Моделирование прямой передачи нагрузки в Легкие-Бетон-Core Сэндвич Балки
Прямой передачи нагрузки поведение гибридных трехслойных балок, состоящая из нижней армированных волокном полимер кожи и кожи верхней конкретные был исследован. Сэндвич основных состояла из легких бетонов различных хрупкости (песок керамзитобетонных [SLWAC], и все керамзитобетонных [ALWAC] смесей). Крекинг и конечной прогнозирования нагрузки с использованием классической стойкой и галстук моделей, является неточным, потому что эти модели не принимают различия в материальном хрупкости во внимание. Непрерывной модели прямых передачи нагрузки предлагается, который состоит из диагональных бутылочной формы стойка с бесконечным числом поперечных связей. Статически неопределимой системы позволяет перераспределения напряжений в результате после пика после размягчения материала растрескивание бетона должны быть приняты во внимание. Это привело к точного моделирования различных экспериментальных ответы из-за различных хрупкости материала. Арка рост поклонился сжатия стойки сократилась после раскрытия трещин из-за доступной ширины диагональной стойки сокращаются расстояния между инициирования и распространения трещин параллельно стойки.
Ключевые слова: анализ; мост палубы сжатия стойка; механики разрушения; легкий бетон, прочность на сдвиг; расщепления потенциала.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Стальная плита свободной системы нашли увеличилось заявок на мост палубы из-за их высокую долговечность. Некоторые плиты объединить системы гибридного стекла армированных волокном полимера (GFRP) композитов с конкретными и обладают высокой структурной производительности и простоты manufacturing.1 новой концепции для гибридных GFRP-бетонных сэндвич-системы палубы моста был предложен авторами которого два типа конкретных были объединены с легкой, высокопрочных и коррозионностойких GFRP elements.2 сэндвич плита состоит из трех слоев: 1) элемент GFRP за напряженность кожи, который также служит в качестве опалубки, 2) легкого бетона (LC) в качестве основного материала, а также 3), высокопрочный бетон (HPC) для сжатия кожи. Никаких дополнительных усиление сдвига ядра (например, арматурного проката или шпильки) считается обеспечить простой и экономически эффективный производственный процесс для плиты.
Как и в обычных железобетонный мост плиты палубы, два основных видов отказов, как ожидается для сэндвич-панели: разрушение при изгибе в сжатия или растяжения кожи или разрушение при сдвиге в основном LC. На современном этапе, изучение предлагаемого системы, ориентированной на сопротивление сдвигу пластинки (без поперечной арматуры). Опять, как и с обычными бетонными плитами, разрушение при сдвиге может произойти в двух различных местах в промежуток между плитой поддерживает или рядом с опорами. В первом случае, сжатие диагонали вмешиваться пересечения диагоналей напряженности ,3-4, а во втором случае, нагрузка напрямую передаются через стойки для сжатия support.3 Schlaich др. al.5 и Schlaich и Sch и D регионов для железобетонных конструкций, в которой B обозначает луч или Бернулли (там, где линейные распределения деформаций по сечению можно ожидать), а также D означает разрыва или нарушить (связанные с нелинейным распределения деформации). Для балки или плиты, показателем того, является ли зона находится в B или области D является сдвиг пролета к глубине соотношение (A / D), где расстояние от нагрузки на ось и поддержку г эффективная глубина.
Сопротивление сдвигу предлагаемой гибридной системы сэндвич экспериментально исследованы / D = 8 (пучка механизм) 2 и / D = 1,6 (прямая передача нагрузки) .13 два типа LC были использованы: песок легкий бетон (SLWAC10 , 14), и все керамзитобетонных (ALWAC10, 14). Механики разрушения модели на основе прогнозирования сдвигового сопротивления неармированных основных LC за высокие показатели сдвига пролета (балки механизм) был создан 15, который показал, что не только статические данные силой, но и механики разрушения свойства должны рассматриваться точно описать сдвига сопротивления. В настоящей работе предлагается модель для непосредственного поведения передачи нагрузки, которые принимает смягчение основных LC после раскрытия трещин во внимание.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Экспериментальное исследование сдвига несущей поведение предлагаемых гибридных сэндвич-плиты с системой облегченного бетона основных показал, что разрушение механических свойств должны быть приняты во внимание, чтобы описать растрескивания и разрушения основных LC, и этот факт еще не достаточно включены в кодексы, которые полагаются на чисто статических прочностных свойств. Таким образом, модели, которые принимают смягчение LC после раскрытия трещин во внимание должны быть разработаны. В настоящем документе предлагается модель для описания расщепления возможности прямого сжатия стойки рядом с опорами, которые принимает размягчения поведение во внимание.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Образцы
Для проведены прямые опыты передачи нагрузки, 1200 мм (47,2 дюйма), 400 мм (15,7 дюйма) в ширину и 200 мм (7,9 дюйма) глубоких образцов были подготовлены (см. рис. 1 и 2). Верхняя кожа состоит из 30 мм (1,2 дюйма), высокопрочный бетон (HPC) слоя и нижней кожи стандартный лист Pultruded GFRP с Т-upstands.16 три различных аккредитивы были использованы в качестве основного материала: два из смеси SLWAC средней плотности 900 кг/м3 и 1300 (1502 и 2170 lb/yd3) и один ALWAC смеси 1000 кг/м3 (1670 lb/yd3). Два экземпляра были изготовлены для каждого типа LC. Таблица 1 дает обзор шесть образцов и их маркировки. FRP-LC интерфейс наклеивают с одним исключением, образца 1000, где композитных действий опирается на чисто механическая блокировка между LC и FRP-upstands. Все образцы выставлены полный композитных действий в FRP-LC интерфейс (в том числе образцов 1000). Подробная информация о экспериментальных работ можно найти в номер 13.
Материалы
GFRP доску элементом выставлены прочности 240 МПа (34,8 КСИ) и модуль Юнга 23 ГПа (3336 KSI) .16 холодного отверждения Двухкомпонентный эпоксидный клей был использован для FRP-LC интерфейс (осевой прочности 38 МПа [5,5 KSI] 17). Стандартной смеси самостоятельно консолидации конкретных был использован для слоя HPC (средняя прочность на сжатие 51,2 МПа [7,4 KSI] и модуль Юнга 29,7 ГПа [KSI 4307]).
Составы ЖК приведены в таблице 2. SLWAC смесей (LC900 и LC1300) состояла из керамзита агрегаты ( LC1000 ALWAC был в составе тех же расширенный агрегатов глины и стекла расширенный агрегаты ( Среднее сжатие сильные ФОК м и модулей Юнга Elc, м были определены в соответствии с Швейцарского кодекса SIA 161 / 1 (ELC, м определяется в качестве первоначального секущий модуль на 1 / 3 прочности на сжатие), а также как средство разделения растяжение flctsp сильные стороны, м, по данным Швейцарского кодекса SIA 26218 на трех цилиндрах ( LC плотности измерялись на баллонах после хранения в условиях комнате при температуре 20 ° C (68 ° F) и 95% относительной влажности в течение 28 дней. По данным литературы 14,19 и 20, характерные длины LCH для составов SLWAC были оценены в 150 мм (5,9 дюйма), в то время как 40 мм (0,4 дюйма) предполагалось, для смеси ALWAC.
Характерная длина представляет собой меру материала хрупкость и может рассматриваться как длина галстука, в которых требуется упругой энергии, необходимой для создания поперечных поверхностных разрушения хранится. В результате свойства материала приведены в таблице 3. За исключением свойства GFRP (производитель значения), все свойства были получены из внутреннего тестирования. LC свойства проявляли довольно большой разброс, в первую очередь обусловлено высокой изменчивостью свойств расширенной агрегатов глины. Различия между тремя типами LC, однако, имеют важное значение и силу изменчивости не влияет на результаты и выводы этой работы ..
Схема экспериментальной установки
Все образцы были просто поддерживается роликами с пролетом 600 мм (23,6 дюйма) и подвергнуты три точки изгиба помощью перемещения контролируемых гидравлического домкрата в середине пролета, как показано на рис. 2. / Сут было 300/185 = 1,6, а угол
Omega формы экстензометры (номинальный сопротивление 350 С одной стороны образца, 2 х 5 экстензометры (обозначенный на 2. С другой стороны образца, пять экстензометры (O34 к
Основные экспериментальные результаты
Экспериментальных результатов, опубликованных в номер 13 в деталях, приведены в следующем. Все образцы показали почти линейно-упругой поведение до предельной нагрузки. LC основной провал из-за расщепления сжатия диагональных произошла на конечной нагрузки приведены в таблице 4. Предельными нагрузками, не коррелирует с LC прочность на сжатие. Рисунок 3 показывает, представитель ответы нагрузки деформации экстензометра О22 (находится в центре одного диагонали). Из этих кривых и соответствующие одними из O27 на противоположной диагонали, LC крекинга нагрузка определяется, как показано в таблице 4. Crack начала предполагалось, когда резкое увеличение деформаций произошло. Связанных образцов SLWAC выставлены значительно выше, растрескивание нагрузки (от 60 до 87 кН [13,5 до 19,6 кип]) по сравнению с образцами ALWAC (45 и 50 кН [10,1 и 11,3 кип]).
Типичные распределения поперечной деформации (растяжения), измеренный по диагонали Образцы 1000E и 1300E-2 приведены на рис. 4 в 10 кН (2,25 кип) шагов нагрузки. Измерения показали, примерно параболического распределения деформаций с максимальной деформации измеряется в середине диагонали. В случае ALWAC 1000E образца, LC растрескивание произошло при нагрузке 50 кН шаг (11,3 кип), что соответствует деформации 0,030 мм (0,0012 дюйма), тогда как для образцов SLWAC 1300E-2, трещин измерялась при более высоких нагрузках, 80 кН (18,0 кип), что соответствует деформации 0,055 мм (0,0022 дюйма). Когда крекинга нагрузки были превышены, измеренных деформаций, резко возросло.
Представитель развития распределения деформаций (из-за сжатия) поперек диагональных при различных режимах нагрузки, вплоть до предельной нагрузки, показан на рис. 5 для образца 1300E-2. До шага нагрузки 75 кН (16,9 кип), деформации были почти равномерно распределены по большой ширины (с максимальным значением -0,03 мм [-0,0012 дюйма]). Впоследствии, после раскрытия трещин в 80 кН (18,0 кип), деформации стали значительно возрастет в гораздо более узком диапазоне около 45 мм (1,77 дюйма) с каждой стороны диагонали (в O36 к На предельной нагрузки, деформации достигнутых значений -0,90 мм (-0,0335 дюйма).
Образцы с идентичной конфигурации параметров показали аналогичные результаты (табл. 4) и, следовательно, продемонстрировал хорошую повторяемость. Даже образцы 1000E и 1000 с разными интерфейсами FRP-LC показали аналогичные результаты, потому что оба интерфейса при условии полного композитных действий.
МОДЕЛИРОВАНИЕ
Смягчение легкого бетона
Два типа легких бетонов (SLWAC и ALWAC) показал существенные различия в свойствах материалов и структурных производительности. Крекинга нагрузки образцов ALWAC была значительно ниже, чем у образцов SLWAC и никакой корреляции между нагрузкой и растрескивания LC расщепления прочности был найден. Хорошая корреляция может быть достигнуто, однако, при сравнении крекинга нагрузки на продукт расщепления прочность на растяжение и характерной длины, индикатор конкретных хрупкость.
Для того, чтобы влияние конкретных хрупкости во внимание, после пика размягчения поведение considered.21 энергия разрушения Gf
... (1)
где flct, т одноосной прочностью на растяжение (около 90% от расщепления растяжение strength14, 22 [см. Таблица 3]), соответствует площади под кривой размягчения. На основе обширных исследований по механике разрушения свойства композиций LC, 14 типичных билинейных деградации одноосного растяжения Критической wcrit трещины отверстия можно было бы определить, как показано на рис. 6 и приведены в таблице 5. Нет растягивающие напряжения могут быть переданы через трещины шириной больше критического раскрытия трещины. По сравнению с SLWAC, тем меньше энергии разрушения ALWAC (табл. 5) в результате меньшего критического раскрытия трещины, таким образом, ALWAC быстро потеряли, то есть при малых деформациях, способность передавать растягивающие напряжения в щелку. В результате критического отверстия трещины показано на рис. 4 для обычной ALWAC и SLWAC образца. Значения соответствуют хорошо измеренных деформаций на LC трещин и значительно ниже, чем для ALWAC SLWAC ..
Strut и галстук моделей
Strut и галстук модели считаются подходящими для разработки прямая передача нагрузки потому, что сжатие стоек, вместо того, параллельные односторонние, являются поклонился, или bottleshaped, и таким образом могут быть представлены сжатия стоек и напряженности ties.3 ,5-6 ,9-12 трех различных методов прогнозирования сила сжатия стойка обычного бетона применяются для предсказания силы стойка LC: по данным ACI 318-05,10 Шпехт и Шольц, 23 и Foster.11
По данным ACI 318-05, Приложение A, номинальная сжимающей силы ФНС бутылочной формы стоек без поперечной арматуры ФНС = FCE. Acs, где САУ площадь поперечного сечения на конец стойки; FCE является эффективное сжатие прочность бетона, определяется FCE = 0,85. f'c с эффективностью факторов Предельными нагрузками в результате такого подхода приведены в таблице 6, предполагая, приближается минимальная ширина стойки 79 мм (3,11 дюйма) в нижней зоне узловых и, следовательно, Acs [асимптотически =] 79. 400 = 31600 мм2 (49,0 in.2) и f'c [асимптотически =] ФОК м, как показано в таблице 3.
Шпехт и Scholz23 определяется крекинга нагрузки обычного бетона балок с а / д
Foster11 рассчитали так называемый разрывной силой Tb определяется Tb = C. тана фунтов = B. fctsp, т, где С диагональной силы сжатия, Такой подход является аналогом, что и Шпехт и Шольц, 23 с двумя отличиями: 1) эффективная ширина разрывной силой, разрывной длины зоны фунтов, была определена как общая длина стойки сжатия минус длина узлов и минимальной ширина поддержки, как на рис. 7, где фунт = 201 мм (7,91 дюйма), 2) угол отклонения сжатия стойки определяющих арки рост поклонился сжатия стойки-изменяется в течение всего процесса загрузки. Ее максимальное значение было достигнуто накануне крекинга, однажды произошло растрескивание, стоек стал значительно уже. Это явление было недавно подтверждено Brown.12 По словам Фостера, 11 угол отклонения составил 11,3 градусов.
Таким образом, для окончательного состояния, нагрузки прогнозируется увеличение на 150%, что немного выше, чем наблюдалось Шпехт и Scholz23 (120%). В результате крекинга и предельными нагрузками для системы LC вновь приведены в таблице 6 ..
Непрерывные прямые модели передачи нагрузки
Одна из основных проблем в описанных ранее стойки и галстук модели является определение эффективной ширины, на которых сжатия и растяжения действуют силы. Предложенные значения всегда были установлены на экспериментальных результатов. Кроме того, системы статически определимых и поэтому не позволяют загружать или перераспределения напряжений. В связи с этим, статически неопределимых систем может быть более выгодным, так как они позволяют перераспределения напряжений в результате нелинейного поведения материала после растрескивание бетона (LC размягчения), которые будут приняты во внимание.
В дальнейшем расширение фермы модель с дискретной системы связи для системы, основанной на сплошной, с бесконечным числом связей, предлагается. Модель состоит из бутылочной формы стойка, которая передает диагональных сжимающая сила, а для выполнения равновесия, порождает напряженность поперечного к стойке в аккредитиве, как показано на рис. 8 и 9. Слои кожи считаются тонких по сравнению с основным толщины (см. также номер 2) и существенно не влияют на прямой передачи нагрузки в основных LC. Первоначально недеформированном форму на сжатие потока силу геометрически определяемых
у (х) = х югу 0 ^ - грех ^ SUP 2 ^ (
где у0 является повышение бутылочной формы арки на L / 2, L является оболочкой бутылочной формы дуги, определяется общая длина диагонали, Ltot, минус длина узловых зон и тс Смещение стойки поклонился сжатия от диагонали, что соответствует четверти ширины поверхностной нагрузки введение в узлах (см. рис. 8). Sin2 перспективе выбран как хорошо представляет собой типичный бутылочной формы потоков силы. Недеформированном формы экспонатов максимальный подъем ус у0 при х = 0,5 л и точек перегиба в точке х = 0.25 л и 0,75 л. На основании экспериментальных результатов и Foster11 и Brown12 (см. выше), арка расти растрескивание бетона у0, CR предполагается, будет выше, чем рост арки на предельной нагрузки у0, u.
Анализ модели на основе вариационного принципа энергии там, где изменения внутренней и внешней потенциальной энергии системы равны в состоянии равновесия. Потенциальная энергия состоит из кинематических ш деформации (х) связи (связь удлинение в у-направлении) и искажение связей из-за разницы в удлинения двух соседних связей, как описано ниже и на рис. 9. Потенциальной энергии деформации стойки за счет сжатия вызывает напряжения только в направлении х и без галстука удлинения. Потому что этот вклад мал, меньше, чем 8%, 24 это не учитывается в данной модели как преимущество простой применимости последнего считается более важным.
С внешней нагрузки, что составляет диагональных сжимающей силы, вызывает у осевого перемещения, которое деформирует поклонился стойки. На рисунке 9 показано сжатия стойки с недеформированной формы, у (х), и деформированную форму (пунктирная линия), (х), по отношению к у (х), в состоянии равновесия, а также представляет кинематических связей дх широкий галстук . Виртуальные перемещения Кинематических связей виртуальных перемещений государственных 9; деформации (х), и, Равновесие достигается тогда, когда для любого виртуального состояния деформации, сумма изменения внутренней и внешней потенциальной энергии равна нулю, выражается следующим образом
где
Виртуальные перемещения 9, а именно
... (5)
где у '(х) = йу (х) / дх = дх (когда
Изменение
... (6)
где V-объем охваченных бутылочной формы стойки,
Осевых напряжений (7), в котором Еу модуля Юнга конкретные LC и Виртуальный
... (7)
При прочности LC превышении размягчения материала происходит, как показано на рис. 6. В целях дальнейшего развития предлагаемой модели, билинейных после пика понижение прочности (рис. 6) аппроксимируется экспоненциальной функцией для каждого состава LC, как показано на рис. 10 (а) для LC1000. Для того, чтобы размягчения поведение в модели во внимание, аналогичные экспоненциальное уменьшение предполагается для Еу, полученные для пост-пик прочность на растяжение. Таким образом, Е может быть выражена как функция два этапа, как показано на рис. 10 (б) и описывается
... (8)
... (9)
где г-экспоненциальный множитель (приведены в таблице 5 и получил от экспоненциального приближения postpeak силы), а также wlct (х) деформации при одноосном LC прочности достигается, как выражается формулой. (9).
Напряжений сдвига (10). Искажение соответствует разнице в удлинения двух соседних с.в. связей (х) / дх = ш '(х) (см. рис. 9 и уравнение. (10)). Виртуальных искажений
ш '(х) ^
Предполагается, что модуль сдвига LC экспонатов Аналогичное уменьшение модуля Юнга в соответствии с
... (11)
Начальные значения Glc, м может быть вычислена по Glc, т = Elc, м / с 2 (1 V) с учетом коэффициента Пуассона V = 0,225; Полученные значения приведены в таблице 3. Объединяя уравнения. (4) через (11) с формулой. (3) приводит к
... (12)
Здесь W (х) и (13). Три ортогональных полиномов Лагранжа были выбраны, которые выполняют следующие граничные условия: L1 (х) описывает симметричную деформации и сдерживает стойки при х = 0, а L2 (х) описывает antimetrical деформации и сдерживает стойка на начало и конец, и L3 (х) описывает свободное перемещение в точке х = L/224
... (13)
Нелинейное уравнение решается итерационно, предполагая, арки у0 рост и увеличение внешней нагрузки в малых шагов, как показано на рис. 10 (с) и (г) для образцов LC1000. На первом, до тех пор, как деформированную форму (х) ниже wlct (х), связь между напряжениями и деформациями остается линейным (обозначается квадрат на рис. 10 (а) (г)). Впоследствии (х) = wlct (х) достигается (обозначается звездочкой), и при (х)> wlct (х), Е и Gxy начала снижаться (обозначается круг) и деформаций расти по экспоненте. Жесткость системы затем постепенно уменьшается, так как расширение зоны превышает wlct (х) возрастает. В области х = 0. 0.25 л, деформации стать отрицательной из-за отрицательной второй производной первоначальную форму (у''
В зависимости от предположения арки рост (см. следующий пункт), треск нагрузки CCR или предельной нагрузки Cu в стойке может быть определена и будет достигнут, когда алгоритм расходится, то есть, когда соответствующие деформации становятся бесконечными, как показано на Рис. 11 для определения нагрузки растрескивание образцов 1300E-1. В этом примере крекинга нагрузки стойки уже превращается в крекинга нагрузки образца по FcR = 2. CCR. грех .. Исходя из практических соображений, расчеты были остановлены на деформации 0,2 мм (0,0078 дюйма) в середине стойки W (L / 2), что соответствует примерно 98% от бесконечной ценности.
Экспериментальных результатов и вышеупомянутых справочниках показал, что арка рост стойка не является постоянной величиной, а уменьшается после растрескивание бетона. Для применения предлагаемой модели, арка поднимается на конкретные LC трещин и на предельной нагрузки должна была быть определена путем калибровки первых экспериментальных результатов. Арка рост составил от 10 до 100 мм (0,4 до 4,0 дюйма) и соответствующие F грузов на 0,2 мм (0,0078 дюйма) деформации были рассчитаны для трех типов LC, как показано на рис. 12. Из этих кривых и измеряется трещин и предельными нагрузками, арка повышается при нагрузках крекинга у0, а и предельными нагрузками у0, у были определены. Как предполагается, арка повышается при крекинга были гораздо выше, чем на предельной нагрузки (табл. 4).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Strut и галстук моделей
В первом подходе, результаты экспериментов были проверены с существующими стойки и галстук моделей для нормального бетона. Результаты и их соответствии с результатами экспериментов приведены в таблице 6. Конечная нагрузок в соответствии с МСА 318-05 были сильно занижены образцов SLWAC в то время как они почти соответствуют экспериментальные значения для образцов ALWAC. Для согласования экспериментальных результатов для SLWAC, коэффициент полезного действия должен быть в диапазоне от Поэтому, хотя хорошие результаты были получены для ALWAC, метод не кажется надежной для легкого бетона.
Крекинга нагрузки были весьма завышенными методами с Шпехт и Scholz23 и Foster.11 Поскольку экспериментальные результаты показали, что растрескивание нагрузки напрямую не связана с расщеплением прочность на растяжение, не соответствии можно найти, если предположить, идентичные эффективной ширины связей и углов отклонения сжатия стойка для всех типов LC.
Соотношение между экспериментальными и растрескивание конечной нагрузки варьировалась от 1,3 до 4,0 (см. таблицу 4), в то время как Шпехт и Scholz23 и Foster11 предлагаемых постоянными величинами для обычного бетона (2,2 и 2,5). Таким образом, не было найдено соответствии между прогнозируемыми и экспериментальными предельными нагрузками.
Непрерывные прямые модели передачи нагрузки
Предложенная модель для непосредственного поведения передачи нагрузки является продолжением типичной статически определимой стойки и галстук модели статически неопределимой системы, что-принимать поведение LC размягчения во внимание, позволяет точного моделирования различия между SLWAC и ALWAC образцов , в которых наблюдаются различные хрупкость.
Хотя предложенная модель должна быть тщательно выверена на экспериментальные данные, то есть дуга поднимается из стойки на растрескивание бетона и предельной нагрузки должны быть отклонился от измеряемой трещин и предельными нагрузками, модель может описать поперечной деформации стойки в растрескивание бетона и приводит к арке поднимается убывает с увеличением нагрузки, что и сравнить с экспериментальными данными. Сумма арки рост плюс смещение 55 мм (2,17 дюйма) образцов 1300E (среднее обоих образцов) на предельной нагрузки, например, вполне сопоставим с половиной ширины продольной деформации (90 - 30 = 60 мм [2,36 дюйма]) на предельной нагрузки, как показано на рис. 5.
Влияние свойств материала от арки рост
Арка расти крекинга хорошо коррелирует с расщеплением LC прочность на растяжение, как показано на рис. 13 (коэффициент корреляции R2 = 0,99). Таким образом, расщепление прочности дал указание способности ЛП отклоняться сжимающие напряжения течения: с ростом расщепления прочностью на разрыв, нагрузка передачи произошло более широкой зоне, выраженный большую арку подняться до растрескивания нагрузки. После крекинга, арки рост снизился, так как ширина стойки сжатия была уменьшена на начало и распространения трещин параллельно диагонали. Таким образом, арка рост напрямую не связана с расщеплением прочностью на разрыв при предельной нагрузки, как показано на рис. 13.
На рисунке 14 показано соотношение между аркой и повышение ЖК 'характеристической длиной. Арка рост напрямую не связана с характерной длиной в крекинга, в то время как было хорошо коррелируют на конечной нагрузки. Более хрупким ALWAC, проявляя меньше характерной длины и, следовательно, короткие связи, показали меньшую арка повышается в связи с тем, чем состав SLWAC.
Сравнение экспериментальных и прогнозируемых деформаций при крекинга
Поперечной деформации (растяжения) на LC растрескивания приведены на рис. 4 для образцов 1000E (крекинг нагрузки FcR = 50 кН [11,3 кип]) и 1300E-2 (FCR = 80 кН [18,0 кип]). Для обоих типов LC, хорошее совпадение результатов моделирования (указано на лейбле M) и экспериментальных результатов было найдено. Предсказал деформации начал быстро расти по всему крекинга нагрузки, как это было экспериментально. Даже поперечного сжатия в узловых зон, которые также могут быть найдены экстраполяции экспериментальных кривых, была воспроизведена. Зоны деформации при поперечной напряженности, однако, были менее продолжительное по сравнению с измерениями.
После трещин, деформаций экспериментальных значительно возросли и размеры под влиянием трещин таким образом, что ни всеобъемлющего и окончательного распределения деформаций вдоль и поперек диагонали, можно получить в предельной нагрузки. Таким образом, предсказать и измерить деформации в конечной нагрузки нельзя сравнивать.
ВЫВОДЫ
Прямой передачи нагрузки поведение гибридных трехслойных балок, состоящая из нижней кожи FRP и верхней конкретные кожи исследован. Сэндвич основных состояла из легких бетонов различных хрупкости (SLWAC и ALWAC смесей). Образцы выставлены полный композитных действий в обоих интерфейсов. LC основной провал из-за расщепления сжатия диагональных произошла на конечной нагрузки, которые не коррелируются с пределом прочности при сжатии сжатия стойки между нагрузкой и поддержки оси. LC трещин и предельными нагрузками были смоделированы с классической стойкой и галстук модели и новые модели непрерывной передачи нагрузки. Были сделаны следующие выводы:
1. Конечная прогнозирования нагрузки в соответствии ACI 318-05 недооценили прочность образцов SLWAC, тогда как предсказывали сильные образцов ALWAC хорошо. Поэтому, несмотря на хорошие результаты были получены для смеси ALWAC, метод не кажется надежным для легкого бетона. Крекинг и конечной прогнозы нагрузки с использованием классической стойкой и галстук модели были неточными, потому что эти модели не принимают различия в материальном хрупкости во внимание должным образом;
2. Предлагаемые модели непрерывной прямой передачи нагрузки состоит из бутылочной формы стойка с бесконечным числом поперечных связей. Статически неопределимой системы позволяет перераспределения напряжений в результате после пика после размягчения материала растрескивание бетона. Принимая во внимание размягчения позволило точного моделирования различия между несущей поведение SLWAC и ALWAC образцов, а также
3) повышение арки поклонился сжатия стойки сократилась после раскрытия трещин из-за доступной ширины стойки сокращаются расстояния между инициирования и распространения трещин параллельно стойки. Арка расти растрескивание бетона был сопоставлен с расщеплением LC прочность на растяжение, а арка на повышение предельной нагрузки был сопоставлен с LC характерной длины, собственности механики разрушения материала, описывающего хрупкость.
Авторы
Авторы хотели бы отметить поддержку Fiberline композиты A / S, Дания, поставщик GFRP доску элементов; Sika AG, Цюрих, Швейцария, поставщик эпоксидный клей; Liapor, Швейцария, поставщик конкретные LC и Prebeton SA, Avenches, Швейцария, для изготовления балок. Это исследование было профинансировано Новый проект Концепции дорожное строительство (NR2C) 6-й европейской рамочной программе (грант OFES Нету 03,0318).
Ссылки
1. Chen, L., и Karbahri В.М., "Нью-Бридж-систем с помощью композиты FRP и бетона: государство-оф-Art Review," Прогресс В строительной техники и материалов, V. 8, № 4, декабрь 2006, стр. . 143-154.
2. Келлер, T.; Schaumann, E.; и Vall -889.
3. Совместное ACI-ASCE Комитет 445 ", в последнее время подходы к сдвигу Дизайн Железобетона" Журнал зданий и сооружений, В. 124, № 12, 1998, с. 1375-1417.
4. Adebar П., Коллинз, М., "Прочность на сдвиг членов без поперечной арматуры," Canadian Journal гражданского строительства, V. 24, № 1, 1996, с. 122-134.
5. Schlaich, J.; Шефер, К. и Jennewein, М., "На пути соответствии Дизайн Железобетона," PCI Journal, V. 32, № 3, 1987, с. 74-150.
6. Schlaich, J., и Шефер, К., "Konstruieren Stahlbetonbau им," Бетон Kalender 2001 Teil II, Эрнст
7. Кани, GNJ, "Загадка Shear Неспособность и его решение", ACI ЖУРНАЛ, Труды V. 61, № 4, апрель 1964, с. 441-467.
8. Ким, Д., и Белый, RN, "Арка действий железобетонных балок-Rational Прогнозирование Прочность на сдвиг," Структурные ACI Journal, V. 96, № 4, июль-август 1999, с. 586-593.
9. Уолравен, J., и Lehwalter, N., "Размерные эффекты в коротких балок, загруженных в Shear", ACI Структурные Journal, В. 91, № 5, сентябрь-октябрь 1994, с. 585-593.
10. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2005, 430 с.
11. Фостер, SJ, "Дизайн неприсоединившихся стран, изгиб членов за сдвига", цементных и бетонных композитов, V. 20, № 6, декабрь 1998, с. 465-475.
12. Браун, MD, "Дизайн для сдвига в железобетонных Использование Strut-и-Tie и секционных моделей", кандидатская диссертация, UMI Нету 3187673, Техасский университет в Остине, Austin, TX, август 2005, 397 с.
13. Schaumann, E.; Vall 478-487.
14. Фауст, T., Leichtbeton им Konstruktiven Ingenieurbau, Эрнст
15. Schaumann, E.; Vall 2009, с. 33-41.
16. Fiberline композиты A / S, 2006. (<a Target="_blank" href="http://www.fiberline.com" rel="nofollow"> http://www.fiberline.com </>)
17. Келлер, T., и Vall . 331-340.
18. Швейцарская ассоциация инженеров и архитекторов ", SIA Swisscode 262: железобетонных конструкций", 2003.
19. Фауст, T., и Фойгта, T., "Смягчение Поведение LWAC с помощью тестов Клин Расщепление", Лейпциг Ежегодный доклад гражданской инженерии, лентосшиватель № 4, Университет Лейпцига, Лейпциг, Германия, 1999. (Http:// aspdin.wifa.uni-leipzig.de/institut/lacer/lacer04/l04_13.pdf)
20. Вилле, K.; Дена, F.; и ВТ, Н. В. Bruchmechanische Kenngr (На немецком)
21. Hillerborg, A., "Анализ единого Crack," Механика разрушения бетона, FH Wittmann, под ред. Издательство Elsevier науки, Амстердам, Нидерланды, 1983, с. 223-249.
22. Международная федерация Beton дю ", керамзитобетонных, рекомендовал продлить до 90 Типового кодекса", бюллетень № 8, КСР-FIP, Лозанна, Швейцария, май 2000, с. 101-130.
23. Шпехт М., Шольц, H., "Ein Durchg (На немецком)
24. Schaumann, Е. "Гибридные FRP-легкого бетона Сэндвич система инженерных сооружений", кандидатская диссертация, № 4123, Федеральная политехническая школа Лозанны, Лозанна, Швейцария, 2008, 434 с.
25. ACI Комитет 213, "Руководство для структурных Легкий-бетон (213R-03)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2003, 38 с.
26. Ritz, W., "
27. Купание, К.-Й., Конечные Процедуры Элемент Инженерный анализ, Prentice-Hall, Inc Englewood Cliffs, NJ, 1982, 735 с.
Эрика Schaumann является аспирант лаборатории Композитный Строительство (CCLab) из Швейцарского федерального института технологии в Лозанне (EPFL), Лозанна, Швейцария. Она получила Dipl-Ing степени из Технического университета в Карлсруэ, Карлсруэ, Германия.
До Vall Он получил Dipl-Ing степени из Технического университета Дармштадта, Дармштадт, Германия, а также докторскую степень по EPFL.
Томас Келлер является профессором в EPFL, директор CCLab, которая является частью зданий и сооружений института школа архитектуры, строительства и инженерной экологии (ENAC). Он получил Dipl-Ing степени доктора и Швейцарский федеральный технологический институт Цюриха (ETHZ), Цюрих, Швейцария. Его исследовательские интересы включают композитный или гибридных материалов и конструкций, с акцентом на легких конструкций и современных композитных материалов.