Включение размытых циклическое поведение Бонд-Слип в двумерных мембранных элементов

В целях совершенствования существующих двумерных (2D) общей деформации основе железобетонных модели мембраны, рациональных, но весьма упрощенной, измазанные облигаций скольжения модель была разработана. Новая модель делит 2D элементов в кабального и скольжения регионов в направлении, перпендикулярном растяжении ориентации трещины. По существу, это трение модель, которая оценивает максимальная сила трения фрикционных в квартале между бетона и стальной арматуры. Эта статья предполагает, что наблюдается ужесточение напряженности и трещины поведения закрытия оказываются сложнее, чем поведение, что существующие модели способны представлять, особенно в условиях циклического нагружения. Предложенная модель способна моделирования такого поведения и бетона и стальной арматуры совместимости, в том числе предсказание трещины штаммов в условиях циклического нагружения. Предложенная модель проверяется с циклическим панели результатов испытаний в литературе. Эта статья представляет собой основу включить смазывается облигаций скольжения поведения для 2D общей деформации модели на базе ..

Ключевые слова: связь скольжения; цикла; трения; мембрана; железобетона; деформации.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Всего-деформированного основе мембранных моделей для конечно-элементного анализа (FEA) железобетонных были разработаны в Канаде и США, и успешно применяются для анализа различных бетонных конструкций. Одним из главных преимуществ общей деформации подхода является то, что рассмотрение трещины и трещины шириной расстояние можно избежать только путем вычисления среднего напряжений и деформаций в бетоне и смазывают стали. Бонд-скольжения поведение рассматривается косвенно использованием напряженности ужесточение подхода, и фиксированный или вращающийся трещины модели могут быть использованы. Дополнительные усовершенствования, такие, как сокращение конкретных прочности при сжатии в зависимости от поперечной деформации растяжения и пластического расширения конкретных за счет поперечной сжимающих напряжений, являются важными компонентами этих моделей. Есть, однако, вопросы, касающиеся возможной потери точности из-за предположения общая нагрузка:

1. Ли напряжение жесткости адекватно представлять облигаций скольжения поведения, особенно для циклического нагружения?

2. Это пластиковые расширения деформации должным образом рассмотрены в рамках циклического нагружения?

3. Можно еще механистической модели повысить результативность?

4. Разве через трещины сдвига точно рассчитана, в частности, фрикционных характер сдвига при циклическом нагружении?

В настоящем документе рассматриваются первые три вопроса, и вопрос 4 будут рассмотрены в следующей статье. Методология состоит в первую сравнить напряженность жесткости модели с остаточными напряжение в бетоне по сравнению с общим отношения деформации, полученные от Мансура и Hsu's экспериментальных data.1 остаточных напряжений, полученных из экспериментальных данных путем вычитания стали напряжений от общего напряжения. Второй шаг состоит в разработке мембраны модель, которая включает прямые, но упрощенный подход к моделированию скольжения связи. Эта модель используется для прогнозирования напряжений с экспериментальными штаммов, опять же используя Мансур и Hsu's data.1 результате прогнозы сравниваются с предсказаниями модели, используя общее напряжение.

ИСТОРИЯ

Университет Торонто исследовательская группа разработала общей деформации основе железобетонных мембраны модели модифицированной теории сжатия поля (MCFT) 2, в которой используются вращающиеся трещин. С тех пор она была усовершенствована с течением времени в качестве дополнительного монотонной / циклическая группа и сдвиговых испытаний стены были performed.3 Их общая деформации основе моделей, MCFT, а позже развитых нарушенных модели поля напряжений (DSFM), 4 предположить выравнивания главных напряжений и деформаций для моделирования железобетонных сплошных и было показано, успешного прогнозирования циклических ответ 2D-структур для плоских сдвиговых базе стены представил в своем недавнем paper.5 Тем не менее, Есть лишь ограниченное циклическое стеновые панели результаты тестирования тщательно понимание реакции железобетонных элементов при различных условиях нагружения. То есть, полный спектр циклических стеновая панель или элемент ответа не было установлено, в частности для Непропорциональное нагрузки. Мансур и Hsu1 признали важность изучения элементарного поведения при различных условиях нагрузки и испытания стеновых панелей по пропорциональной двухосного нагружения, чтобы побудить чистом виде сдвига.

Их циклическая модель смягчил мембраны (CSMM) 1 обеспечивает расхождение ориентации главных напряжений и деформаций и использует фиксированной ориентации трещины. Поведение мембранных элементов в рамках многих других циклических условий нагрузки, однако, еще должны быть подтверждены. К сожалению, тестирование панелей при равномерном напряжения / деформации условиях требует специального тестирования аппарата, который не доступен во многих местах ..

И США, и Канады моделях используется понятие напряженности жесткости к ответственности за растяжения в бетоне между трещинами. На рисунке 1 показана типичная модель, в которой напряжение в бетоне при растяжении достигает наибольшего положительного значения в крекинга и тогда уменьшается в соответствии с некоторой функцией растяжения. Это сокращение напряжение растяжения из-за потери связи между бетоном и сталью. Определение распада функции монотонной нагрузки просто. Трудности возникают при рассмотрении циклического нагружения, однако, из-за отсутствия механистического концепция напряженности жесткости модели для руководства развитием циклической модели, особенно в отношении закрытия трещины. Таким образом, многообразие подходов к погрузочно-разгрузочных и трещины открытия и закрытия используются.

Вызывает озабоченность развивающихся рационального сдвига / скольжения модель поверхности трещины. Различные подходы были использованы в основном для монотонных loading.6 цель этого документа заключается в развитии упрощенной модели облигаций скольжения, что позволит напряжения сдвига быть предсказано от скольжения трещины и дилатансии. Этот аспект будет рассмотрен в следующей статье.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эта статья оценивает существующие конкретные учредительных отношения с помощью имеющихся панели тестовых данных и попытки определить окна улучшения. Впоследствии новые рамки в целях включения определены функции моделирования 2D элементов мембраны. Новые возможности включают облигаций скольжения поведения мембранных элементов на основе сопротивления трения бетона и стальных поверхностей скольжения. Более того, конкретные штаммы расширения порожденных сдвига дилатансии при двухосном растяжении-сжатии отличаются и могут быть использованы для оценки поверхностных трещин контактных напряжений при сжатии.

НАПРЯЖЕНИЕ жесткости ПОВЕДЕНИЕ из экспериментальных результатов

Первым шагом является сравнение напряженности жесткости модели с остаточными напряжение в бетоне по сравнению с общим отношения деформации, полученные из экспериментальных данных. Как упоминалось ранее, остатков бетона напряжения, полученные из экспериментальных данных путем вычитания стали напряжений от общего напряжения. Панель результатов теста, который используется для этого исследования описаны в Мансура и Hsu.1 размеры панели были 1397 мм (55 дюймов) высокого по 1397 мм (55 дюймов) в ширину и 178 мм (7 дюймов) толщины. 2 показаны панели CE2 и СА2, два испытанных панелей и нагрузки. Двенадцать панели были проверены на пропорциональной циклических двухосных напряжений, которые принесли чистого сдвига под углом 45 градусов так, чтобы все растрескивание в горизонтальном и вертикальном направлениях, то есть X и Y. подкрепления (класс 60, № 4 полосы) ориентируются в L - и Т-направлений, которые происходят одновременно с Х-и Y-направлений на рис. 2 (а). Размер панели и состояния нагрузки одинаковы для всех панелей, а также укрепление и ориентации соотношение показано на рис.

2 до 5. Только семь из 12 панелей были использованы для данного исследования, поскольку диагональной меры деформации не были доступны для других групп с асимметричной конфигурации подкрепления. Зарегистрировало меры деформации были использованы для определения напряжений в стали усиление ориентации, L-и Т-направления, используя один из имеющихся моделей стали. Конкретные подчеркивает также определяется из общей деформации в классической модели, рассмотренной ниже, для напряженности жесткости. Эти модели основаны напряжений, то по сравнению с остатков бетона напряжений для определения типичных напряженности жесткости модели точно отражают связь скольжения ..

Аналитическая арматурной стали модели

Есть много доступных арматурной стали модели в том числе и модель Cheng Мандер, 10 приняты в качестве арматурной стали модели OpenSees. Стали моделями, предлагаемыми Seckin11 и Yokoo и Nakamura12 были использованы при осуществлении MCFT и CSMM, соответственно. Модели представляют собой средний показатель, то есть, размытым, одноосного стали учредительными отношений (сталь и деформации среднего напряжения стали, которая равна сумме усилие, развиваемое в укреплении разделены валового конкретной области). В этом исследовании, однако, Hoehler и стали Стэнтон model13 был выбран по трем причинам. Их модель: 1) способен распознать частичное (например, половина цикла) нагрузки; 2) обеспечивает простое уравнение для осуществления, а также 3) имеет простое изменение огибающей. В их модели стали, envelope8 кривой Рейнора используется. Это классическая кривая усиления стали конверт был изменен Беларби и Hsu14 и изменения в зависимости от соотношения стали усиление, как показано на рис. 3. На основании сопоставления с использованием Мансур и данных Hsu's, 1 был сделан вывод, что сокращение кривой конверт Hsu's лучше характеризует поведение размытых арматурной стали и, таким образом, использовать для этого исследования ..

Расчетное напряжение жесткости модели

Панели CE2 и Са2 были выбраны для демонстрации процедур, используемых для определения конкретного поведения, результаты представлены на рис. 4. Аналогичные процедуры были повторены для остальных групп, и не представлены в данной статье. Записанных тестов обеспечить общее соотношение между напряжением и деформацией испытанных панелей в X-и Y-направлений. Таким образом, деформация преобразования проводились для панелей с усилением ориентации, помимо 90 градусов для определения мер деформации в укреплении направлениях. Для панелей с несимметричной геометрии арматуры (CD2), конкретные деформаций сдвига были рассчитаны с использованием диагональные измерения деформации и включены в штамм трансформации. С учетом общей меры деформации в укрепление направлениях, соответствующих напряжений в стали направлений армирования, были рассчитаны с использованием стали модели, разработанной Hoehler и Stanton.13 Затем стали напряжений, как показано на рис. 4 (с) и (г), были преобразованы в X-и Y-направлений, а также X-направлении стали лишь подчеркивает были вычтены из общего числа зарегистрированных напряжений в X-направлении, как показано на рис.

4 (а) и (б), для определения остаточных напряжений в X-направлении. Остальные напряжения в заговоре против общей штаммов для X-направлении только показано на рис. 4 (е) и (е) и покажем, остатков бетона материала учредительных модели, в том числе напряженности влияние жесткости и трещиностойкости закрытия поведение ..

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На основании результатов анализов из двух панелей приведены на рис. 4, можно сделать вывод, что две панели представляют собой весьма различные модели поведения в том, что на 90-90 степени панели (CE2), стальной арматуры в обоих направлениях происходит полная гистерезисных петель, а для 45-45 степени панели (Ca2), стали остается в напряжении, даже когда пропорционального нагружения равна нулю. В результате напряженность жесткости часть кривой деформации остаточных напряжений для конкретного 45-45 степени панели, как показано на рис. 4 (F), центров по всему около -1,5 МПа (-217,6 фунтов на квадратный дюйм) по сравнению с примерно 0,0 МПа (0 фунтов на квадратный дюйм) на 90-90 степени панели, как показано на рис. 4 (е). Кроме того, оба остатков бетона отношения выставки сложное поведение в том числе малых циклов, как правило, не включены в напряжении жесткости моделей. Остатков бетона кривых в X-направлении приведены на оставшиеся пять изучал панели на рис. 5. Очевидно, что широкий спектр поведения получается, что не отражается на существующую напряженность жесткости моделей.

Цифры 4 (е) до (ч) показывают сравнение между предсказать поведение конкретных определяется с помощью процедур, описанных выше, и растягивающие поведение режима оценку типичных напряженности жесткости модели циклического смягчил модель мембраны (CSMM) .13 В ходе этого анализа Сюй / Zhu коэффициент не используется потому что это значение не в полной мере определены для циклического нагружения. Следует отметить, однако, что стали модели, представленные в CSMM, сама включает в себя напряжение жесткости поведения для панелей с различными коэффициентами усиления. Таким образом, приведенная конверт стали curve14 является функцией армирования. С другой стороны, Стивенс и др. al.15 предложил конкретные изменения напряженности жесткости кривой в зависимости от диаметра бар, а также укрепления отношения. Напряженности жесткости поведение оценивается с помощью MCFT с пересмотренной модели закрытия трещины при больших деформации растяжения, что позволяет некоторым истеричный поведения представлена на рис. 4 (I) и (J).

Как показано на рис. 4 (г) через (J), существующие модели, как правило упрощения разгрузки, трещины закрытия, перегрузки, и трещины поведения для конкретных растяжение режиме и не позволяют точно предсказать вклад в противостоянии конкретным сжимающих сил. Для обоих 90-90 степени и 45-45 панелей степени, трещин закрываться во время полной деформации по-прежнему положительный, о чем свидетельствует сжимающих напряжений при положительных штаммов на рис. 4 (а) и (б). Это свидетельствует о наличии пластических деформаций расширение за счет сжимающих напряжений в поперечном направлении. Оба МПГО и MCFT модели могут включать этот эффект. Однако, как не учитывают смещение базовой сжимающих напряжений около -1,5 МПа (-217,6 фунтов на квадратный дюйм) на 45-45 степени панели, как показано на рис. 4 (е).

Предложенные Усовершенствования

Геометрия модели зависит от жесткости напряженности и закрытия трещины

Общий ответ напряженно-деформированного в Х-или Y-направлении меняется соотношение усиление ориентации стали или изменения. По оценкам конкретной модели зависит от соотношения арматурной стали, как показано на рис. 4 (е) до (е) и 5 (а) по (д). Кроме того, размер арматуры, определяющий трения площадь контакта могут влиять на окружающих конкретные behavior.16

Беларби и Hsu14 дала наглядное объяснение стрессовые состояния на 45-45 панелей стен степени по отношению к 90-90 панелей степени и пришел к выводу, что нет присутствия защемления эффект (ущемление петли гистерезиса в результате сокращения потребления энергии поглощения), когда стальной арматурой ориентированы в направлении применения главных напряжений. Sittipunt др. al.17 также изучалось влияние усиления ориентации на стену сдвиговых структур и сообщил, что стены с диагональю подкрепление не показывай щипать ответ forcedeformation и поэтому способны рассеивать больше энергии. Таким образом, конкретные учредительных модель для железобетонных элементов следует принимать во внимание встроенных направлений армирования.

Включение поведение при трении сопротивление связи скольжения

Многие модели конечных элементов анализа считать идеальной связи между арматуры и бетонных элементов. Циклических ответ железобетонных конструкций, за податливость стальной арматуры, однако, будет включать связи скольжения поведения. Многие модели скольжения связи были разработаны для более точного прогнозирования циклической реакции бетонных конструкций. Лоус др. al.18 успешно смоделированы связи скольжения поведение пучка колонки соединений с помощью нулевой длины элемента интерфейса между 2D конкретных элементов и элементов стали фермы. Bentz16 предложил напряженности жесткости модели на основе связей характеристик арматуры. Тем не менее, рациональная модель не была разработана для использования в 2D общей деформации основе анализа методом конечных элементов, чтобы включить облигаций скольжения поведения, основанных на сопротивление трения.

Как говорилось ранее, напряженность жесткости модель имитирует явление, где трещины конкретный элемент может выполнять некоторые растягивающие силы через трещины из-за связи между арматурной стали и бетона. Модель трещины закрытия представляет поведение, когда трещины конкретный элемент принимает сжатия, которые не несут стальной арматуры, как трещины закрываются. Таким образом, усиление эффективности передачи растягивающих или сжимающих сил через трещины должны быть включены в напряженности жесткости и трещиностойкости закрытия моделей. Эффективность укрепления передавать растягивающие силы через трещины в значительной степени зависит от геометрии и физических свойств арматурного проката через трещины.

Пуассона эффект (рост конкретного штамма)

Бетонные элементы подвергаются двухосной нагрузки на растяжение-сжатие расширить не только из-за деформации растяжения трещину, но также из-за напряжения сжатия применяется в направлении, перпендикулярном направлению напряженности. Чжу и Hsu19 развитых Сюй / Zhu отношения включить этот дополнительный конкретный эффект роста по пропорциональной двухосной нагрузки на растяжение-сжатие и предложил линейно нарастающей Hzu / Zhu соотношение до арматуры урожайности и постоянное после выхода Сюй / Zhu отношение 1,9 для монотонных загрузки .7 Этот рост соотношение циклического нагружения, как предполагалось, 1,014, хотя и не была экспериментально подтверждена.

штаммов трещина в бетоне

деформации бетона трещины должны быть оценены на основе деформации растяжения трещины, а также конкретных штаммов роста за счет сжимающих напряжений в направлении, перпендикулярном направлению роста. Часть конкретных штаммов роста являются постоянными так, что она позволяет принимать конкретные сжимающих напряжений, хотя общая штаммов положительны.

РАМКИ ДЛЯ облигаций скольжения МЕМБРАНЫ МОДЕЛЬ

Новые рамки для железобетонных мембран была разработана, что считает железобетонная облигаций скольжения relationship.20 модель делит конкретные между трещинами в совершенно кабальный и совершенно несвязанные регионов, как показано на рис. 6 (а). Передача напряжения между стали и бетона в регионе скольжение достигается с помощью трения блока рядом с трещиной. Состояние трещины, то есть открытый или закрытый, определяется трещины деформации который рассчитывается как разница между стали и бетона деформации скольжения регионе с учетом фактора debonded Включает в себя конкретные деформации пластической деформации расширение за счет сжимающих напряжений в поперечном направлении. Сжатие напряжений по закрытой поверхности трещины переносятся модели закрытия трещины. Каждый из компонентов модели обсуждаются в следующем.

Таможенные и скольжения регионов

Бетона и стали, как предполагается, будет прекрасно, пока связаны конкретные трещин в первый раз. Затем, конкретные между двумя трещинами делится кабального и скольжения регионов представляют смазывается поведение связи скольжения, как показано на рис. 6 (а). Часть от средней между трещинами в правой трещина увеличивается на рис. 6 (б) показать, как подневольный и скольжения регионов моделируются. На этом рисунке, бетона и стали смазывается представлены в виде баров. Фрикционных блок представляет облигаций скольжения поведения дискретных элементов нулевой длины, примыкающем к поверхности трещины. Таким образом, оба стали и бетона в регионе скольжения подвергаются равномерной состояния стресса и напряжения. Распределенной связью элемент будет более точным, но будет делать моделирование бетона и стали намного сложнее. При растяжении, стали и конкретных штаммов в поручении региона являются равноправными, пока напряжение в конкретных проинтегрировать представитель площадь равна максимальной силы, которые могут передаваться между бетона и стали.

Затем, деформаций и напряжений в бетоне остается постоянной, как стресс и напряжение стали увеличиваться, как это показано на рис. 6 (б). Во время разгрузки, изменение напряжения в регионе скольжения как сталь и бетон равны, пока напряжение сжатия в бетоне раз превышает максимальное усилие, которое может быть передано на связи при сжатии. Потом, деформаций и напряжений в бетоне в поручении регионе остаются неизменными до трещина закрывается. После закрытия трещин, контакт (сжатие) напряжения строит по всей поверхности трещины. Это напряжение добавил к конкретному напряжение в регионе скольжения. Потому что напряжение в бетоне равномерно в области скольжения, контактное напряжение только что добавили в связи скольжения стресс для простоты ..

Несвязанных длина фактором

В общей сложности модели деформации мембраны, общее напряжение

Для простоты в развитии связей скольжения модель, средняя бетона и стали напряжения в регионе напряженности жесткости,

В уравнении. (2), А и В константы, которые будут определены из экспериментальных данных, которые определяют конкретные экспоненциального стресс и напряжение отношений; Напряжений в кабального и скольжения регионы должны согласиться с общей Для открытых трещин, стресс скольжения регионе и деформации, и

... (4)

Связанных стресс регионе и деформаций,

... (5)

... (6)

Общей деформации

Замена (7) с выражениями, полученными в формуле. (4) и (6) и решения для лямбда-фактора дает

... (8)

В предложенной модели, Кроме того, размытый стали не даст, если классическая кривая напряженно-деформированного Благодаря текучести Предполагается, поскольку в модели предполагается равномерное распределение напряжений в регионе скольжения. Поэтому, как только дает размытый стали в трещины, все смазывается стали в регионе скольжения бы пойти на уступки. По этой причине кривая стали конверт предложенный Мансур и Hsu7 (см. рис. 3), вывод об их более подходящими для предложенной модели, чем классическая кривая Благодаря текучести и деформационного упрочнения.

Бонд-скольжения трения

Трения блока располагается между бетона и стальной арматуры для характеристики поведения смазывается облигаций скольжения, как показано на рис. 6 (б). Максимальная сила трения передачи е в С. Л. трения блок представляет максимальное напряжение, которое может быть разработано в связи с конкретной связи между бетоном и сталью. Напряжение трения может быть разным для растяжения и сжатия.

Сила трения F SL вычисляется путем интегрирования U напряжение связи по области контакта N

... (9)

где N это количество баров перпендикулярно направлению трещины, S, это треск расстояния; дБ диаметр арматуры, а также у напряжение связи предлагается функция

Экспериментальные у отношений ( При сжатии трения была установлена на постоянное значение, равное При дополнительных знак деформации изменения, бетона в регионе скольжения ведет себя упруго до предела трение в обратном направлении будет достигнут. Это происходит почти мгновенно, поскольку конкретные очень жесткие по сравнению с другими компонентами модели. Кроме того, в условиях циклического нагружения напряжения трения лимит до нуля, пока предыдущий максимум растяжения достигнут, после чего она устанавливается равной стоимости показано на рис. 7.

Бетонные расширения деформации

Экспериментальные результаты Группы CE2 показывают, что остаточные деформации растяжения увеличение в обоих направлениях в циклических чистой загрузки сдвига для панели с подкреплением в 90-90 степени направлениях. То есть, записанные штаммов по той же группы, CE2, как показано на рис. 4 (а), показывают, что общая штаммов всегда положительны, хотя больших сжимающих напряжений существовали на различных этапах цикла нагружения. Признать, что трещины закрыты, то есть против поверхностей трещины находятся в контакте, расчеты конкретных штамм должен включать пластической деформации расширения за счет поперечной сжимающих напряжений. Чжу и Hsu19 показали, что конкретные расширяется с соотношением поперек осевых деформаций равна 1,9, после поперечной деформации превышает доходность штамм ограничиваясь стали. Во многих случаях, однако, это предельное соотношение не достигнуто. Палермо и Vecchio3 предлагаемого разделения коэффициент Пуассона в упругой и остаточной компоненты. Упрощенная процедура была принята здесь, вместе с Сюй, ограничивающее критериям.

соотношение стоимость Пуассона 1,9 используется как конверт значение для общей деформации. Применение этих значений коэффициента Пуассона дает постоянно растет пластиковых

Бетонные трещины напряжение

Crack деформации скольжения области (10), чтобы удовлетворить условия деформации совместимость показано в формуле. (11)

... (10)

Рис 6 (с) иллюстрирует чистой деформации трещины в результате конкретных роста, а также деформации растяжения трещины. Эта мера трещины напряжение используется для критерии трещины закрываются.

Бетонные контактных напряжений

Как только трещины напряжение становится равным нулю и бетонной поверхности трещины вступает в контакт, бетона в регионе опыта скольжения сжимающие напряжения и стресса из-за контакта в дополнение к стресс передается связи. Кроме того, связь между стрессом бетона и стали, как увеличение деформаций в арматуре восстановить контакт с неповрежденными бетона. Дискретной модели связи, используемые здесь не может отличить контактных напряжений и увеличение напряжения связи. Таким образом, единая модель была использована для обеих сторон. Уравнение (12) показывает, предлагаемых экспоненциальной зависимости между комбинированных контактов и сжимающих напряжений стоимость облигаций, определяется как fcsl и трещины напряжение Параметры модели в настоящее время подогнать экспериментальные данные.

F ^ к югу с ^ ^ SUP SL = ехр [b

Аналитической процедуры

Панели CE2 и СА3 были выбраны для демонстрации возможностей анализа предложенной модели. Следует отметить, что ранее выбранной панели СА2, не был выбран, поскольку он включает в себя половину цикла погрузки. Как говорилось ранее, конкретные меры расширения деформации загрузки зависит, кроме того, расширение влияния не полностью протестирована под частичной погрузки, в которых частный цикл загрузки установлена в режим загрузки в противном случае полного циклов нагружения между практически равными и противоположными положительным и отрицательным нагрузок. Таким образом, Группа СА3, что только включает в себя полный цикл был выбран для этого исследования. Записанных общей деформации в X и Y-направлений, были использованы для расчета деформаций и напряжений в поручении и кабального регионов. Итераций повторяется до напряжения в кабального и скольжения регионов сошлись во мнении в разумных пределах погрешности (см. рис. 8). Для СА3 Группы, была регионом, где р обращается в бесконечность, где р есть отношение общей деформации напрягаться на таможенном регионе. Чтобы избежать этой проблемы, связь деформаций

В большинстве регионов, процедур показано на блок-схемы на рис. 8, были использованы для завершения анализа. Индексы Ъ и Л. Обозначим кабального и скольжения регионах, соответственно, а индексы C, S, Cr, и р указывают бетон, сталь, трещины и пластиковые расширения, соответственно. Строчные буквы х и у, а затем C, S, Cr, и р, представляют собой X-и Y-направлений. Значения параметров приведены на рис. 7 и уравнение. (8) и (12) были выбраны для наилучшего соответствия экспериментальных результатов из-за ограниченного доступа к циклическим результаты тестирования панели и по следующей схеме Группа CE2 СА3 и, соответственно: A = 3,0 МПа (435 фунтов на квадратный дюйм) и 3,0 МПа (435 фунтов на квадратный дюйм), В = 100 и 50; 1,5 и -4 б = -300 и -800; с = 0 и 0 и г = 0 и -0,8 ..

Сравнение прогнозов и экспериментальные результаты

Только X-направлении процедур анализа, а результаты представлены в настоящем документе. Процедуры и результаты для Y-направлении, по существу, то же и не включены в настоящем документе. Во-первых, Значения р также сократили почти до нуля, как стали штаммов стал большим, так что большая часть деформации произошли в поручении регионе.

Общей деформации нанесены конкретные напряжений в кабального и скольжения регионов на рис. 9. Конкретные напряжения на таможенном регионе практически такие же, как сумма напряжений (см. рис. 4 ()), поскольку штаммы мала, так стали напряжения малы. Конкретные напряжения в регионе скольжения ограничены в регионе напряженности связи напряжения трения напряженности. В области сжатия, напряжения может стать большим из-за комбинированного воздействия повышенной связи напряжений трещина закрывается, и из-за трещины контактных напряжений. Подобные участки предназначены для Группы СА3, но не представленные в настоящем документе. Дополнительные экспериментальные результаты, необходимые для разработки точных моделей закрытия трещины. Эффекты стали ориентации по отношению к направлению трещины и трещины скольжения должны быть определены для циклического нагружения.

Рис 10 (а) и (б) представить рассчитывается общая напряжений для панелей CE2 и СА3. Предложенная модель отражает поведение очень хорошо для обеих групп, хотя конкретные текущие модели линейной упругой. Хотя это и не способных представлять деградации прочности последнего цикла, она должна быть в состоянии этот раз конкретную модель была обновлена. Изменение MCFT модель включает в себя напряжение жесткости модели, показанной на рис. 4 (I) и (J), но не включает в себя пластиковые prestrain effects4, однако она может производить экспериментальные результаты по большей части, как показано на рис. 10 (с) и (г), хотя и не точно воспроизвести сжимающих напряжений, трещин близко. Это проявляется как в панели.

На рисунке 11 показано аналитических напряженности жесткости поведение предсказывается облигаций скольжения модель для двух групп по сравнению с экспериментальными напряженности жесткости моделей. Аналитические напряженности жесткости кривые получены в результате принятия аналитических итоговых значений напряжения (рис. 10 (а) и (б)) и вычитая X-направлении стали подчеркивает таким же образом, как это было сделано с экспериментальными данными для получения кривых Рис. 4 (е) и 5 (б). Напряженности жесткости поведения лучше предсказать, чем предыдущие модели. Гистерезисные петли матч экспериментальных поведения и, в частности в том смысле, что они, очевидно, связано с увеличением максимальной экскурсии. Модель облигаций трения скольжения Предполагается, здесь очень упрощенная, поэтому лучшие результаты могут быть получены с изысканными моделями.

ВЫВОДЫ

На основании результатов этого исследования, следующие выводы:

1. Предложенная модель способна представлять сопротивление трения и скольжения облигаций поведения в размытым (в среднем) образом достаточно точно. Известно, что модель с распределенными связи упор будет лучше в этом отношении;

2. Предложенная модель определяет трещины штаммов, которые включают конкретные расширения пластика, за счет поперечной сжимающих напряжений, при циклическом нагружении;

3. Основное преимущество предлагаемой модели как это наблюдается в настоящем исследовании является то, что лучше конкретные модели сжимающие напряжения, когда трещины тесными, чем у предыдущих моделей. Модель также может захватить поведение панели с различных направлений укрепления и коэффициентов. Дополнительные выгоды, как ожидается, однако, как сдвига / скольжения, включенных в модель, и

4. Эффективное напряжение жесткости поведения, связанного с новой моделью облигаций скольжения больше соответствует экспериментальным данным.

Авторы

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № CMMI-0625640 от Национального научного фонда. Авторы очень признательны TTC Сюй для обмена результатами тестов и MS Hoehler и JF Стэнтон за предоставление исходных кодов для стальной модели.

Нотация

^ К югу с = конкретные общая площадь

^ К югу ы = общая площадь стали

г ^ к югу б = укрепления диаметр стальной прут

E ^ к югу с = модуль упругости конкретных

E ^ югу ы = модуль упругости стали

F ^ SUP SL = общей численности связи в регионе скольжения

е '^ к югу с = цилиндра сила сжатия конкретных

F ^ югу кр = крекинга стресс конкретных

F ^ югу ы = стали стресс

F ^ SUP SL = максимальная сила трения, разработанные в бетонный блок

F ^ к югу с ^ ^ SUP SL = комбинированных максимум трения и контактных напряжений

N = количество баров перпендикулярно направлению трещины

р = соотношение связи штамма к полной деформации

S = трещины интервал

U = напряжение связи

V ^ к югу ху = коэффициент Пуассона конкретных

Ссылки

1. Мансур М., Hsu, TTC, "Поведение железобетонных элементов в условиях циклического сдвига. I: Эксперименты," Журнал строительной техники, ASCE, В. 131, № 1, январь 2005, с. 44-53.

2. Vecchio, FJ, и Коллинз, М., "Модифицированный сжатия теории поля для железобетонных элементов, подвергнутых сдвига", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 83, № 2, март-апрель 1986, с. 219-231.

3. Палермо, Д. и Vecchio, FJ, "Compression полевой Моделирование железобетона, подвергнутого обратном Загрузка: Формулировка", ACI Структурные Journal, В. 100, № 5, сентябрь-октябрь 2003, с. 616-625.

4. Vecchio, FJ, "Disturbed Модель поля напряжений для железобетона: Формулировка" Журнал строительной техники, ASCE, В. 126, № 9, сентябрь 2000, с. 1070-1077.

5. Палермо, Д. и Vecchio, FJ, "Моделирование циклически нагружаемых железобетонных конструкций на основе Метод конечных элементов", журнал строительной техники, ASCE, В. 133, № 5, май 2007, с. 728-738.

6. Vecchio, FJ, и Лай, Д., "Crack Shear-Слип в железобетонных элементах", журнал перспективных Дорожное строительство, Япония институт бетона, т. 2, № 3, октябрь 2004, с. 289-300.

7. Мансур М., Hsu, TTC, "Поведение железобетонных элементов в условиях циклического сдвига. II: теоретическая модель," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 131, № 1, январь 2005, с. 54-64 .

8. Рейнор, DJ; Lehman, DL и Стэнтон, J. F ", Бонд-Слип Ответ арматуры Цементный в каналах", ACI Структурные Journal, В. 99, № 5, сентябрь-октябрь 2002, с. 568-576.

9. Юн, ГДж; Хармон, TG; Дайк, SJ и т., М., "Всего штамм основе гистерезисных Модель Материал для железобетонных конструкций: теория и проверок," Компьютеры и бетона, V. 5, № 3, июнь 2008, с. 217-241.

10. Chang Г.А., Мандер, JB, "Сейсмическая энергия основании анализа усталости повреждения моста Столбцы: Часть I-Оценка сейсмической мощности," Технический отчет NCEER-94-0006, NCEER, SUNY, Буффало, штат Нью-Йорк, 1994.

11. Seckin, М., "Поведение гистерезисных литых-на-Месте Внешний Луч-Column югу Ассамблеи", кандидатская диссертация, Университет Торонто, Toronto, ON, Канада, 1981, 266 с.

12. Yokoo Ю., и Накамура, T., "нестационарных отношений гистерезисных одноосном напряженно-деформированного из стали Бар", Труды Архитектурный институт Японии, Токио, 1977, с. 71-80.

13. Hoehler, MS, и Стэнтон, JF, "простой феноменологической модели для армированной стали под произвольным нагрузки," Журнал строительной техники, ASCE, В. 132, № 7, июль 2006, с. 1061-1069.

14. Беларби А., Hsu, TTC, "Учредительный Законы бетона на растяжение и арматуры подкрепленной Бетон", ACI Структурные Journal, В. 91, № 4, июль-август 1994, с. 465-474.

15. Стивенс, NJ; Uzumeri С.М., Коллинз, депутат, и Уилл, GT, "Учредительный Модель для железобетонных анализ конечных элементов", ACI Структурные Journal, В. 88, № 1, январь-февраль 1991, с. 49-59.

16. Бенц, ЕС, "Объяснение загадки Напряженность жесткости модели Shear Эксперименты Группа" Журнал строительной техники, ASCE, В. 131, № 9, сентябрь 2005, с. 1422-1425.

17. Sittipunt, C.; Вуд, SL; Lukkunaprasit, P.; и Pattarattanakul П., "Циклические Поведение железобетонных Структурные Стены с диагональю веб усиление", ACI Структурные Journal, В. 98, № 4, июль-август 2001, с. 554-562.

18. Лоус, Л. Н.; Мол, JP; и Говинджи, S., "Бетон-Сталь" Бонд модели для использования в конечных Моделирование элементов железобетонных конструкций ", ACI Структурные Journal, В. 101, № 4, июль-август 2004, с. 501-511.

19. Zhu Р., Hsu, TTC, "Влияние Пуассона в железобетонных элементах мембраны", ACI Структурные Journal, В. 99, № 5, сентябрь-октябрь 2002, с. 631-640.

20. Так, М., "Всего-деформированного основании Бонд / Слип и Shear / Трение мембраны модель анализа методом конечных элементов из железобетона," кандидатскую диссертацию, Вашингтонский университет в Сент-Луисе, Миссури, 2008, 240 с.

Migeum Так это Инженер в Структурные группы Диагностика на Уолтера Мура и P Associates. Она защитила кандидатскую диссертацию в Вашингтонском университете в Сент-Луисе, Миссури. Ее исследовательские интересы включают композитных материалов и нелинейной конечно-элементного анализа / ремонта бетонных конструкций.

Томас Г. Хармон Клиффорд Murphy профессор гражданского строительства в Вашингтонском университете. Его исследовательские интересы включают железобетонных конструкций, только бетона, сборного и предварительно напряженного бетона, а также композитных материалов.

Ган Yun Jin является профессором гражданского строительства университета Акрон "," Акрон, штат Огайо. Он получил докторскую степень в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн, Урбана, Иллинойс. Его исследовательские интересы включают структурной динамики, нелинейной механики строительных конструкций, а также структурных мониторинга здоровья населения.

Ширли Дайк является Эдвард Дикке профессор инженерных наук в Вашингтонском университете. Ее исследовательские интересы включают структурной динамики, структурный мониторинг здоровья и структурных систем управления.