Сейсмические поведение железобетонной балки-Column шарниры с вертикально распределенной Укрепление
В данной работе представлены экспериментальные и конечных элементов (СЭ) исследования, проведенные на железобетонные (RC) пучка столбцов соединения с вертикально распределенных продольных слоев укрепления вдоль пучка. Четыре полномасштабной интерьера суставов пучка колонку с различной усиление внутри пучка подвергаются постоянной колонке осевой нагрузки и квази-статических горизонтальных циклические нагрузки. Экспериментальные результаты выделить и обсудить совместные поведения, таких как петли гистерезиса, трещин моделей и механизмов разрушения. FE численных моделей, проверяются путем сравнения с экспериментальными результатами, полученными от испытания образцов и предыдущие исследования. Параметрический исследования проводятся для расследования сложного поведения соединений под действием осевой нагрузки, вертикально распределенной армирующих слоев, и в размере, при условии подкрепления.
Ключевые слова: метод конечных элементов; петли гистерезиса, железобетонные.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Литературы, с 1971 года, показывает, многочисленных расследований, связанных с сдвига, облигаций и крепления поведения в совместной основе пучка колонки суставов при сейсмических loading.1-8 парка и Paulay1 предположить, что совместное сдвига основной была передана двум механизмам: конкретные диагональная распорка механизм сжатия и фермы механизм, требующий вертикальной и горизонтальной поперечной арматуры. Они также отметили, что если значительное колонке осевой нагрузки настоящее время совместные ядер в сейсмостойкий пластичного кадра должна быть построена на предположении, что поперечная сила может быть сопротивление бетона, то есть, нет сдвига передачу диагональной стойки сжатия механизм. Paulay Priestley2 и показал, как степень участия каждого механизма зависит от истории загрузки и условия конкретных рамках совместного области ядра. Необходимо для вертикально распределенной поперечной арматуры в рамках совместного основных был укреплен в Yeoh3 путем экспериментальных исследований. Это позволяет лучше понять сопротивления сдвигу совместной основных привело к процентной разрабатываются для повышения производительности соединений с использованием методов предложил совместной модели.
Использование тяжелых поперечных совместных усиление с малым диаметром изгиба баров, необходимых для укрепления связей управления как правило, приводит к построению трудности. Эта проблема не будут возникать, если вертикальной распределенной поперечной арматуры, был использован ..
Предыдущие исследователи показали, что использование распределенных укрепление обладает следующими advantages1-5: 1) простота конкретные места в совместных основных, 2) сокращение заторов в укрепление сустава; 3) улучшение условий связи за счет снижения уровней на усиление пучка верхний и нижний, 4) повышение производительности в пучке сдвига и диссипации энергии, а также 5) уменьшение в пучке бар деформации. В ходе исследования, связанные с проектированием распределенных арматуры, Andrews7 предложил схему размещения продольной арматуры по всей глубине луч повышенной прочности при изгибе в заданном упругой области в конце пучков с переехала пластического шарнира. Исследования, проведенные Скрибнер и Wight4 продемонстрировал некоторые усиление сопротивления сдвига пучка в пластическом шарнире регионе путем включения промежуточных продольных балок. Абдель-Фаттах и Wight, 8 в различных подхода к проектированию, чтобы луч-столбец суставов, введены дополнительные промежуточные продольной арматуры на заданную длину отойти потенциальной зоны шарнирное крепление.
Абдель-Фаттах и Wight8 вывод через экспериментальных исследований, что повышение соотношения из одного слоя промежуточной поддержкой для укрепления напряженности (Ai / В) примерно от 0,3 до 0,35, было улучшение совместного сопротивления сдвигу. Экспериментальные исследования Wong и др. al.5 подтвердил, что вертикально распределенной продольной арматуры пучок не может быть использован в качестве полной замены обычных совместных обручи, как основной поперечной арматуры, пластиковых, когда движущиеся происходит в пучках в колонке лица ..
Следует отметить, что, хотя до сих пор исследования подчеркнули важность обеспечения промежуточного слоя арматуры, эффект колонны осевой нагрузки, что является ключевым фактором, влияющим на совместное выступление, не уделялось должного внимания во всех исследованиях. Кроме того, влияние других важных параметров, таких как число вертикально распределенной слоев и укрепление области, также не правильно понял. Таким образом, первая часть этой статье представлены экспериментальные исследования, которые включали четыре образца с вертикально распределенной армирующих слоев испытан под квазистатических горизонтальной циклические нагрузки и постоянной колонке осевой нагрузки. Во второй части, метод конечных элементов (КЭ) модели, проверяются и параметрические исследования проводятся для изучения влияния совместного поведения под влиянием колонке осевой нагрузки, распределенные армирующих слоев, а также их укрепление области.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Важность обеспечения вертикально распределенной арматуры в пучке колонки суставов было подчеркнуто на протяжении последних трех десятилетий. Влияние критических факторов, влияющих, однако, такие как осевые нагрузки, укрепление области промежуточных слоев, и число слоев было очень сложно понять, из-за ограниченности имеющихся экспериментальных данных, а также из-за присущей сложности суставов. При экспериментальном исследовании, только четыре полномасштабных интерьера суставов beamcolumn с вертикально распределенной укрепления были проверены и исследованы. Это считается количественно недостаточно. Таким образом, FE аналитических исследований был дополнен, чтобы выяснить понимание соединения с вертикально распределенной подкрепления. FE модели изначально подтверждена с экспериментальными результатами, которые впоследствии были применены для изучения влияния различных ключевых параметров, влияющих на совместной работы.
Описание программы испытания
Испытательные образцы
Четыре полномасштабных образцов монолитно-место для представления типичный интерьер совместных луч-столбец железобетонных конструкций. Они были протестированы, чтобы изучить вопрос о возможности предоставления преимущества вертикально распределенной продольной арматуры увеличить совместной работы. Все образцы были созданы для изгиб отношение г-н больше 1,4. Все четыре образцы были плоскими и состоял из балок и колонн только. Поперечное армирование в потенциальных пластического шарнира регионов была подробно в соответствии с NZS 3101 Code.9 переменных в этой Исследование состояло из соотношения площади промежуточных укрепление один слой на главную усиление напряженности, Ai / Как и области промежуточных продольной арматуры.
Рисунок 1 (а) показывает усиление подробностей Образцы JA и JB. Размеры обоих образцов одинаковы. Промежуточные слои продольных укрепления были введены в обоих образцов для повышения срез суставов. Эти промежуточные слои состояли из шести баров, расположенных в двух слоев на расстоянии 175 мм (6,89 дюйма) с верхней и нижней частях света. Как видно из рис. 1 (а), бары, простирающаяся через луч совместных работать на расстоянии до 600 мм (23,62 дюйма) из колонки лицо. Отношение площади промежуточного слоя на укрепление к основным усиление напряженности была выбрана в качестве 0,36 и 0,41 для образцов JA и JB, соответственно. Рисунок 1 (б) показывает подробную информацию о Образцы JC и JD, которые были идентичными, за исключением ряда промежуточных слоев продольной арматуры. Образцы JC была подробно описана тремя слоями промежуточного продольной арматуры. В отличие от образцов JD была подробно описана в четыре слоя промежуточных продольной арматуры. Отношение площади промежуточного слоя на укрепление к основным усиление напряженности, Ai / Как было 0,43 для образцов, JC и JD.
Поперечное армирование в совместных образцов JC и JD была ограничена четырьмя наборами R10 баров, как показано на рис. 1 (б). В результате совместных поперечной укрепление 0,97% ..
Материалы свойства
Конкретные целевые прочность на сжатие при проектировании испытания образцов 30 МПа (4,35 KSI). Падение значения смесь 75 25 мм (3 1 дюйма). Зафиксированная прочности при сжатии образцов JA, JB, JC и JD были 33,7, 34,8, 32,5 и 33,1 МПа (4,89, 5,05, 4,71, 4,80 и KSI), соответственно. Деформированных стальных стержней доходности ф силы = 484 МПа (70,2 КСИ) были использованы в качестве продольной арматуры: T20 (T-0,8 дюйма) баров были использованы колонны, а лучи были укреплены T20 и T25 (T-T и 0,8 -1 дюйма) баров. Распределенные усиление внутри пучка состоит из T12 и T16 (T-0,5 и Т-0,63 дюйма) баров. Поперечной арматуры, используемых в обоих пучков и колонки включены R10 мягкой стальной прокат с ф = 373 МПа (54,1 KSI).
Испытание установки и процедуры
Каждый опытный образец был подвергнут квазистатических откат нагрузки, которые моделировали нагрузки землетрясения. Постоянной осевой нагрузки был применен также на колоннах в течение всех циклов нагружения. Рисунок 2 показывает, на испытательной установке. Обратимым горизонтальной нагрузки была применена на колонке с помощью двойного действия 1000 кН (224,8 кип) создание гидравлических приводов. В нижней части колонки была приколота к сильному полу, и луч концы были связаны с сильным полом по ссылкам, которые стали допускается замена и свободного горизонтального перемещения луча с одновременным ограничением движения в вертикальном направлении. Ограничения при условии вертикальных сил реакции на пучках.
Образцы были погружены в квазистатическом моделируемых сейсмических нагрузок и постоянной осевой нагрузкой величины 0.3fc?? Ag. На рисунке 3 показана квазистатических циклического нагружения применительно к экземпляров. Пучка концах обоих образцов были сдержанны сместить в вертикальном направлении и остались бы свободно перемещать в горизонтальном направлении. Боковое смещение дополнительных была применена в колонке, где специальные ребра жесткости пластины были прикреплены, и осевая нагрузка была применена к верхней части колонки. Все циклы были проведены испытания в контролируемых перемещений режиме.
Образцы были снабжены адекватными измерительных приборов для записи и понять их поведение, например, растрескивание структуры, деформаций и деформаций при воздействии циклического нагружения. Тензометры были размещены на обеих продольных и поперечных подкрепление на отдельных участках в пределах и вокруг пучка колонки суставов. Бокового смещения верхней колонке измеряли перемещения преобразователей. Спектр датчиков были установлены в течение пучка колонки сустава для измерения изгибных и сдвиговых деформациях.
Экспериментальных наблюдений
Образцы JA и JB
Как было отмечено на рис. 4, и образцы, JA и JB выставлены почти аналогичные структурные поведения на всех этапах загрузки. Два образца достигли своего максимального потенциала во время первого запуска загрузки с дрейфом соотношение (DR) на 2,0%. В последующие загрузки трасс, жесткость образцов деградации. Тяжелая жесткость и прочность деградации, а также ущемление петли гистерезиса были замечены в обоих образцов на ДР 3,0%.
...
Образцы JC и JD
Рис 4 (с) показывает история усилие сдвига по сравнению с горизонтальным смещением петли гистерезиса образца JC. История поперечных сил Pu, опирающихся на теоретические пучка изгибных возможности, которые оцениваются с использованием испытанных свойств материалов и в соответствии с рекомендациями, изложенными NZS 3101,9 приведены в таблице 1. Образца достигла своего теоретического потенциала изгиб в первой загрузки запустите на DR 2,0%. Образца достигла своей максимальной несущей способности примерно 175,0 кН (39,3 кип) в положительном направлении, загрузки и 156,2 кН (35,1 кип) в отрицательном направлении нагрузки, соответствующие ДР 3,0%, соответственно. Образцов показал значительное ущемление поведение на протяжении всего испытания. Трещин образцов JC в конце теста приведены на рис. 5 (б). Изобразительное изгиб трещины начала и распространения вдоль лучей в течение циклов нагружения упругого до DR 1,0%. Образец разработали некоторые диагональные трещины напряжение в совместную основных на ДР 1,0%. В последующие неупругих диапазоне цикла погрузки, было интенсивное формирование диагональные трещины напряжение в совместную ядра.
Прочность трещин также образуется на дне колонку регионах, близких к сустава. На ДР 4,0%, скалывания бетона при совместной основной в связи с открытием диагональных трещин растяжения и дробления диагональные распорки сжатия наблюдается ..
Рисунке 4 (г) показывает, петли гистерезиса для образца JD, которая была во многом аналогична образцов JC. Образца достигла своего теоретического пучка изгибных мощности в течение первых загрузки бежать DR 2,0%. Максимальный потенциал 197,0 кН (44,3 кип) в положительном направлении погрузки и 180,8 кН (40,6 кип) в отрицательном направлении загрузка были достигнуты на ДР 3,0%. Максимальная емкость образцов JD была выше, чем максимальный объем образца JC, в связи с тем, что пучок и совместных бывшего были усилены за счет дополнительных подкреплений. На ДР 2,0%, образцами JD опытных деградации жесткость и значительное ущемление поведение после второго цикла погрузки. На ДР 4,0%, опытный образец существенные потери более 20% своей несущей способности, что привело к проверка прекращаются. Прогрессивное повреждение и растрескивание моделей экспозиции образцов JD были совершенно аналогично тому, образцами JC. Как и образцами JC, JD образцов выставлены совместные разрушение при сдвиге на ДР 4,0% ..
Совместное сдвиговым механизмом передачи силы
Казалось бы, что все испытанные образцы выставлены совместные разрушение при сдвиге в конце испытания. На данном этапе, скалывания бетона при совместной основной в связи с открытием диагональных трещин растяжения и дробления диагональные распорки сжатия не наблюдалось. Представляет интерес для расследования данных более подробно, чтобы понять механизмы, участвующие в совместной передаче сдвига.
Рисунок 6 показывает возможные стойки и галстук моделей для испытания образцов на основе записанных сил в промежуточных слоях пучка продольных балок, в общей зоне основного максимальной реакции. Колонка и балки сил на каждом уровне подкрепления были рассчитаны на основе анализа кривизны момент, с помощью колонки и балки моменты соответствующей максимуму применять силу историю сдвига. Поперечные подкрепления в рамках совместного основных считались дали, в связи с тем, что чрезмерное отверстия диагональные трещины напряжение при максимальной реакции. Как показано на рис. 6 (а), колонн, балка изгиба результанты сжатия объединяются в диагональных совместных стойка сжатия. Предел сил в совместных поперечной арматуры и промежуточных пучка продольных балок были уравновешенную на границе ядра по диагонали рыбалки стоек по отношению к центру тяжести пучка и результирующих столбцов сжатия и изменения в вертикальных сил в колонке арматурного проката в верхний слой. Благодаря геометрии рассмотрения, как это показано на рис.
... (1)
Для диагональных стойка сжатия, расположенных в регионах, где трескаться, как ожидается, Schlaich и Schafer10 и др. Schlaich al.11 рекомендовал конкретных допустимых напряжений 0.34fc??. Основываясь на вышеупомянутых модели, сжимающие напряжения в основной диагональной стойки образцов JA и JB были 0,38 и 0,36 соответственно, что превышает допустимое напряжение в бетоне от 0.34fc??. Сжимающие напряжения в основной диагональный стойка Образцы JC и JD только 0,17 и 0,18, соответственно. Таким образом, дробление диагональные распорки сжатия и сдвига совместных произошел сбой образцами JA и JB до образцов достигли своего теоретического потенциала изгиб.
Анализа методом конечных элементов
Из испытанных образцов были применены при постоянной осевой нагрузки 0.3fc?? Ag, его влияние по этому параметру спорным остается безрезультатным. Кроме того, воздействие других основных параметров, таких как вертикально распределенной армирующих слоев и количество арматуры в них, были слишком сложны, чтобы быть предсказано ни с экспериментальными наблюдениями испытанных образцов или исследования имеющихся в литературе. Таким образом, в следующих разделах настоящего исследования конечных элементов проводится для проверки моделей и выполнения критических параметрических исследований.
Это возможно осуществить тщательную оценку напряжений и деформаций в структуре использования анализа FE, а не проведения экспериментального исследования. Нелинейного анализа результатов в более глубокое понимание механическое поведение структуры во время его загрузки на провал. Настоящее исследование использует анализ методом конечных элементов program12 в анализ. Двумерных (2D) элементов плоского напряженного применяются для имитации бетона, арматуры были смоделированы в качестве элементов фермы. На этапе моделирования материалов, конкретные модели были основаны на нелинейных механизмов разрушения к ответственности за трещин, и пластичность модели были использованы для выработки конкретных на сжатие и стальной арматуры.
Моделирование конкретных
Анализ использует постоянный критерий отсечки напряжение для крекинга concrete.13 Согласно этой модели, трещины предполагается начало перпендикулярно наибольшее главное напряжение, если его стоимость превышает предел прочности на разрыв и не зависит от других главных напряжений. Ориентации трещины затем хранится и материальный ответ перпендикулярной к щели определяется напряженно-деформированное отношение к трещины объем материала. Дополнительные трещины могут появиться в том же месте, но их образование существующих трещин составляет более 15 градусов. Если угол меньше, чем, однако, второй трещины предположить не воспроизводится даже тогда, когда растягивающие напряжения достиг своего разрушения оболочки.
Энергия разрушения GF и растяжение м прочность бетона были использованы для расчета стоимости конечной ву раскрытия трещины. Энергия разрушения GF конкретных была рассчитана с использованием трех точках испытания на изгиб на основе рекомендаций RILEM 50-FMC.14 Для имитации смягчающее действие конкретных напряженности после раскрытия трещин, билинейных напряжение растяжения кривой используется в качестве показано на рис. 8 (б), в которой и кр был взят 0,001. Стоимость была основана на предположении, что штамм размягчения после аварии уменьшает напряжение линейно до нуля при полной деформации около 10 раз в связи с тем деформации бетона в напряженности, которая, как правило, 0,0001. Одноосное растяжение прочность бетона м, используемой в анализе определяли ФК сжимающих сил в соответствии с КСР-МФП Модель Code15
... (2)
когда треснувший бетон выгружается в напряженности, секущий модуль используется для оценки жесткости, в связи с тем, что штамм через трещины линейно уменьшается до нуля, как напряженно стремится к нулю (рис. 8 (б)). Когда бетона при сжатии выгружается, однако, начальная жесткость принята для расчетов жесткости (рис. 8 (а)). Ответ бетона при сжатии было принято во внимание упруго-пластических моделей. Упругого напряженного состояния была ограничена поверхности выхода Дракер-Прагер. Изотропным упрочнением с соответствующим потоком крепился после податливость поверхности, что произошло. Программное обеспечение ДИАНА оценивает поверхности текучести с использованием текущего напряженного состояния, угол внутреннего трения, сцепление C. По рекомендации руководства ДИАНА программного обеспечения, 12 угол внутреннего трения в бетоне может быть отнесен к быть 30 градусов. Сплоченности с используемой в анализе дается формулой следующим
... (3)
где й (р одноосного) является упрочнение или смягчения параметров в зависимости от пластической деформации в направлении одноосного сжатия. Стандартные испытания на одноосное цилиндры были использованы для определения напряженно-деформированного отношения до пика напряжения. КСР-МФП рекомендации могут быть использованы для оценки postpeak поведение конкретным применением цилиндра прочности при сжатии tests.15 коэффициент Пуассона 0,15 был использован при анализе.
Моделирование укрепление
Одноосное билинейной зависимости напряжения от деформации без деформационного упрочнения используется для описания поведения учредительных подкрепления. Бары были смоделированы с параметрами ДИАНА отдельных элементов ферм. В ходе проверки связи ухудшения ситуации вдоль пучка продольных балок и столбцов основных баров, особенно в области совместного был найден и необходимо скольжения стальной арматуры должно произойти. Бонд-скольжения моделей с помощью программного обеспечения options12 были учтены между арматурой и окружающих бетона. Рис 8 (с) определяет напряженно-деформированное соотношение для арматурной стали, который был смоделирован с упруго-кривой.
Проверка модели FE
Аналитические результаты были сопоставлены с данными, полученными из экспериментов, проведенных и две образцов, полученных из литературы для проверки конечно-элементной модели. Бетон был смоделирован с помощью четырех кивнул изопараметрического 2D плоскости напряжений элементов и арматуры стали моделировались два кивнул элементов ферм. FE модели образцов с деформированной формы приведены на рис. 9. Образцы JA и JB были смоделированы в общей сложности 629 элементов: 383 из которых элементов фермы, а остаток был 2D элементов плоского напряженного состояния. Экспериментальные результаты группы 1 и образцами Nx1, соответственно, Wong и др. al.5 и Абдель-Фаттах и Wight, 8 были сопоставлены с FE анализов. Всего 1122 элементов были использованы для моделирования Группа 1: 714 из которых элементов фермы, а остаток был 2D элементов плоского напряженного состояния. Образцы Nx1 был смоделирован с 284 плоского напряженного состояния элементов и 393 элементов ферм. Узлы на обоих концах бруса были сдержанны только для вертикального переводы для моделирования граничных условий, достигнутых в настройки эксперимента.
Свойства материала, из конца элементы были изменены, чтобы сделать их достаточно жесткими. Постоянной осевой нагрузкой на верхней части колонны был применен в качестве распределенной нагрузкой в то время как горизонтальные циклические нагрузки, воздействующей на центральный узел, на модели ..
Нагрузки перемещения ответы образцов
На рисунке 10 показано предсказано и наблюдалось ответы образцов. Для образцов JA, как это наблюдается на рис. 10 (а) ответ аналитической модели, казалось, в хорошем согласии в отношении экспериментальных наблюдений. Хотя история силы сдвига аналитической модели для некоторых первоначальных циклы были несколько выше, результаты после DR 0,5% находились в хорошем согласии с экспериментальными коллегами. История ножницы последних трех циклов аналитические результаты были несколько ниже. Образца достигла DR около 3,0%, и, за исключением некоторых начальных циклах, хороший щипать, которая наблюдалась в петли. Глобальный деформации образца соответствующего DR 2,0% на рис. 9 (а). Существенные деформации совместных основных наряду с изгибной деформации верхней и нижней частях колонны наблюдается на данном этапе. Рис 9 (б) показывает, аналитические и экспериментальные результаты сравнения "для образца JB. Видно, что аналитические прогнозы показал сходные тенденции с образцами из JA.
Через несколько циклов первоначального аналитического петли предсказал историю ножниц немного выше по сравнению с их коллегами экспериментальных. Кроме того, предсказал историю ножниц показали хорошие сравнения, за немногими исключениями. Рис 9 (б) представляет собой глобальную деформированную форму образца соответствующего DR 2,0%. Большой деформации совместных основных рядом с верхней и нижней частях колонны видно из рисунка. Для группы 1, как видно из рис. 9 (с), аналитические петли гистерезиса показал последовательное поведение, когда по сравнению с их коллегами экспериментальных. Подразделение достигло DR на 4,0%, сохраняя низкий уровень тенденции в истории ножниц по аналитическим прогнозам, хотя размер и форма петли гистерезиса, соответствует очень хорошо с их экспериментальной коллегами. Деформированную форму устройства на DR 2,0% представлена на рис. 9 (с). Сравнение петли гистерезиса для образца Nx1 было показано на рис. 10 (г). Общее соотношение история ножниц наблюдается между экспериментальных и аналитических результатов было очень хорошим.
Основные основные распределения деформаций в образцах также рассматривается с деформированной формы на рис. 9. Хотя интенсивность деформаций и их распределения различной для разных резолюций, их концентрации основных и вокруг совместного было особенно заметно для обоих образцов JA и JB. Большие концентрации деформаций на верхней и нижней частях колонны лица показало их значительный вклад в прогибы. Экспериментальные результаты показали почти аналогичные тенденции. Было также отмечено, что аналитические образцы свидетелями умеренных крекинга в рамках совместного основных и обширные крекинга вблизи напряженности лица колонны и балки, начиная с ДР 1,0%. Основные распределения штамм группы 1 и образцами Nx1, представлены на рис. 9 (с) и (г), показал несколько различных моделей в связи с тем, что их ширина колонки размерами и подкрепления были разными.
Сравнение теоретических и экспериментальных результатов всех образцов показало, что боковые нагрузки гистерезиса смещение петли получены из анализа FE были близки к экспериментальным наблюдениям. Из вышеупомянутых наблюдений и прогнозов глобального поведение, используя анализ FE, использование методов моделирования методом конечных элементов может, следовательно, будет продлен до исследования совместного выступления, варьируя различные параметры.
Параметрический исследований
В целях дальнейшего улучшения понимания структурных ответ пучка колонки соединений с вертикально распределенной слоев армирования, в нижеследующих разделах представлена применения метода моделирования FE расследовать критических параметров, влияющих, например, осевые нагрузки и число вертикально распределенной слоев и их усиления в области.
Влияние осевых нагрузок на поведение пучка колонки joints.Previous экспериментальных исследований по укреплению вертикально распределенной не рассмотрел влияние осевой нагрузки в совместном performance.1-5 исследования Аналитические исследования показали, что осевая нагрузка является одним из важнейших параметров в исследованиях пучка колонки суставов, однако его влияние на сейсмическую поведение пучка столбцов соединения не в полной мере понимал. Кроме того, в прошлом исследования показали, что осевое усилие до определенного уровня было выгодно для совместной сдвига resistance.16 Потому нейтральной оси глубины в колонке увеличивается с осевой нагрузкой сжатия, большая часть связей войск из пучка бары считать, которая будет переведена на диагональной стойки. Таким образом, конкретный вклад в совместное сопротивление сдвига будет увеличено. В экспериментальных исследования, проведенного аль-фу и др., 17 было отмечено, что в случае совместного сдвига была маленькая, увеличение осевой нагрузки была благоприятной для суставов, что в отличие от высоких совместных ножницы, где увеличение осевой нагрузки был неблагоприятным.
В данном исследовании влияния осевой нагрузки на вертикально распределенной продольной арматуры в суставы подвергаются сейсмической нагрузки. Одной горизонтальной загрузкой истории, которые использовались в опытах были применены. Цифры 11 и 12 показали Конверты аналитической гистерезисных ответы, соответствующие различным уровням осевой нагрузки образцов JA и JB. Применяются осевые нагрузки от нуля до 0.45fc?? Ag. Из рис. 11, было видно, что образцы JA достигается оптимальная величина конечная история с усилением около 11% в историю ножниц, когда коэффициент осевой нагрузки N * / Ag Ь?? = 0,2. Незначительное снижение история сдвига наблюдается при осевой нагрузке коэффициент 0,3 по сравнению с осевой нагрузкой коэффициент 0,2. Дальнейшее увеличение осевой нагрузки снизился история ножниц. Аналогичные тенденции наблюдались с образцами JB (рис. 12), а осевая нагрузка была увеличена, с указанием образца силы повышение примерно на 12% по осевой нагрузки коэффициент 0,35 (* N / Ag Ь?? = 0,35).
Сокращение в истории ножниц последовало, как осевой нагрузки коэффициент был расширен за пределы 0,35 (то есть, N * / Ag Ь??> 0,35). Таким образом, анализ результатов предложил влияние осевой нагрузки на коэффициент совместного поведения и его предельный вариант с вертикально распределенной укрепление области (между Образцы JA и JB). Таким образом, можно сделать вывод, что коэффициент осевой нагрузки * N / Ag Ь??. 0,3 было выгодно для совместного? Фс производительности, а также дальнейшее увеличение осевой нагрузки соотношение окажется пагубным как это отрицательно влияет на историю ножницы ..
Влияние средних слоев армирования о совместной поведение экспериментальных исследований образцов JC и JD показал, что укрепление вертикально распределенной слоев усиление наблюдалось значительное улучшение прочности на сдвиг. Некоторые прошлом экспериментальные исследования об использовании и влияние распределенных слоев, а результаты были inconclusive.5, 8 Таким образом, в этом разделе представлены влияние распределенных слоев стали на прочность соединения. Дополнительные вертикально распределенной слоев укрепления были введены в пучке за счет включения элементов фермы соответствующих областях в модели. Длина этих баров держали же, как и распределенных стали, которые уже существуют образцы JA и JB. Каждый дополнительный слой содержит два бара, один на каждую чашку весов лицо. Как видно на рис. 13, результаты образцов JA показывают, что один дополнительный слой усиление приблизительно 5% повышение прочности не наблюдалось. Кроме того, как слои были увеличены до пяти лет, повышение силы заметил составляла примерно 11%.
Аналогичные тенденции наблюдались также с образцами JB, когда слои были расширены до трех и пяти лет с силой повышения примерно 4 и 12%, как показано на рис. 14. Таким образом, можно сделать вывод, что укрепление вертикально распределенной армирующих слоев обеспечить существенное улучшение прочности на сдвиг примерно с 5 и 11% соответственно, на три и пять слоев ..
Влияние укрепления области, в средних слоях о совместной поведение В данной работе эффект вертикально распределенной укрепление области на совместное выступление было изучено для оценки прочностных характеристик. Площадь существующие вертикально распределенной армирующих слоев в пучке менялись, рассматривая отношение площади пучка растяжение укрепление вертикально распределенной стальной слой (Ai / В), равный 0,4, 0,5, 0,6 и 0,7. JA образца изучалась путем изменения этих отношений, и только результаты от трех до пяти слоев, представленных на рис. 15 и 16, соответственно. Силы наблюдается постоянно возрастало, пока соотношение достигло значения 0,6. Без существенных изменений в силу, однако, видел в последующий период. Пять слоя образца показали больше сил по сравнению с двух-и трехслойной образцов. Существовал увеличение примерно на 7% в прочности при оптимальной Ai / отношением 0,5 когда было пять слоев. FE исследования четко указывают на важность укрепления вертикально распределенной области по повести прочности на сдвиг.
ВЫВОДЫ
Поведение вертикально распределенной продольной арматуры пучка колонки соединений были исследованы с использованием экспериментальных и аналитических исследований. Четыре серийного интерьера суставов пучка колонка с дополнительным продольным слоями в пучке были построены и испытаны. Анализ FE работал численного инструмент для исследования поведения суставов. Сравнение результатов с экспериментальными наблюдения показали, что конечной модели элемент, используемый в данном исследовании были приемлемыми, и соответствующие результаты исследования были надежными. Предсказал результаты соответствуют хорошо согласуются с экспериментальными наблюдениями. На основании экспериментальных и конечных элементов численные результаты исследования, следующие выводы можно сделать:
1. Образцы JA и JB, без совместного поперечные подкрепления, не обнаружено никаких удовлетворительных сейсмические работы. Значительное место в щипать гистерезисных петель образцов. Совместное сдвига произошел сбой в обоих образцов на ДР 3,0%, тогда как образцы, JC и JD, с усилением вертикально распределенной слоев армирования и наличие совместных поперечной подкрепления, показал значительное улучшение в сейсмических поведения. Образцы JC и JD смогли достичь высшего DR 4,0% на провал.
2. Изменение столбца осевой нагрузки влияние совместного поведения с колонной осевой нагрузки соотношение * N / Ag Ь?? . 0,3 и оказалась полезной для совместного? Фс производительности. Осевой нагрузки соотношение N * / Ag Ь?? > 0,3, однако, было показано, что пагубное так как это уменьшает история ножниц образцов.
3. Конечного элемента исследования показали, что укрепление вертикально распределенной слоев укрепления наблюдаются значительные улучшения прочности на сдвиг приблизительно на 5% и 11% за три и пять слоев, соответственно.
4. Области вертикально распределенной усиление влияние на поведение сустава значительно путем повышения прочности и диссипации энергии. FE исследования показали, что для оптимальной работы, три и пять вертикально распределенной армирующих слоев требуется Ai / Как соотношение 0,5 и 0,6 соответственно, пять слоев были более значительными в прочности на сдвиг.
Нотация
^ К югу г = Общая площадь разделе
^ К югу я = области промежуточного слоя укрепление
^ К югу с = площадь напряженности слоя укрепление
Ь к югу J = эффективное ширина шва
с = сплоченности
с ^ к югу б = глубина зоны сжатия в пучках
с ^ к югу с = глубина зоны сжатия в колонках
F ^ к югу с = сжимающих напряжений
F ^ югу т = напряжение в бетоне растяжение
G ^ югу F = энергия разрушения конкретных
ч ^ к югу с = колонке глубины
M ^ югу г = изгиб соотношение сил, общая колонка прочность на изгиб, деленное на общую пучка прочность на изгиб
N * = осевой нагрузки сжатия
V ^ к югу JH = максимум совместных сдвига force2
V ^ к югу JH = номинальная горизонтальный шов напряжения сдвига
W ^ к югу и ^ = конечной раскрытия трещины
[Varepsilon] ^ SUP сг ^ ^ к югу и ^ = предельной деформации в бетоне
[Varepsilon] ^ SUP р ^ ^ к югу одноосного = пластической деформации при одноосном направлении стресса
= Угол наклона диагональной стойки сжатия
Ссылки
1. Парк Р., Paulay, T., "Поведение железобетонных внешнего пучка-Column соединений при циклической нагрузке," Труды пятой Всемирной конференции по сейсмостойкого строительства, документ № 88, том 1, 2D сессия, Рим, 1973 , с. 772-781.
2. Paulay, T., и Пристли, MJN, сейсмическая Дизайн железобетонных зданий Кирпичный, John Wiley
3. Йео, SK ", предварительно напряженного железобетона шарниры Луч-Column," Мастера инженерных Доклад Университета Кентербери, Новая Зеландия, 1978, 71 с.
4. Скрибнер, CF, и Wight, JK, "Сила распад в RC Лучи под нагрузкой Убыток" Журнал структурного подразделения, ASCE, В. 106, № 4, 1980, с. 861-876.
5. Вонг, PKC; Пристли, MJN и Парк Р., сейсмостойкости Рамки с вертикально распределенной продольного армирования в пучках ", ACI Структурные Journal, V. 87, № 4, июль-август 1990, с. 488-498.
6. Вонг, ПКС, "Сейсмическая Поведение железобетонных конструкций Включение Балки с распределенными арматуры," Мастера инженерных Доклад Университета Кентербери, Новая Зеландия, 1985, 146 с.
7. Эндрюс, Л., "Дизайн частично предварительно напряженного сборного железобетона ковкого Момент Противостояние Рамы," Труды семинара по проектированию железобетонных зданий сейсмических нагрузок, прикладным технологиям Совета, США, 1981, с. 225-250.
8. Абдель-Фаттах, Б. и Wight, JK, "Исследование Перемещение луча движущиеся зоны для сейсмостойких сооружений из R / C зданий", ACI Структурные Journal, В. 84, № 1, январь-февраль 1987, с. 31-39.
9. NZS 3101, "железобетонных конструкций Стандарт: Часть 1-Дизайн железобетонных конструкций", Новая Зеландия, 1998.
10. Schlaich, J., и Шефер, К., "Конструкции и детали из Железобетона Использование Strut-и-Tie модели", Инженер, В. 69, № 6, 1991, с. 113-125.
11. Schlaich, J.; Schfer, К. и Jennewein, М., "К соответствии Дизайн Железобетона," PCI Journal, V. 32, № 3, 1987, с. 74-150.
12. ДИАНА Руководство пользователя "анализа методом конечных элементов Руководство пользователя нелинейный анализ", версия 7, TNO Строительство и исследований, Делфте, Нидерланды, 2000, 620 с.
13. Хадзимэ, О. и Kohichi, М., "Нелинейный анализ и Учредительный Модели из железобетона," Gihodo, Токио, 1991, 182 с.
14. RILEM 50-FMC комитета, "Определение энергии разрушения раствора и бетона с помощью трех-Пойнт Бенд Испытания Зубчатый Балки", материалов и конструкций, V. 18, № 4, 1985, с. 287-290.
15. "КСР-МФП Типовой кодекс 1990: Разработка кодекса," Томас Телфорд, Лозанна, Швейцария, 1993, 437 с.
16. Li, B.; Ву, Ю. и Пан, TC, "Сейсмическая Поведение Nonsensically Подробная внутренних дел Луч-Wide II Колонка шарниры частей: теоретической Сравнения и аналитических исследований", ACI Структурные Journal, В. 100, № 1, Январь-февраль 2003, с. 56-65.
17. Фу, J.; Chen, T.; Wang, З. и Бай, S., "Влияние осевой нагрузки соотношение по сейсмическим Поведение внутренних дел шарниры Бам-Column", 12 Всемирная конференция по сейсмостойкого строительства (WCEE), бумаги нет . 2707, 2000, с. 512-528.
Входящие в состав МСА Бинг Li является адъюнкт-профессором на факультете гражданской и экологической инженерии в Nanyang Technological University, Сингапур. Он получил докторскую степень в Университете Кентербери, Крайстчерч, Новая Зеландия. Его исследовательские интересы включают железобетонных и сборных железобетонных конструкций, в частности, в разработке землетрясения и взрыв сопротивления.
Као Нгок Тхань Чан является кандидат кандидата в училище гражданской и экологической инженерии в Nanyang технологический университет, где он получил BEng. Его исследовательские интересы включают железобетонных конструкций, в частности, в конструкции для сейсмоустойчивость.