008, стр. 5.
35. ASTM C469-02, "Стандартный метод испытаний для статического модуля упругости и коэффициента Пуассона бетона при сжатии," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2002, стр. 5.
36. AASHTO ", LRFD мост проектной документации", четвертое издание, Американская ассоциация государства дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц, Вашингтон, округ Колумбия, 2007, 1518 с.
37. Сборные / Институт предварительно напряженного железобетона, сборного и предварительно напряженного железобетона, PCI Справочник шестое издание, Chicago, IL, 2004, 736 с.
Входящие в состав МСА Робин Г. Tuchscherer является инженер проекта в Datum Engineers, Inc, Austin, TX. Он получил степень доктора наук и магистра наук в университете штата Техас в Остине, Austin, TX, а также степень бакалавра в Университете штата Висконсин в Милуоки, Милуоки, Висконсин. Его исследовательские интересы включают поведения армированных и предварительно напряженного бетона.
Входящие в состав МСА Огузханского Байрак является адъюнкт-профессор в Департаменте по гражданским, архитектуры, и инженерной экологии и занимает Чарльз Элмер Роу стипендий в инженерии в Университете штата Техас в Остине. Он также является директором Phil М. Ferguson зданий и сооружений лаборатории. Он является членом комитетов МСА 341, сейсмостойкость железобетонных мостов; E803, факультет сети Координационного комитета и совместных ACI-441 ASCE комитетов, железобетонные колонны, и 445, сдвига и кручения.