Моделирование структурных приседаний Стены Контролируется Shear
Железобетонные приземистые стены являются общими в малоэтажном строительстве и в качестве стеновых сегментов образованных оконных и дверных проемов по периметру стен. Существующие подходы, используемые для моделирования боковой силы от деформации ответы сегментов стены обычно предполагается, отцепили осевой / изгиб и сдвиг реакции. Более всеобъемлющий подход к моделированию, который включает изгиба сдвига взаимодействия, будет реализован, проверки и улучшения При использовании результатов испытаний. Экспериментальная программа состояла обратной циклической боковой нагрузочного тестирования сильно инструментальной стены сегментах доминируют сдвига поведения. Результаты моделирования показывают, что изменения в предполагаемом поперечных нормальных напряжений и деформаций распределения производит значительные различия в реакции. Использование среднего экспериментально зарегистрировано поперечной деформации данных нормальной или калиброванного аналитические выражения привело к улучшению прогнозов прочность на сдвиг и боковые нагрузки поведение перемещения, равно как и включение вращательных весной на стене концы модели расширения продольной арматуры в пьедесталах. .
Ключевые слова: мол, железобетонные; прочность на сдвиг; пазуха свода; приземистые стены.
(ProQuest: ... обозначает формулу опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Приседания стен (с пропорциями как правило, не превышает 1,5) являются очень распространенными в малоэтажном строительстве и на более низких уровнях высотных зданий (например, стоянка уровне стен и стен подвалов). Они также могут быть найдены в длинных стен с отверстиями в связи с оконными и дверными проемами, в результате чего в стене отверстия между сегментами. Дизайн стеновых элементов, как правило, ориентированы на поставки достаточной прочности на сдвиг по содействию изгиб уступая (например, ACI 318-081 Раздел 21,9), поэтому модели, которые должным образом объясняет поведение нелинейных изгибных не требуется. Для низких стен aspectratio или стене сегментов, поведение зачастую доминируют нелинейные ответы сдвига и моделирования параметров выбраны для сдвига жесткости и прочности могут иметь существенное влияние на распределение предсказал членов сил и укреплению боковой дрейф. Например, в 3562 МЧС рекомендует использовать 0.4Ec к модели эффективной сдвиговой жесткостью preyield, несмотря на отсутствие тестовых данных в поддержку использования этого значения и влияния сдвиговых трещин на эффективную жесткость.
В соответствии с экспериментальными данными, изгиб и деформации сдвига взаимодействия существует даже для сравнительно тонкие стены с соотношением от 3 до 4, при деформации сдвига приходилось примерно 30% и 10% от первого этажа и крыши боковых смещений, respectively.3 степень взаимодействия для небольших пропорций, и в частности приземистые стены пропорции меньше, чем 1, остается неясным. Существует необходимость для относительно простых подходов к моделированию, что вопросы взаимодействия между изгиба и сдвига ответов, и захватить важные функции реагирования на широкий спектр геометрии стены и укрепления деталей. Несмотря на относительно большое количество стены испытания в литературе, основное внимание в большинстве этих испытаний является оценка прочности на сдвиг стены и общей нагрузки и боковое смещение ответ, в отличие от оценки относительного вклада изгиб, сдвиг и деформации крепления к стене бокового смещения, которые необходимы для проверки существующих и разработки новых подходов к моделированию.
На основании сказанного выше, подход к моделированию способных учета изгиба сдвига взаимодействие осуществляется и оценивается с помощью экспериментальных результатов. Модель усовершенствований, необходимых для захвата общей боковой нагрузки и боковое смещение реагирования, а также относительный вклад изгибных и сдвиговых деформаций ответы, будут выполнены и подтверждены с использованием данных экспериментальной программы проводятся на слегка усилить приземистые стены со сдвигом доминирующего поведения. Результаты испытаний на крупной инструментальной испытательные образцы включен ряд модельных параметров и предположений, которые будут исследованы, в конечном счете приносит улучшение соглашения между экспериментальными и результатов моделирования.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Низкий удлинения железобетонных стен, с heightto соотношения длины меньше, чем 1,5, являются общими в малоэтажном и перфорированного настенные конструкции. Точная моделирование нагрузки по сравнению деформации реагирования и боковые нагрузки жесткость такие стены необходимо оценить здание бокового перемещения, а также распределение сил между элементами боковой нагрузки сопротивления системы. Модель, которая достаточно захватывает измеряется ответов, в том числе связи изгиба сдвига поведения, предлагаются модели и результаты проверяются по сравнению с результатами испытаний в значительной степени из инструментальной сегментов стены. На основании исследования, рекомендации для моделирования нагрузки и деформации, ответы приземистых стенах предусмотрены.
МОДЕЛЬ ОПИСАНИЕ И ИСТОРИЯ
Аналитические модели, пары изгиб стены и сдвига ответов был предложен Massone4 и др. Massone al.5 на основе рамок, предложенных Petrangeli др. al.6 модель включает железобетонные (RC) панели поведения в двумерной макроскопической модели волокна (на несколько Вертикальная линия элемент модели [MVLEM]) 7-9 (рис. 1 (а)) для захвата экспериментально сдвига изгиба взаимодействия в RC walls.3 модель разработки связано с изменением MVLEM путем присвоения сдвига весной каждого из macrofiber MVLEM элемента (рис. 1 (б)). Каждый macrofiber затем рассматриваются как элемент RC панели под действием мембраны действия, то есть в плоскости равномерной нормальных и касательных напряжений (рис. 1 (б)). Таким образом, взаимодействие между изгиба и сдвига, включенных на волокна уровне. Было показано, что этот подход к моделированию адекватно отражает общую loadversus деформации ответы на сравнительно тонкие стенки (пропорции 3), и стены с пропорциями (или momentto сдвига отношение разделены стеной длиной) больше, чем примерно 1,5 Это исследование выявляет значительное модели переменные, которые влияют ответ прогнозы очень приземистые стены (момент к сдвигу соотношения разделены стеной длиной, равной 0,5).
Для представления учредительных поведение панели, вращающейся угол подхода к моделированию, таких, как изменение теории сжатия поля (MCFT) 10 или вращающейся угол смягчил модель фермы (RA-STM), 11 могут быть использованы, среди других моделей. Для каждого из составляющих элементов панели RC, одноосного учредительных модели напряженно-деформированного для бетона применяется вдоль главных направлений для получения напряжения поля, связанного с основными направлениями, предполагая, что основной напряжений и деформаций направления coincide.10, 11 для арматурной стали, одноосного учредительных модели напряженно-деформированного применяется в направлениях арматура, исходя из предположения о совершенной связи между арматурной стали и бетона. Дюбель действий по усилению пренебречь, и только одноосной ответ арматуры входит в модель. Таким образом, осевые и поперечные ответов каждого слоя (панели) элемента связаны, что позволяет связи изгиба и сдвига ответы MVLEM, потому что комбинация осевого ответ одноосного элементы представляют собой общий изгиб реакция каждого MVLE.
По описанию др. Massone и др., 5 деформации или деформации в элементах каждой группы элементов определяются из предписанных шесть степеней свободы (их, иу, и на обоих концах элемента модели), как показано в Рис. 1 (б). Если предположить, что деформации сдвига равномерное по сечению и плоскости сечения остаются плоскими, продольных нормальных (осевой) в соответствии с установленными степеней свободы для очередного шага анализа. Поперечной деформации нормальных пределах каждой полосы ( Численный метод решения (например, Ньютона-Рафсона) можно использовать для линеаризации уравнения равновесия и итерацию по неизвестной
В случае, когда поперечные нормальные штаммы, как известно, это итерации не требуется. В качестве первого приближения в разработке модели, поперечные нормальные
Cheng и др. показали, что al.12 поперечной деформации нормальные опытные вдоль стены можно значительно снизить с низким уровнем удлинения стены (например, H / L = 0,5), особенно в регионах, близких к верхней и нижней части стены в связи с сдерживающим эффектом постамента использовались на стены заканчивается необходимой для проведения испытаний. Таким образом, используя условии нулевой поперечной деформации нормальных ( стены с низким сдвига службы углубленного отношения. Для исследования этой идеи, разработки альтернативных модель была разработана для представления крайнем случае взять на себя нулевой поперечной нормальных штаммов ( Дополнительная информация о разработке модели представлены elsewhere.4, 5
Сравнение прогнозов две альтернативные модели составов ( , чем 0,5). Таким образом, более подробное описание распространения поперечных нормальных штаммов или напряжения, или, возможно, изменения других параметров модели или предположения, было сочтено необходимым, чтобы точно предсказать реакцию такие приземистые стены. Большинство тестов в литературе, однако, включать относительно редким приборов, в первую очередь для измерения бокового перемещения по высоте стены. Ну инструментальной испытательные образцы должны предоставить подробную информацию, необходимую для оценки значимости различных допущений моделирования. В следующем разделе описывается тестовая программа с сильно инструментальной образцов, которые представили данные, необходимые, чтобы разобраться в обоснованности различных модельных предположений.
Программа испытаний
Описание образцов
Экспериментальной программе участвуют тестирование 14 пилястра (WP) и пазуха свода образцов (ОП), с размерами, усиление конфигурации и свойств материала выбран в качестве представителя по периметру стены сегментов построен в Калифорнии, между примерно 1940 и 1970 гг. Стены были испытаны сегментов 3/4-scale копии сегментов фактической корпуса больницы. Пазуха свода образцов 1520 мм (60 дюйма) высокий, 1520 мм (60 дюймов) и 150 мм (6 дюймов) толстые, и быки были 1220 мм (48 дюйма) высокий, 1370 мм (54 в .) длиной до 150 мм (6 дюймов) толщиной сдвига службы углубленного отношения (M / (VI)) 0,5 и 0,44, соответственно. Относительно низкий диапазон сдвига углубленного отношения (что соответствует половине пропорции для каждого образца) были достигнуты в ходе испытаний этих образцов с помощью крепления основания стены, сдерживая вращений в верхней части стены, и с линии принятия мер по прикладной боковые нагрузки через образец midheight. Распределенной арматурной стали отношения образцов в продольном и поперечном направлениях (Ил и ИТ), соответствующая границе армирования Мб, а осевая нагрузка уровней наносится на образцы в ходе испытаний, а также других характеристик образца, представлены в таблице 1.
Арматурной стали отношения в таблице, были рассчитаны на основе общей площадью границы (ASB) или распространяться в Сети укреплению общего притока области бетона (границы или веб-сайтов), над которым находится подкрепление. Приток области пограничных зонах была рассчитана, как указано в МСА 318-08,1 рис. R21.9.6.5 ..
Опытные образцы включены некоторые особенности наблюдаются в старых зданиях, таких как ослабленные совместных плоскости (WPJ) в spandrels, где конкретные уменьшении толщины и веб укрепление режется обеспечить трещины инициатором вдоль размаха между оконными проемами либо в середине пролета или на прилегающих к концу службы, а также отсутствие крючков на горизонтальных укрепление Сети для причалов и отдельных spandrels. Четыре экспериментальных группах, с двумя одинаковыми (спутник) образцов в каждой группе, были проверены на пазуха свода (WS) образца конфигураций. Повторяя тесты для данной конфигурации включен оценки изменчивости результатов испытаний. Первые два типа WAS были дифференцированы в первую очередь на сумму укрепление границы при условии, в то время как в течение последних двух групп, которые без крючков на горизонтальных усиление (по аналогии с пирса конфигурации), включены менее Сети и граничных подкрепление, и расположение WPJ изменялось (табл. 1). Другие шесть образцов были одинаковыми причалов (WP) испытания в рамках трех различных уровнях осевой нагрузки (0%, 5% Ь?? Ag, и 10% ФК "?? Ag).
Измерительные приборы
Каждый опытный образец был представлен очень подробный набор контрольно-измерительных приборов, с тем чтобы после теста исследований, посвященных разработке моделей и проверки. DC-LVDTs (DC-возбужденных линейный дифференциальный преобразователь переменного, называют DCDTs) были смонтированы на образцы, чтобы обеспечить измерение средней деформации в указанных местах. DCDTs были расположены для определения общих деформаций, а также местные деформации для оценки, например, вклад сдвиговых и изгибных деформаций относительного бокового смещения по образцу высоте. Дополнительные DCDTs также были установлены на образец для получения среднего сдвига поперечных нормально, и продольных нормальных напряжений. Тензометры также были использованы для измерения локальных деформаций в отдельных местах на арматурный прокат стали. 2 показана схема распределения DCDT датчик для проверки 5 до 8. Дополнительная информация на стене приборы, используемые можно найти в докладе Massone и Wallace.13
ИССЛЕДОВАНИЯ аналитическое моделирование
Обзор аналитических исследований, моделирования и сравнения с экспериментальными результатами в течение четырех пазуха свода образцов (тесты 1 до 4) и пять пирса образцов (Тесты 5 до 9) представлены. Результаты по остальным пазуха свода образцов (тесты 11 до 14), не упомянутые здесь, поскольку они не включают достаточное оборудование для предоставления данных, необходимых для сравнения в данном документе. Результаты испытаний 10 не обсуждался, поскольку причал образца WP-T5-N0-S2 был случайно поврежден (трещины) до начала испытаний.
Сдвига изгиба модели взаимодействия описанных выше первоначально использовались для прогнозирования реакции каждой стены образца. Проанализировали монотонной боковой загрузкой с zerorotation кинематического граничного условия применяются на верхней и нижней части стены, а вертикальные перемещения в верхней части стены, не сдержан и боковым смещением в верхней части стены предусмотрено. Перемещения контролируемых нелинейного анализа стратегии решения используется, когда боковым смещением в верхней части каждой стены модели увеличивается в процессе анализа. Осевой нагрузкой в верхней части каждой стены модель соответствует равнодействующая сил, приложенных к вертикальной приводов и собственный вес в стальной раме реакции (приблизительно 53 кН [12 KIPS]).
Учредительных модели материала были откалиброваны в соответствии, как проверенные свойств материала (то есть, прочность на сжатие бетона, деформации на пике нагрузки конкретных прочность на сжатие, предел текучести арматурной стали, и после выхода стали жесткости), используемые в строительстве стены образцы, полученные в результате испытаний одноосного растяжения проводится на 152 х 304 мм (6 х 12 дюймов) цилиндры и укрепления купоны бар.
Учредительными отношений осуществляется в аналитической модели для конкретных рассмотрели эффекты двухосных размягчения сжатия (снижение основных сжимающих напряжений в бетоне из-за трещин под деформации растяжения в ортогональном направлении), а также напряженность жесткости (в среднем растяжение postpeak напряжений в бетоне из-за склеивания бетона и арматуры между трещинами). Чтобы включить напряженности влияние жесткости в напряженно-деформированное поведение конкретных напряженности, в среднем (смазывается) напряженно-деформированного отношения предложенный Беларби и Hsu14 применяется. Для описания поведения stressstrain бетона на сжатие, то кривая Thorenfeldt база используется, калибруется Коллинз и Porasz15 и Каррейра и Куанг-Хан, 16 и обновляется путем введения параметра сжатия размягчения предложенный Веккьо и Collins.17
Монотонной зависимости напряжения от деформации осуществляется в стены модель для арматурной стали является хорошо известным одноосным учредительных модель Menegotto и Pinto.18 отношения в виде изогнутой перехода от прямой линии с наклоном асимптотой Е0 (модуль упругости) на другой асимптоту с наклоном E1 = bE0, где параметр Ъ коэффициент деформационного упрочнения (Ь = 0,008). Рассмотреть последствия напряженности жесткости на подкрепление, то есть, смягчение (и ослаблением) в среднем (смазывается) stressstrain отношения арматурной стали бары встроенных в бетоне (из-за концентрации напряжений в стали в трещины местах), и Беларби Hsu14 предлагается два эмпирических отношений, первый из которых обеспечивает сглаживание кривой перехода между упругим и выход асимптот, а во втором на долю которого приходится снижение эффективной средней текучести для стальных стержней встроенные в бетон. Эти отношения (так называемые одной кривой модели), были включены непосредственно в Menegotto Пинто и уравнения, используемые в данной модели стене.
В аналитических моделей, используемых для представления испытательных образцов, семь элементов модели были сложены по высоте стены, где каждый элемент модели состоял из восьми полос (панели элементов) вдоль стены длиной. Две полосы были использованы для дискретизации каждой границе элемент стены образца, тогда как остальные четыре полосы, были использованы для определения в Интернете. Стальной арматуры считалась равномерно распределенных в области притока каждой конкретной полосы.
Наличие WPJ и неблагоприятные условия крепления из-за разрыва продольной арматуры по адресу WPJ на пазуха свода образцов (рис. 3) не были включены в анализ. На основании испытаний замечаний, следует отметить, что диагональные трещины по всей WPJ с незначительными растрескиванию вдоль WPJ на несколько сантиметров недалеко от центра пазуха свода. Кроме того, отсутствие крючков на поперечной арматуры веб пристани образцов не был рассмотрен в ходе анализа.
Результаты моделирования: ноль поперечные нормальные напряжения или напряжения
Результаты эксперимента показали, что в конце постаменте в верхней и нижней части стены сдерживали поперечных нормальных напряжений. Разработка модели, описанной ранее, в котором предполагается нулевой поперечной нормальной результирующего напряжения ( Жесткий и сильный ответ ожидается в состояние, при котором ограничение на конец блоков считается ( Ответ прогнозы были получены образцы стены с использованием как модель формулировки, а результаты обсуждаются в следующих подразделах.
Боковая нагрузка по сравнению с верхней перемещения ответ-Рис 4 сравнение измеренных и предсказал боковые нагрузки по сравнению с верхней ответы перемещения отдельных образцов стены. На рис. 4, аналитических результатов, полученных с использованием трех различных моделей формулировки сдвига-изгиба модели взаимодействия с нуля поперечные нормальные напряжения, сдвига изгиба модели взаимодействия с нулевой поперечной нормальных напряжений и изгиба модели (без деформации сдвига)-сравниваются с экспериментально измеренными ответов. Результаты сдвига изгиба модели взаимодействия отложены до значительного ухудшения стены боковой нагрузкой происходит, как postpeak (унижающие) реакция чувствительна к модели дискретизации (элемент размера).
Для всех образцов, экспериментально измеренные loaddisplacement ответ находится между верхней и нижней границы аналитических ответов предсказывали сдвига изгиба модели взаимодействия с нулевой поперечной деформации нормальной и нулевой поперечной нормальных напряжений предположения, соответственно. Кроме того, на изгиб предсказания модели для боковой стене несущей способности и жесткости, значительно больше, чем для сдвига изгиба модели взаимодействия прогнозов и результатов тестирования (рис. 4). Это согласуется с наблюдаемым провал сдвига (диагональ напряженности и веб-дробление) опытных образцов.
Боковые грузоподъемностью предсказал в результате взаимодействия модели по сравнению с экспериментально потенциала на рис. 5. Как и ожидалось, две крайние модели взаимодействия составов (с Потенциала прогнозирования с использованием модели с нулевой поперечной деформации предположении нормального лучше, то есть ближе к пропорции 1, для опор (короче образцов) по сравнению с spandrels, а точнее прогнозировать получено spandrels (выше пропорции) с помощью модель с нулевым поперечные нормальные предположение стресса. Таким образом, как и ожидалось, при условии ограничения к концу блоков более выражен для коротких образцов и четкое реагирование прогноза полученные с помощью модели, основанной на предположении нулевой поперечные нормальные напряжения. Эти результаты позволяют предположить, что эта модель может быть улучшена благодаря величине поперечные нормальные напряжения или деформации изменяется по высоте и по длине стены.
Прочность и деформации сдвига компонентов, с любой из этих моделей разработки, значительные расхождения отметил между моделью и экспериментальными результатами для относительный вклад изгибных и сдвиговых деформаций на общую бокового смещения. Например, аналитические модели при нулевой поперечной нормальных штаммов ( дрейфа уровней (рис. 6). Очевидно, что более сложный подход к моделированию необходим для выработки более последовательные результаты с низким уровнем удлинения стены в широком диапазоне прикладных соотношения дрейфа.
Модель результаты: измеренный средний поперечный нормальных штаммов
Чтобы оценить, насколько включения более реалистичных поперечной нормального распределения деформаций бы улучшить точность аналитических моделей, возможность включать распределение измеренных поперечных нормальных штаммов, полученных по результатам испытаний был реализован в модели разработки. Распределение поперечных нормальных штаммы были получены от стены сегмента тестов, используя данные, полученные от DCDTs смонтирован на семь уровней через стену высотой (например, рис. 2, лица); семь элементов также были использованы в модели исследуемых образцов . Для верхних трех датчиков (51, 52, 53 на рис. 2, лица), одного горизонтального преобразователя (DCDT) был использован для измерения средней поперечной деформации нормальных по всей длине стены. Хотя рис. 2 показывает, одного преобразователи (57, 58, 59 и 60) на лице (что в случае проверки 5 до 8), для тестов с 1 по 4 и 9 испытаний, четыре горизонтальных преобразователей были использованы на этих уровнях для измерения распределения поперечных нормальных штаммов через стену длиной. Для проведения испытаний с несколькими DCDTs, среднее значение штамм был взят как среднее из измерений в каждой из четырех датчиков.
Модель полученных результатов с помощью измеряется средняя поперечная нормального распределения напряжения для пик (нагрузка обращения) очка за каждый положительный и отрицательный цикл загрузки (то есть точки, которые определяют нагрузки перемещения оболочки) обозначаются как ^ на рис. От 5 до 8 ..
Боковая нагрузка по сравнению с верхней перемещения ответ рис-7 представляет боковые нагрузки и перемещения верхнего ответ сравнение отдельных образцов стенки до точки, где надежных экспериментальных данных нормальное горизонтальное напряжение имеются. Модель учета экспериментальных поперечных профилей нормальной деформации дает более высокие результаты на боковой нагрузки и перемещения верхнего поведения, с предсказал нагрузка-смещение ответов, который находится между верхней и нижней границы результатов модели ( ). Отношение модели экспериментальных боковой грузоподъемности, с экспериментальным значением рассматривать как среднее значение для позитивных и негативных циклов, сравниваются на рис. 5 за девять испытаний. Как было отмечено на рис. 5, модели с измеренными горизонтальных нормальных штаммов позволяет получить более точное прогнозирование возможности, чем модели с верхней и нижней границы предположений ( Модели с измеренными горизонтальных нормальных штаммов завышает мощность на 14% (в среднем всего девять экземпляров), в то время как модели с верхней и нижней границы допущения приводят к завышенным на 34% и недооценкам 29% мощности, соответственно.
Хотя модель результаты будут улучшаться, а аналитическая модель стремится к более оценить как поперечную жесткость и боковой несущей способности стен тест на всех уровнях бокового смещения (например, рис. 7) ..
Прочность и деформации сдвига компонентов, рис 6 сравниваются модели и экспериментальным путем сдвига и изгиба компоненты деформации боковой нагрузки и перемещения верхнего ответ для представителя испытательного образца (Тест 6 таблицы 1). Модели результаты существенно отличаются от результатов, полученных с помощью модели, что предполагает нулевой поперечной нормальных штаммов ( Как показано на рис. 6, результаты моделирования показывают, что деформации изгиба компонент способствует значительно меньше, к началу перемещения и лучше соответствует экспериментальным результатам. Хотя первоначальная сдвиговой жесткостью для модели близка к экспериментальной жесткости (рис. 6 (а)), в большинстве случаев, изгибной жесткости еще overpredicted (рис. 6 (б)).
Результаты моделирования: стены-пьедесталом интерфейс поворотная пружина
Экспериментальных боковой нагрузки и перемещения верхнего ответы, как правило, мягче, чем модели предсказания, которые включают измеряется средней поперечной деформации Обзор экспериментальных результатов показывает, что вклад изгибных деформаций верхней перемещения сосредоточена в первую пару датчиков (67, 68, 70 и 71 на рис. 2), расположенных на границах испытательных образцов, на долю которых приходится примерно 60% от верхнего изгиба перемещение в дрейф уровнях ниже или равно 0,2%. Метками для этих датчиков составляет 7,6 мм (3 дюйма), один конец на якоре (фиксированная) на верхней и нижней тумбы поддержки. Учитывая, что эти датчики охватывают стене пьедестала интерфейс, потенциальный вклад расширение продольной арматуры в пьедесталы для поперечного смещения измеряется через стену высотой исследованы.
Для моделирования возможных последствий расширения арматурного проката в пьедесталы, первоначальный анализ момент кривизны была проведена в стене пьедестала интерфейсов, полагая, что формы трещины по всей длине границы между образцом и тумбы (рис. 9 ). Интерфейс трещины, образовавшиеся во время после натяжения якорных барах или микрорастрескивания вызванных дифференциальных усадки бетона на границе, были отмечены в нескольких образцов. Эти трещины интерфейс, как ожидается, уменьшить жесткость на изгиб стены сечения и смягчить момент вращения ответ на границе, особенно на низких уровнях боковые нагрузки. Для всех образцов, стены сечение считать трещины на границе, но контакт конкретных был рассмотрен в зоне сжатия. Линейное распределение деформации предполагалось по заливки длина продольных балок, в верхней и нижней тумбы, с максимальной деформации, разработанных на границе (за результаты момент кривизны анализа данный момент на границе) и полной деформации при расстояние, равное развитие длине стержня из интерфейса (рис.
9). Осевых деформаций продольных балок, в пьедесталы были объединены для получения кумулятивного перемещений (бар расширения) на границе, которые были преобразованы в интерфейс вращения (с помощью деления на нейтральной оси глубины) и используются для калибровки линейной упругой жесткости (момент времени / вращения) интерфейс вращательных источников. Для пилястра образцов с осевой нагрузкой, влияние осевой нагрузки был рассмотрен на момент анализа кривизны. Интерфейс источников были реализованы в модели, а нулевой длины вращательных источников. Все остальные параметры модели остаются идентичны тем, которые использовались в предыдущей формулировки модели ..
Боковая нагрузка по сравнению с верхней перемещения ответ-Как видно на рис. 7, реализация интерфейса пружин (обозначается на рисунке как Что касается боковых грузоподъемность (рис. 5), пик силы предсказал с использованием модели с интерфейсом вращательных источников составляет примерно от 5 до 10% ниже, чем модели без интерфейса вращательных источников, и лучше представляет экспериментальные результаты. Результаты показывают, что растрескивание на стене пьедестала интерфейсов и расширение арматурного проката в пьедесталы имеет незначительное влияние на боковой силы, но более выраженный эффект на боковой жесткости испытательных образцов, особенно на начальных циклах. Эти трещины интерфейс менее вероятно, будут существовать в реальном зданий, а стены сечения не меняется резко, как это происходит в опытных образцах, а стена не подвергается после натяжения процесс, который требуется в лаборатории, чтобы прикрепить образцов до сильного пола.
Кроме того, в реальное строительство, пол диафрагмы вероятно, существует для того чтобы удержать рост осевых и ограничить ширину интерфейса трещины. Вращательных источники, однако, были включены в модель, чтобы дать надежное определение условий проведения испытаний и последовательного сравнения между моделью и результаты тестов ..
Прочность и деформации сдвига компонентов, как и ожидалось, модель формулировки, которые включают интерфейс вращательных источники обеспечивают значительно улучшилось соотношение (рис. 6). Первоначального сдвига и изгибной жесткости предсказывает модель, которая включает в себя интерфейс вращательных пружин (
Рисунок 8 сравниваются модели предсказания и измерения для деформации изгиба вклад в начало перемещения для всех образцов стены (с spandrels и причалов по сравнению отдельно), для трех различных диапазонах бокового дрейфа (от 0 до 0,2%, от 0,2 до 0,4%, а 0,4 % от максимального уровня зарегистрированных дрейфа) путем усреднения показаний, полученных в рамках каждого диапазона конверт (пик) указывает на положительные и отрицательные нагрузки для каждого образца, а затем усреднения полученных значений для всех пазуха свода и пирс особей. Аналогичный подход используется для представления результатов моделирования. Совокупный вклад измеряется прочность на изгиб и деформации сдвига также включен для проверки целостности данных. Совокупный вклад измеряется изгибных и сдвиговых деформаций определяются с использованием приборов устанавливается непосредственно на опытный образец (именуемого внутренних приборов) обычно составляет от 80 до 95% от бокового смещения по образцу высота измеряется с боковой датчики перемещения (далее внешних измерительные приборы; датчики, которые подключены к системе отсчета) о том, что экспериментальные данные согласуются.
Наибольшее расхождение между внутренними и внешними показания приборов существует низкий дрейф спектра, указав, что экспериментальные данные для внутренних приборов являются менее надежными в этом диапазоне, вероятно, из-за воздействия шума датчика, когда результаты объединяются нескольких датчиков в серии. Как отметил на рисунке, когда интерфейс вращательных источники включены, результаты моделирования ближе к экспериментальным результатам для spandrels (рис. 8). Такая ситуация не соответствует действительности, однако, для опоры при низких дрейфа, который может быть связано с тем, что внутренние измерения приборов недооценивать верхней перемещения примерно на 20% при низком уровне дрейфа, а значит, изгиб измерения деформации внутренних приборов могут быть неточными (низкий) до 20% при тех сугробы ..
Модель улучшения: эмпирические функции распределения деформаций
В предыдущем разделе, модель разработки был обновлен, чтобы включить вращательные источники интерфейс и позволяет использовать средние экспериментальные горизонтальных нормальных штаммов измеряться в ходе испытания (по сравнению с экстремальным условиям или . В этом разделе кривой установки подход используется для разработки общей формулировке модели, которая отражает достаточно распределения измеренных среднем поперечные нормальные напряжения. Следует отметить, что этот подход может быть удостоверена посредством ограниченных геометриях программы испытаний, описанных здесь, поэтому задача заключалась в оценке потенциального подхода. Разработка модели ведется, однако, эмпирические соотношения калибровка с использованием результатов этих конкретных тесты используются для нормального распределения поперечной деформации. Разработки эмпирических взаимосвязей считает постоянной средней поперечной деформации нормальных вдоль стены длиной, которые различаются только по высоте стены.
Средняя поперечные нормальные штаммов-экспериментальные результаты пазуха свода и причал образцов показали, что средний поперечный нормальных штаммов целом достигать максимального значения на стене midheight и постепенно уменьшается практически до нуля в верхней и нижней границ стен (верхней балкой и нижней пьедестал ). Кроме того, величина средней поперечной нормальный рост штаммов с боковой дрейф наносится на стены. На основании этих наблюдений, функция была использована для объяснения формы поперечных нормальных штаммов через стену высотой, а другая функция используется для связывания максимальное значение поперечной деформации при нормальной стены midheight к началу перемещения или снос стены .
На основе данных тестирования, функции для учета среднем поперечные нормальные штаммы по высоте стены, было квалифицировано как геометрические функции с максимальным значением деформации на стене midheight. Чтобы определить относительное изменение напряжения значений за высоты стен, поперечные нормальные измерения деформации соответствует семь уровней приборами на пирсе и пазуха свода образцов (уровень из которых на нижнем уровне и уровне семь сверху) были сопоставлены с штамм измеренные на midheight и корреляция была представлена наиболее подходят связь для всех пирса или пазуха свода образцов установить мультипликаторы для всех уровней. Хотя симметрии как ожидается, произойдет между верхней и нижней половин образцов в связи с симметричной условиях нагрузки в ходе испытаний, некоторые асимметрия наблюдается в поперечной деформации нормального распределения (рис. 10 (а)) возможно, связано с неравномерным трещин и Изменение свойств материала.
Распределение средней поперечные нормальные коэффициенты деформации на семь уровней по высоте стены хорошо представлена следующим выражением
... (1)
где откалиброван. На основании результатов наиболее подходит анализ, A-значения были определены в 0,7 и 0,4 для пазуха свода и причал образцов, соответственно. Средний поперечный нормальных коэффициентов деформации (в среднем поперечной деформации нормальных вдоль стены высотой до midheight среднем поперечные нормальные напряжения) приведены вместе с производной модели деформации функции распределения и представитель случае на рис. 10 (а).
Средний поперечный нормальной измерения деформации при midheight стены нанесены общего бокового смещения верхней пазуха свода и причал образцов на рис. 10 (б). Данные из всех образцов показывают, подобные отношения между деформацией midheight и топ перемещения, без каких-либо существенных различий между spandrels и причалы. Таким образом, одно выражение (функция) был выбран связать среднем нормальной деформации при midheight к началу перемещения для всех образцов. Отношения были представлены следующие выражения
где С точки зрения дрейфа (
Боковая нагрузка-смещение ответ-модели с помощью эмпирического среднего поперечного нормальных напряжений и вращательных источники интерфейс (обозначается как достаточно хорошее представление не только боковой нагрузкой (см. также рис. 5), но и поперечную жесткость стенок.
Прочность и деформации сдвига компонентов, как видно на рис. 6, начальная жесткость сдвига предсказывали все модели хорошо согласуются с экспериментальными результатами. Изгибной жесткости прогнозы также выгодно отличаются от экспериментальных результатов, при условии, вращательные источники интерфейса включены. В соответствии с рис. 8, результаты моделирования захвата изгиб вклад компонент деформации с достаточной степенью точности. Модель переоценивает изгиб компонент деформации опор в диапазоне низких дрейфа (от 0 до 0,2%), однако, как уже говорилось, экспериментальные данные менее надежны (например, из-за шума) для этого дрейфа диапазона.
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Это исследование исследованы и проверены экспериментально моделирования подхода, который объединяет изгиба и сдвига взаимодействия обоснованно прогнозировать неупругих ответ железобетонных приземистые стены. Модель включает в себя RC панели поведение описывается вращающейся угол подхода, как и РА-СТМ на основе волокна MVLEM. Экспериментальные программы, осуществляемой в рамках данного исследования была использована для улучшения прогнозов модели, доказав тестовых измерений для проведения оценки различных допущений модели путем сравнения аналитически предсказать и экспериментально наблюдаемое поведение.
Результаты эксперимента показали, что стена концами (пьедестала и дальнего света) ограничивает поперечные нормальные деформации в таких местах, который не был рассмотрен в исходной модели взаимодействия. Модели с нуля результирующая горизонтальное напряжение ( С другой стороны, модели с нуля горизонтальной деформации ( %). Всесторонних ответных мер нагрузки перемещения получены от модели были усовершенствованы, что привело к завышению экспериментальные возможности сдвига от 3 до 28%, используя экспериментально измеренные средние поперечные нормальные напряжения. Дальнейшее совершенствование прогнозов жесткость, прочность и относительный вклад изгибных и сдвиговых деформаций было достигнуто за счет моделирования дополнительных вращательных гибкость на стене пьедестала интерфейсов из-за образования трещин ..
На основе выводов из данной экспериментальной программы средней поперечной деформации нормального уравнения (и функции распределения) была откалибрована с экспериментальными данными, чтобы исследовать потенциал улучшения shearflexure модели взаимодействия. Подход связана с использованием функции формы, что касается значения средней горизонтальной деформации вдоль стены высотой, с максимальной средней горизонтальной деформации (на стене midheight) как для spandrels и пристаней, который также соотносится с верхней перемещения или сноса. Хорошая корреляция была получена прочность на сдвиг и вклад изгибных деформаций верхней перемещения, что от 30 до 50% от общего бокового смещения для низких уровней дрейф, но лишь от 15 до 20% от общего бокового смещения при больших уровнях дрейфа . Экспериментальных возможностей сдвига была определена с ошибкой около 10% для отдельных образцов.
В целом, результаты свидетельствуют, что предложенная модель, после улучшения, отражает с достаточной точностью и простотой боковых ответ нагрузки перемещения и монотонной мод деформации опоры стены и пазуха свода образцов, граничных условий, налагаемых во время тестирования. Потенциальные улучшения рассматриваемой модели будущей работы включает рассмотрение широкого набора результатов тестирования (пропорций, осевые нагрузки и количества подкрепление), уточнение поперечной деформации нормального распределения для обобщенных граничных условий на пирс-пазуха свода связи регионов в реальное строительство (например, разность потенциалов в конце сдержанность предоставляемых крупными блоками в конце испытания по отношению к регионам в связи фактической зданий с толщиной, равной пирса или пазуха свода), а также циклические предсказания реакции. Предпринимаются усилия для включения этих усовершенствований в модель разработки, с тем чтобы создании системы обучения.
Ссылки
1. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-08) и Комментарии" Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2008, 465 с.
2. Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям ", Prestandard и комментарии для сейсмических реабилитации зданий и сооружений", Доклад № 356 ФЕМА / ноябрь 2000 года, Вашингтон, округ Колумбия, 2000, 516 с.
3. Massone Л.М., и Уоллес, JW, "Load-Деформация Ответы Стройный железобетонных стен," Структурные ACI Journal, В. 101, № 1, январь-февраль 2004, с. 103-113.
4. Massone Л.М., "RC стены Shear-изгиб Взаимодействие: Аналитическое и экспериментальное Ответы", кандидатскую диссертацию, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, Лос-Анджелес, Калифорния, июнь 2006, 398 с.
5. Massone, LM; Orakcal, К., и Уоллес, JW, "Шир-изгиб Взаимодействие структурной Стены," Потенциал деформации и сдвиговой прочности железобетонных членов при циклическом нагружении, SP-236, А. и К. Матаморос Элвуд, ред . американские бетона институт Farmington Hills, MI, 2006, с. 127-150.
6. Petrangeli, M.; Пинто, PE, и Чампи, В., "Белка элемент для циклических изгиб и срез РК структурах. I: теория," Журнал "Инженерная механика", ASCE, В. 125, № 9, сентябрь 1999 , с. 994-1001.
7. Vulcano, A.; Бертеро В.В., Colotti В., аналитическое моделирование RC Структурные Стены ", Труды 9-й Всемирной конференции по сейсмостойких сооружений, V. 6, Токио-Киото, Япония, 1988, с. 41 - 46.
8. Orakcal, K.; Уоллес, JW, и Конт, ДП, "Нелинейные Моделирование и анализ Стройный железобетонных стен," Структурные ACI Journal, В. 101, № 5, сентябрь-октябрь 2004, с. 688-699.
9. Orakcal, К., и Уоллес, JW, "Моделирование изгиб железобетонных стен-Экспериментальная проверка", ACI Структурные Journal, В. 103, № 2, март-апрель 2006, с. 196-206.
10. Vecchio, FJ, Коллинз, депутаты ", модифицированной теории сжатия поля для железобетонных элементов, подвергнутых сдвига", ACI Труды В. ЖУРНАЛ 83, № 2, март-апрель 1986, с. 219-231.
11. Пан, XD, и Сюй, TTC, "Поведение железобетонных элементов мембраны при сдвиге", ACI Структурные Journal, В. 92, № 6, ноябрь-декабрь 1995, с. 665-679.
12. Cheng, FY; Мерц, GE; Шеу, MS, а также Германии, JF, "Компьютерная сравнении наблюдаемых сейсмических неупругого Малоэтажное RC Стены Shear" Журнал строительной техники, ASCE, В. 119, № 11, ноябрь 1993, с. 3255-3275.
13. Massone Л.М., и Уоллес, JW, "RC стены Shear-изгиб Взаимодействие: Аналитическое и экспериментальное Ответы", UCLA-SGEL-2009 / 2, структурные
14. Беларби, H., и Сюй, TCC, "Учредительный Законы бетона на растяжение и арматуры подкрепленной Бетон", ACI Структурные Journal, В. 91, № 4, июль-август 1994, с. 465-474.
15. Коллинз, член парламента, и Porasz, A., "Прочность на сдвиг высоких прочности бетона", бюллетень № 193-Дизайн аспекты повышения прочности бетона, Комит Евро-International-дю-Бетон "(КСР), 1989, с. 75-83.
16. Каррейра, DJ, и Куанг-Хан, C., "напряженно-деформированного знакомства для простого бетона при сжатии", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 82, № 6, ноябрь-декабрь 1985, с. 797-804.
17. Vecchio, FJ, и Коллинз, М., "Compression Ответ Треснувший железобетона," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 119, № 12, декабрь 1993, с. 3590-3610.
18. Menegotto М., Пинто, PE, "Метод анализа для циклически нагружаемых железобетонных конструкций самолета, включая изменения в геометрии и эластичные поведение элементов при совместном действии нормальных сил и, нагнувшись," Материалы, IABSE Симпозиум, 1973, Лиссабон, Португалия , с. 15-21.
Леонардо М. Massone является доцент кафедры гражданского инженерного Университета Чили, Сантьяго, Чили. Он получил степень бакалавра в Университете Чили в 1999 и степень магистра и докторскую степень в Университете Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA), Лос-Анджелес, штат Калифорния, в 2003 и 2006, соответственно. Его исследовательские интересы включают аналитических и экспериментальных исследований железобетонных систем, с упором на сейсмической реакции.
Kutay Orakcal является доцент кафедры гражданского инженерного Богазичи университет, Стамбул, Турция. Он получил степень бакалавра Ближневосточного технического университета, Анкара, Турция, в 1998 году, и его МС и кандидат от UCLA в 2001 и 2004, соответственно. Его исследовательские интересы включают структурные и сейсмостойкого строительства, с акцентом на ответ оценки структурных элементов и систем подвергаются землетрясения действия в рамках лабораторных испытаний и многомасштабные аналитического моделирования.
Джон Уоллес, ВВСКИ, является профессор гражданского строительства в Лос-Анджелесе. Он является членом комитетов МСА 318-H, сейсмических положения (конструкции здания кодекса), и 374, основанным на показателях деятельности проектирование сейсмостойких зданий и сооружений бетона и совместной ACI-ASCE Комитет 352, узлов и соединений в монолитных бетонных конструкций.
Его исследовательские интересы включают проектирование сейсмостойких зданий и мостов, лабораторных и полевых испытаний элементов конструкции и систем, и сейсмического мониторинга использования сенсорных сетей.