Железобетонная плита Конкурс прогнозов Shear: Эксперименты
Двадцать восемь крупномасштабные испытания были проведены в Институте строительной техники в Швейцарском федеральном технологическом институте (ETH) в Цюрихе, Швейцария, исследовать прочность на сдвиг и деформации потенциала ортогонально железобетонных плит. Испытание параметров, входящих толщина плиты, в плоскости и поперечных отношения подкрепление, и отклонение от основной сдвига (и время) направлении от направления в плоскости армирования. Восемь из 28 испытаний были использованы для международной конкуренции прогнозировать ожидаемые нагрузки и деформации, ответ. В настоящем документе представлена информация о концепции испытания, испытания образцов и испытаний с процедурами, изложенными к участникам конкурса и прогнозирования обобщаются и обсуждаются результаты восемь испытаний. Показано, что при достаточной поперечной арматуры, пластичных изгиб неудачи вместо хрупких неудачи сдвига произошло, и, в отличие от образцов без поперечной арматуры, прочность на сдвиг толстых плит не меньше, чем в тонких плит, то есть не размер эффект наблюдалось для образцов с поперечной арматуры.
Ключевые слова: деформации потенциала; железобетона; арматуры; сдвига; плитами, жесткость; стремена, прочность, испытания.
(ProQuest: ... обозначает формулу опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
В 2002 и 2003, 28 крупномасштабных испытаний аварии на 14 железобетонная плита образцов были проведены в Институте строительной техники из Швейцарского федерального технологического института (ETH) в Цюрихе, Швейцария. Целью эксперимента являлось изучение влияния конкретных параметров на прочность на сдвиг и деформации потенциала из железобетонных плит. Параметров, входящих толщина плиты, в плоскости отношений и поперечной арматуры, а отклонение от основной сдвига (и время) направлении от направления в плоскости reinforcement.1
По случаю выдумка симпозиум мая 2005 в Будапеште, Венгрия, исследователей, было предложено представить прогнозы ожидаемого ответа в отношении восьми из 28 тестов. Результаты тестирования и предсказания были представлены и сравниваются на ложь второго Международного конгресса в Неаполе, Италия, в июне 2006,2
В настоящем документе представлена информация о концепции испытания, испытания образцов и испытаний с процедурами, изложенными к участникам конкурса прогнозирования (см. приложение *) и обобщаются и обсуждаются результаты экспериментов восемь. Заявки на участие в конкурсе прогнозирования описываются и сравниваются спутник paper.3
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Крупномасштабных экспериментов, описанных в данном документе демонстрируют значительное влияние отклонения от основного сдвига (и время) направлении от направления в плоскости укрепления на нагрузки и деформации, реагирования и сдвиговой прочности железобетонных плит. Они также демонстрируют, что при достаточной поперечной арматуры, пластичных разрушение при изгибе может быть достигнута, то есть сдвига хрупких неудач можно избежать, и размерный эффект наблюдается для сдвиговой прочности железобетонных плит без поперечной арматуры могут быть устранены.
TEST КОНЦЕПЦИЯ
Семь образцов с толщиной Н 200 мм (7,9 дюйма) и семь геометрически подобных образцов с толщиной Н 500 мм (19,7 дюйма) были протестированы. Б плиты шириной пролета сдвига были равны 4H и 3.2h, соответственно, для всех образцов. По первоначальному отчет об испытаниях, прогноз конкуренции была ограничена четырьмя плитами, A, B, C, D и, соответствующих образцов A1, A3, B1, и B3.1
Каждая плита была опробована в два раза, как показано на рис. 1. В Test 1, нагрузка F была увеличена до монотонно провал Консольные C2. В Test 2, прогиб под нагрузкой F был увеличен в деформации контролируемым образом, до деформации потенциала Консольные C1 был исчерпан. Для испытаний плит на 2 и B, поддержки пластина была помещена в верхней части образцов и в трех точках испытания на изгиб проводилось. Плиты C и D были повернуты на 180 градусов после испытаний 1 и 2 Тесты проводились с использованием тех же трех точках испытания на изгиб при установке, для испытаний 1.
Кроме различных рычагов подкреплений в п и т направлениях, всякая попытка была сделана для производства единообразных условий в направлении у. Равные силы были применены два гнезда F производства, жесткой погрузки и несущие конструкции были использованы для обеспечения того, чтобы нагрузках и опорных реакций были распределены равномерно по всей ширине плиты, а также прогибов были определены из измерений по обе стороны от образцов.
Параметры испытания включали плиты толщиной ч, направление в в таблице 1 и рис. 1).
Испытательные образцы
Геометрия и укрепление четыре образцов приведены на рис. 2 до 5. Все плиты были брошены вниз до теста. 12 мм (0,47 дюйма) диаметра для баров в плоскости укрепления Плиты и B были оснащены 15 х 25 х 65 мм (0,59 х 0,98 х 2,56 дюйма) сварных стальных анкерных плит. Стремена с 8 и 6 мм (0,31 и 0,24 дюйма) диаметра было анкерных плит размером 8 х 30 х 30 мм и 6 х 25 х 25 мм (0,31 х 1,18 х 1,18 дюйма и 0,24 х 0,98 х 0,98 дюйма), соответственно. Бетонное перекрытие первого слоя арматуры в плоскости измеряется 20 мм (0,79 дюйма) и четкое расстояние между стремя анкерных плит составляла 160 мм (6,30 дюйма).
30 мм (1,18 дюйма) диаметра для баров в плоскости укрепления Плиты C и D были оснащены 35 х 60 х 165 мм (1,38 х 2,36 х 6,50 дюйма) сварных стальных анкерных плит. Стремена с 20 и 14 мм (0,79 и 0,55 дюйма) диаметра было анкерных плит размером 20 х 75 х 75 мм и 15 х 55 х 55 мм (0,79 х 2,95 х 2,95 дюйма и 0,59 х 2,17 х 2,17 дюйма), соответственно. Бетонное перекрытие первого слоя арматуры в плоскости измеряется 50 мм (1,97 дюйма) и четкое расстояние между стремя анкерных плит составляла 400 мм (15,75 дюйма).
Средняя конкретные свойства приведены в таблице 2. Бетон с максимальной суммарной диаметром 16 мм (0,63 дюйма) был использован. Для каждой плиты, три 150 х 150 х 150 мм (5,9 х 5,9 х 5,9 дюйма) куба испытаний и три 150 х 300 мм (5,9 х 11,8 дюйма) цилиндра Испытания проводились с целью получения ФКЖ и ГЦК, соответственно, скорости нагружения составил 0,5 МПа / с (73 фунтов на квадратный дюйм / с). Цилиндра испытаний были также использованы для определения модуля упругости Ес, то есть, секущий модуль от 0,5 МПа (73 фунтов на квадратный дюйм) и ФКЖ / 3. Растягивающих ПКТ сила определяется из двойного удара tests4, 5 на четыре 150 х 150 мм (5,9 х 5,9 дюйма) цилиндров на плиту; скорости нагружения составляла 0,02 МПа / с (2,9 фунтов на квадратный дюйм / с), ссылаясь на всему сечению цилиндра.
Средняя свойств арматурной стали приведены в таблице 3. От восьми до 20 образцов были испытаны на каждом баре типа. До выхода напряжение, стресс показатель равнялся 10 МПа / с (1,45 KSI / с); после этого, скорости деформации 3% в минуту был применен. На штамм 0,55%, а также на пике напряжения деформация оставалась постоянной в течение 2 минут, в результате статического урожайности и пределы прочности FSY, статистики и СНГ, статистика, соответственно.
ПРОЦЕДУРА ИСПЫТАНИЯ
Рисунок 6 иллюстрирует испытания установки для испытания на плиты и В. плиты были установлены в тестирование установки с более слабым концами (Консольные C2) сталкиваются стороны подвижным поддержки. За четыре точки испытания на изгиб (Тест 1), нагрузка была применена с четырьмя гидравлическими контролируемых ручным насосом. Каждая из двух 100 х 800 х 30 мм (3,9 х 31,5 х 1,2 дюйма) опорные плиты стоял на якоре, чтобы опытный образец на четыре 10 мм (0,39 дюйма) диаметра дюбеля. За три точки испытания на изгиб (Тест 2), погрузка ярмо Консольные C2 был переведен 840 мм (33,1 дюйма) по отношению к фиксированной поддержки и служил в качестве упругих поддержки; второй ручной насос для двух гидравлических домкратов при этот гнет позволило корректировка уровня поддержки. Фиксированных и подвижных пластин поддержку имел размеры 100 х 800 х 30 мм (3,9 х 31,5 х 1,2 дюйма).
Рисунок 7 иллюстрирует три точки изгиб установки для испытания на Плиты C и D. нагрузки был применен двух гидравлических домкратов контролируемых маятника динамометра. Твердый 300 х 200 х 2000 мм (11,8 х 7,9 х 78,7 дюйма) стали блокировать болтами к образца до пяти 20 мм (0,8 дюйма) диаметра якоря была использована для распределения нагрузки на верхней части образца. Плита стационарная помощь имел размеры 200 x 2000 х 60 мм (7,9 х 78,7 х 2,4 дюйма). Подвижным поддержки на расстоянии 2360 мм (92,9 дюйма) с фиксированной поддержки состоит из четырех плоских домкратов, стальных пластин распределения, а также отношение к 200 х 2000 мм (7,9 х 78,7 дюйма) стальной пластиной. Для испытаний 2, с прогибов> 300 мм (11,8 дюйма), образцы вращается вокруг фиксированной поддержки и подвижным поддержка была дополнена с твердым клинья древесины и дополнительных стальных балок чтобы обеспечить скорректированный геометрии. Четыре плоские разъемы находятся под контролем ручным насосом.
Нагрузки был применен в дискретные стадии нагрузки (до четырех в день для образцов А и Б и до трех в день для образцов C и D). На каждом этапе нагрузки, среднее число штаммов были измерены путем размещения механических датчиков деформации (экстензометры) на алюминиевые мишени приклеивается к поверхности образца. Цели сформировали квадратные отверстия. Путем измерения длин сторон и диагоналей деформированных квадратов, продольные и поперечные, а также деформаций сдвига может быть определен. Кроме того, горизонтальные перемещения и вертикальных прогибов в ряде мест были измерены линейно преобразователей перемещения переменной; трещины моделей и ширины трещин были записаны и гнездо силы контролируется датчиками давления масла. Исполнительский один тест взял на 4 дня для образцов А и Б и до 7 дней для образцов C и D.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Общий
Рисунок 8 показывает свободного тела схема консолей плиты и В. А. переменных и ИРК (табл. 1) обозначим мертвым грузом прибора приложения нагрузки и консольные, соответственно, F означает применяется разъем силы; М-изгибающий момент в плите при поддержке сечения и ш изгиба под точки приложения нагрузки.
На рисунке 9 показана аналогичная схема свободного тела консолей плиты C и D. При больших ш отклонений, отклонения от 10.
В следующем, Mw диаграммах представлены (см. рис. 11) и основных экспериментальных наблюдений приведены для каждого теста. Пик опорных моментов M1, опыта и связанных с ними прогибы W1, ехр приведены в таблице 4.
Слэб
В отличие от всех других образцов горячекатаной бар арматуры, 12 мм (0,47 дюйма) диаметр в плоскости укрепления этого образца состояла из горячекатаной рулонной стали (табл. 3).
Близко к выходу из строя Консольные 2 в 1 испытаний, изгиб трещины в верхней части образца имели среднее расстояние около 60 мм (2,4 дюйма) и максимальная ширина 0,3 мм (0,01 дюйма). На боковых гранях консолей, наклонных трещин с наклоном около 35 до 45 градусов к оси х, а в ширину от 0,6 мм (0,02 дюйма) не наблюдалось. Сбой произошел в хрупких образом (см. рис. 11). Крутой средней части слегка S-образный провал поверхности, изображенной на рис. 12 (а) после существующих наклонной трещины; плоских деталей на дне (распространяется на поддержку) и в верхней части отказа поверхности (по подкрепление в плоскости) были сформированы на провал.
Тест 2 показал очень пластичного поведения (см. рис. 11). По сравнению с 1 испытаний, трещина картина аналогична, но трещины ширины и длины трещины увеличились по более высокой нагрузки. Первые признаки дробления трещин в зоне изгиба сжатия фиксированной области поддержки появился перед нагрузки этапа до достижения пиковой нагрузки. Тогда, растрескивание, а затем дробления бетона в направлении у наблюдалась в верхней части образца выше установленного поддержки в районе крепления арматуры в плоскости; в конечном итоге, значительное дробление и сколов произошли в нижней части образца о среднем стороны пролета рядом с фиксированной поддержки (см. рис. 12 (б) и (с)).
Слэб-B
Близко к провалу Консольные 2 в 1 испытаний, изгиб трещины в верхней части образца имели среднее расстояние от 75 до 100 мм (3 на 4 дюйма) и максимальная ширина 0,15 мм (0,006 дюйма). На боковых гранях консольные, наклонных трещин с наклоном от 45 до 55 градусов к оси х и максимальной шириной 0,15 мм (0,006 дюйма) не наблюдалось. Сбой произошел в хрупких образом (см. рис. 11). Несколько S-образный провал поверхности и разделения трещины, идущей вдоль в плоскости укрепления в точке приложения нагрузки развитых внезапно нижней части отказа поверхности очень плоский и распространяется на длину 350 мм (13,8 дюйма) с поддержки (см. рис. 13 (а)).
Тест 2 показал очень пластичного поведения (см. рис. 11). По сравнению с 1 испытаний, трещина картина остается примерно такой же, но ширина трещины и трещины длиной выше установленного поддержку и на консольные сторона сталкивается с ростом при более высоких нагрузок. Кроме того, склонность к оси х в нижней части трещины на боковых гранях консольные сократилось с 30 до 45 градусов. После достижения пиковой нагрузки, дополнительные деформации была сосредоточена в области фиксированной поддержки. Изгиб трещины выше поддержки стал очень широким и конкретным откола произошли в нижней части образца о среднем стороны пролета рядом с фиксированной поддержки (см. рис. 13 (б) и (с)). В конце концов, растрескивание и распространяется на глубину до 55 мм (2,2 дюйма) и длиной от 200 до 350 мм (7,9 до 13,8 дюйма); за исключением двух внешних стремена, все восемь стремена в первом ряду рядом с поддержка разрыва.
Слэб C
Близко к выходу из строя Консольные 2 в 1 испытаний, изгиб трещины в верхней части образца имели среднее расстояние примерно 150 мм (5,9 дюйма) и максимальная ширина 0,6 мм (0,02 дюйма). На боковых гранях консольные, наклонных трещин с наклоном около 35 до 45 градусов к оси х, а в ширину от 0,7 мм (0,03 дюйма) не наблюдалось. Сбой произошел в хрупких образом (см. рис. 11). Несколько S-образный провал поверхности передней образца показана на рис. 14 (), разработанной в связи с тем, на задней поверхности, в средней части после существующих наклонной трещины.
Тест 2 показал очень пластичного поведения (см. рис. 11) похож на испытания на 2 Слэб А. На пике нагрузки, а степень измельчения трещин в зоне изгиба сжатия выше, и примыкающих к поддержке пластинки на стороне среднего пролета, видно не было. При дальнейшем увеличении отклонения в результате дробления более конкретные полной ширины сляба в направлении у длине от 500 до 600 мм (19,7 до 23,6 дюйма) в верхней части плиты выше поддержки, а также дробильно- откола в нижней части образца о среднем стороны пролета рядом с поддержки (см. рис. 14 (б) и (с)).
Слэб-D
Близко к выходу из строя Консольные 2 в 1 испытаний, изгиб трещины в верхней части образца имели среднее расстояние примерно 200 мм (7,9 дюйма) и максимальная ширина 0,3 мм (0,01 дюйма). На боковых гранях консольные, наклонных трещин с наклоном от 45 до 55 градусов к оси х, а в ширину от 0,3 мм (0,01 дюйма) не наблюдалось. Сбой произошел в хрупких образом (см. рис. 11). Несколько S-образный провал поверхности и разделения трещины, идущей вдоль в плоскости укрепления в точке приложения нагрузки развитых внезапно нижней части отказа поверхности очень плоский и распространяется на длину 450 мм (17,7 дюйма) с поддержки (см. рис. 15 (а)).
Тест 2 показал очень пластичного поведения (см. рис. 11) похож на испытания на 2 Слэб B. Близко к пиковой нагрузке, склонность к оси х в нижней части наклонной трещины на боковых гранях консольные снизился до 10 до 25 градусов. На пике нагрузки, а степень измельчения трещины были видны в зоне изгиба сжатия на стороне среднего пролета рядом с поддержки. При дальнейшем увеличении отклонения в результате обширных дробления и сколов бетона в этом регионе; в конце концов, бетон с spalled на глубину до 140 мм (5,5 дюйма) и длиной 900 мм (35,4 дюйма) с поддержки (см. рис. 15 (б) и (с)). За исключением двух наружных стремена, все девять стремена в первом ряду рядом с поддержкой разрыва.
ОБСУЖДЕНИЕ
На рисунке 16 показана нормированная поддержки минуту отклонения диаграмм позволяет прямое сравнение различных экспериментов. Прогибов нормированы сдвига службы А. M Поддержка моментов нормированных dvAsx СНГ, дин, где эффективная глубина сдвига определяется
... (1)
ASX, где это эффективное поперечное сечение арматуры в плоскости в направлении х (см. Таблицу 1) и эффективные конкретные прочности при сжатии при изгибе является assumed1, 6 равным
с = 2,7 (ГЦК) 2 / 3 (МПа) (2)
В пси-единиц, коэффициент 2,7 в формуле. (2) должна быть заменена на 14,2.
Для плиты и С
Сравнение тестов 1 и 2 для каждой плиты показано влияние поперечной арматуры. Видно, что без поперечного армирования, хрупкие неудачи сдвига произошло, тогда как пластичного изгиб неудачи были получены во всех тестов с поперечной арматуры.
Сравнение тестов на плиты и C, а также плиты B и D показывает, что существует значительное влияние толщина плиты (то есть, размерный эффект) по прочности на сдвиг для испытаний без поперечного армирования, в то время как нет такого влияния наблюдался для испытаний с поперечной арматуры.
Наконец, сравнение тестов на плиты и B, а также плиты C и D показывает значительно жесткий ответ в тестах с Это может быть объяснено преобразованием напряжения и напряжения бетона на сжатие в направлении у производства крепления сил в плоскости укрепления в случае уровень усиления в плоскости равна направлении (см. рис. 17). Видно, что по сравнению со случаем Сравнение испытаний 1 (без поперечной арматуры) на плиты и B, а также плиты C и D показывает, что увеличение деформаций в случае 2 (с поперечной арматуры) ..
Экспериментах, описанных в данном документе были ограничены одноосного изгибающих моментов в направлении х, одновременно с основным направлением сдвига. В общем, плиты подвергаются двухосных моменты с основными направлениями отклонения от основного направления сдвига, и не главный момент направления, ни основные направления сдвига приведены в соответствие с направлений армирования. Размеров из железобетонных плит в таких общего состояния стресса может быть основано на сэндвич-model.3, 7 в сочетании с подходящим области сжатия models8-10 для двух крышек и ядро бутерброд, а не только силы, но и деформаций железобетонные плиты элементы подвергаются общей комбинации сил и моментов, можно рассматривать в рациональных manner.11
ВЫВОДЫ
На основании исследований, можно сделать следующие выводы сделал:
1. Все тесты без поперечной арматуры выставлены хрупких неудачи сдвига. Кроме того поперечных подкрепления с геометрическими отношения усиление около 0,3% и 0,6% изменили отказов в пластичных изгиб неудач;
2. Испытания без поперечной арматуры показали значительное влияние толщина плиты на прочность на сдвиг. Нет такой размерный эффект наблюдался для испытаний с поперечной арматуры, а также
3. Отклонением 45 градусов главный момент (и здесь, сдвиг) направлении укрепления направлении привели к значительному снижению (трещины) жесткость ортогонально железобетонных плит. В то время как тесты без поперечной арматуры также показал сокращение численности, не такое сокращение было отмечено в ходе испытаний с поперечной арматуры.
Авторы
Финансовая поддержка со стороны Ассоциации швейцарских производителей цемента (Cemsuisse), а также из ETH Zurich с благодарностью признана.
Нотация
Агт = напряжение на пике нагрузки
ASX = эффективное поперечное сечение арматуры в направлении х
= сдвига службы
ASN = площадь поперечного сечения на единицу длины арматуры в направлении п
аст = площадь поперечного сечения на единицу длины т арматуры в направлении
B = ширина плиты
Ес = модуль упругости бетона
Es = модуль упругости арматурной стали
F = применяется разъем силу
А = эффективные конкретные прочность на сжатие
ГЦК = цилиндра сила сжатия конкретных
ПКТ = конкретные прочности на растяжение
ФКЖ = сила сжатия куба конкретных
СНГ, дин = динамический предел прочности укрепления
бывшего Советского Союза, статистика = статической прочности подкрепления
FSY, дин = динамического предела текучести подкрепления
FSY, стат = статического предела текучести укрепление
GA = мертвым грузом нагрузки применения прибора
GCI = мертвым грузом кантилевера
Н = толщина плиты
M = изгибающий момент при поддержке
M1, ехр = пик момента при поддержке
п = координат
T = координат
прогиб =
W1, ехр = отклонения в часы пик поддержки момент
координат х =
у = координат
г = координат
Ссылки
1. Jaeger, T., и Марти, П., "Versuche Zum Zum Querkraftwiderstand унд фон Verformungsverm , февраль 2006, 358 с.
2. Jaeger, T., "железобетонная плита Конкурс прогнозов Shear," Структурные Бетон, V. 7, № 4, декабрь 2006, с. 174-175.
3. Jaeger, T., и Марти, П. ", железобетонная плита Конкурс прогнозов Shear: Записи и дискуссии по теме" Структурные ACI Journal, В. 106, № 3, май-июнь 2009, с. 309-318.
4. Chen, WF, "Дважды Punch испытаний на прочность на разрыв бетона", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 67, № 12, декабрь 1970, с. 993-995.
5. Марти, П., "Размер эффекта в двойной Punch Испытания бетона Баллоны," ACI журнал Материалы, В. 86, № 6, ноябрь-декабрь 1989, с. 597-601.
6. Muttoni, A., "Die Anwendbarkeit Plastizit .
7. Марти П., "Проектирование бетонных плит на поперечный сдвиг", ACI Структурные Journal, V. 87, № 2, март-апрель 1990, с. 180-190.
8. Vecchio, FJ, Коллинз, депутаты ", модифицированной теории сжатия поля для железобетонных элементов, подвергнутых сдвига", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 83, № 2, март-апрель 1986, с. 219-231.
9. Кауфман У., и Марти, П., "Структурные Бетон: треснувший Мембрана Модель" Журнал строительной техники, ASCE, В. 124, № 12, декабрь 1998, с. 1467-1475.
10. Кауфман У., "Сила и деформации Железобетона подвергавшимся In-Plane касательных и нормальных сил, Доклад № 234, Институт строительной техники, Цюрих, Швейцария, июль 1998, 147 с.
11. Jaeger, T., "Querkraftwiderstand унд фон Verformungsverm
Входящие в состав МСА Томас Джагер, старший научный сотрудник в Институте строительной техники в Швейцарском федеральном технологическом институте (ETH) в Цюрихе, Швейцария. Его исследовательские интересы включают сдвига и деформации проблемы пропускной способности по железобетону.
Петр Марти, ВВСКИ, является профессор строительного проектирования и заведующий кафедрой гражданского, экологического и GEOMATIC инженерии ETH. Его исследовательские интересы включают структурные бетона и кирпичной кладки.