Долгосрочная Отклонение Железобетонная Self-Консолидация бетонных балок
Долговременного поведения усиленных самостоятельной консолидации бетон (SCC) пучков была исследована. Тесты по конкретным цилиндрических образцов, изготовленных с определенной смесью ГТК были проведены первые, показывая, что усадка и ползучесть деформации больше, чем предсказывает модель Европейского кодекса 1990 положений. Долгосрочные испытания на усиленный SCC пучков также была выполнена по четыре точки изгиба схеме. Максимальное напряжение на конкретных при сжатии составляет приблизительно 35% прочности во время загрузки (37 дней). Эволюции во времени прогиба в середине пролета, а также деформаций при сжатии и растяжении сторон не зафиксировано. Отклонения пучка была по сравнению с предсказаниями существующих аналитических моделей. Ползучести сила взаимодействия была также исследована путем проведения испытаний аварии на контроль пучков до и после длительных испытаний, и сравнивая их с испытаний балок, долгосрочные нагрузки. Небольшой изгиб увеличивает силу с возрастом, при тестировании наблюдается при сравнении провал испытаний.
Ключевые слова: ползучесть; прочность на изгиб; самостоятельно укрепления бетона, усадка, тесты.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Введение самостоятельной консолидации бетон (SCC) изменилась свежего бетона от гранулированных материалов, требующих вибрации для уплотнения в жидкости. Научно-исследовательская работа была ориентирована преимущественно в области дизайна смеси определить оптимальное соотношение цемента, декоративные материалы частиц и примесей для улучшения бетонной properties.1-3 Тем не менее, замечательные количество цемента и наполнителя (как правило) меньшего диаметра, агрегатов, а также при наличии вязкости модифицирующие агенты (VMA) и высокой дальности водоредуцирующим примеси могут существенно изменять реологические свойства закаленного ГТК. Таким образом, различия в отношении долгосрочного поведения (ползучести и усадки) от обычного бетона должны быть расследованы в материальных и структурных уровнях. В настоящее время исследования реологических свойств материала ГТК план существенного увеличения ползучести и усадки напряжение по отношению к обычным concrete.4-8 Что касается структурных поведения, очень мало исследований, можно найти в литературе по долговременного поведения столбцов (часто стали трубок, наполненных SCC), 9 балок под flexure10, 11 и различное поведение вибрации и самостоятельной консолидации бетонов под cracking.12 Тем не менее, экспериментальные данные слишком ограничены, чтобы сделать общие выводы.
Трещин в напряженности, в частности, требует более полного исследования: она сильно зависит от взаимодействия бетона и стальной арматуры на растяжение трещины области, которая может быть сильно изменено поведение связи между ГТК и стальной арматуры. В литературе до сих пор споры о том, или не стали лучше связь с SCC, чем у обычных concrete.13-15.
Влияние долгосрочной нагрузки на сжатие прочность бетона и предел прочности элементов конструкций должны быть тщательно проанализированы, чтобы должным образом оценить надежность конструкций с учетом значительных постоянных нагрузок в течение своей жизни (таких, как мосты или предварительно напряженных железобетонных конструкций ). Насколько нам известно, нет данных о влиянии долгосрочного погрузки на остаточные прочностные свойства ГТК железобетонных конструкций в настоящее время доступны.
В настоящей работе приводятся результаты экспериментального кампании на железобетонных балок со средне-высокой прочности SCC (ТСМ. 56 МПа [8000 фунтов на квадратный дюйм]) представлены; балок под изгиб были разработаны иметь значительную часть бетона сжатия. Это характерно для некоторых приложений в сборного железобетона (RC) структур, где сборная пучка с высокой долей стальной арматуры и снижение раздел носит большинство убитых нагрузки на первом этапе и впоследствии будет дополнен на месте бетона для получить конечный пучок section.16 В этом случае, классический критерии для прогнозирования долгосрочного отклонения на основе скорректированного возраста эффективный модуль (AAEM) метод должен быть проверен.
В экспериментальных, проведенного в настоящем исследовании, шесть пучков были протестированы оценить эффект старения и задержки штаммов (из-за ползучести и усадки) на изгиб структурных поведения. Долгосрочные испытания спутника цилиндров при сжатии и балок под изгиб были проведены в обстановке комнаты в контролируемых условиях температуры и влажности (T = 20 C [68 F] и относительной влажности воздуха [RH] = 60 %). Для балки, максимальное напряжение в бетоне при сжатии составляет приблизительно 35% прочности на время загрузки (37 дней). Ползучести и усадки эволюция деформации со временем цилиндров с таким же конкретные была также исследована. Длительные испытания выставлены задержки штаммов значительно больше, чем предсказывает модель Европейского кодекса 199017 положений. Напротив, МСА 209R-9218 сильно недооценил ползучести штаммов, но предсказать вполне усадочных деформаций.
Из испытаний, по балкам, эволюция во времени кривизны изгиба была получена и от местных мер деформации и отклонения данных. В конце длительных испытаний на балки, их изгиб сильные были оценены и по сравнению с контролем пучков с того же возраста, но никогда не загружен до запуска. Лучи не ранее при условии долгосрочной загрузки показал небольшое увеличение сил за контроль над балками.
Наконец, в долгосрочной прогиба в середине пролета было по сравнению с прогнозами некоторых аналитических моделей, предложенных в literature.19, 20 только модели, рассматривающие напряженности влияние жесткости, связанных с растрескивание бетона при растяжении были приняты во внимание. Поскольку реологические свойства бетона должны быть включены в аналитические модели беспокоит, экспериментальные данные по долгосрочным испытаний на конкретные цилиндров и, наоборот, положений международных кодов для стандартного бетона, были рассмотрены.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Недавнее введение в области строительства новых видов бетона требует, чтобы действия определяющих законы для долговременного поведения быть проверены, в частности, ползучести и усадки законы и последствия долгосрочного нагрузки на конкретные strength21, 22 должны быть тщательно проверены. Длительные испытания на SCC обычно показывают более высокие значения ползучести и усадки в связи с повышенным содержанием мелких частиц по отношению к нормальной вибрации бетона. В статье рассматриваются эти аспекты, с тем чтобы обеспечить полезные указания для практических работников и инженеров. Кроме того, применимость существующих формулы для прогнозирования долгосрочных прогибов железобетонных балок с SCC должны быть проверены, в частности, долгосрочные напряженности влияние жесткости, тесно связанные с поведением связи между бетоном и арматурой, могут отличаться между ГТК и обычный бетон.
Свойства материалов
Структурного поведения железобетонных балок с ГТК по долгосрочным погрузка была исследована. Смеси средне-высокой прочности SCC, в основном используется в сборных промышленности, был принят для этого исследования, добиться selfconsolidation без увеличения прочности при сжатии, инертный наполнитель был использован (имеющиеся на местах известняк наполнителя). Смеси дизайн характеризуется водоцементное отношение (в / к) = 0,45 и водно-связующего отношения (ч / б) = 0,36; полное описание бетонной смеси, представленные в таблице 1. Что касается свежих государственного имущества, тест падения потока (наиболее распространенный тест в Италии СГВ) была выполнена в соответствии с европейскими требованиями к ГТК (EFNARC23) и дало значение 65 см (25,6 дюйма).
Шесть усилить SCC пучков были брошены с размерами 15 х 25 х 320 см (5,9 х 9,8 х 126,0 дюйма). Средняя уступая стресс стальной арматуры является FYM = 540 МПа (77,14 KSI). Реологические свойства смеси SCC были предварительно исследованы путем проведения длительных испытаний на 10 х 20 см (3,94 х 7,87 дюйма) цилиндров, порошковой из толстой плиты (120 х 40 х 30 см [47,24 х 15,75 х 11,81 дюйм]), чтобы получить конкретные цилиндрических образцов с гомогенным распределением агрегатов. Плиты и все лучи были отлиты вместе из одной конкретной партии. Основные результаты экспериментальных длительные испытания на баллонах SCC описаны в следующем разделе. Читатель может обратиться к Маззотти al.24 др. Более подробную информацию о всей экспериментальной кампании, проведенной на баллонах.
После извлечения из формы балок и кернов цилиндров, все образцы были вылечены при температуре 20 C (68 F) и RH = 98% за 14 дней, а затем хранится при температуре 20 C (68 F) и RH = 60% до 1 дня до начала испытания.
Длительные испытания на баллонах
Схема экспериментальной установки и приборы
Ползучести на баллонах были проведены с помощью загрузки кадр, специально предназначенные для высокопрочного бетона (FC. 65 МПа [9285 фунтов на квадратный дюйм]), в соответствии с ASTM C512-87, 25 и уметь применять долгосрочную нагрузку до до 400 кН (88,1 KIPS) (рис. 1). Четыре 100 х 200 мм (3,94 х 7,87 дюйма) образцы укладываются в рамки для одновременной загрузки. Силу мониторинга было сделано почти непрерывно в течение первой недели тестирования и потом на регулярные интервалы времени. Максимальные отклонения в ходе испытаний в связи с установленной осевая нагрузка составляет менее 5%.
140,7 кН (31 KIPS) компрессия была применена сила, средняя нагрузка на цилиндры составляла примерно 17,9 МПа (2557 фунтов на квадратный дюйм), что соответствует 32% от прочности на сжатие времени загрузки Ь (t0), то есть в пределах напряжения границы применимости линейной вязкоупругости. Цилиндры были загружены после 37 дней от литья в течение 404 дней. Затем они были выгружены и деформации эволюции контролируется еще на 36 дней.
Ползучести штаммы были измерены с помощью четыре электрических тензодатчиков для каждого образца, которые были расположены вдоль продольной направлении midheight. Каждая пара противоположных тензодатчиков был использован для определения среднего значения напряжения, так что получить в общей сложности восемь ползучести меры по четыре цилиндра. За один образец, поперечной деформации были также обнаружены на четыре поперечных тензометров.
Четыре дополнительных 100 х 200 мм (3,94 х 7,87 дюйма) цилиндров были использованы для сокращения испытаний, то же число и расположение датчиков деформации, принятых для испытаний на ползучесть был использован. Измерения деформации усадки начал во время применения постоянной нагрузки в ползучести (37 дней после заливки). Оба ползучести и усадки испытания проводились в условиях распечатал, в климат в помещении при Т = 20 C (68 F) и RH = 60%, так что общая ползучести и общей (сушка аутогенная) усадки были измерены. Единственная разница заключалась в том, что усадка образцов оба конца секции распечатал в то время как в конце разделов ползучести образцов, штабелирование, не смогли обменяться влажности. В соответствии с Типовой кодекс 90,17 разница является незначительной.
Ползучести и усадки результаты
Рис 2 (а) показывает общее продольной деформации (мгновенная взносов ползучести усадки), записанные со всех образцов при испытаниях на ползучесть. Жирная линия указывает на средней кривой напряжения, на временной оси сообщили в логарифмическом масштабе, начальная часть всех кривых представляет стадия погрузки (t 0,001 дней). Очень устойчивые результаты были получены из этих долгосрочных испытаний. Примерно через 90 дней после погрузки, долгосрочных деформации склона (в логарифмическом масштабе) становится практически постоянным. Таким образом, установившийся режим был достигнут и экспоненциального типа деформации роста со временем можно предположить, это уклон должен быть оценен для калибровки интеллектуального реологические модели. После 404 дней по погрузке, выгрузке образцов. Мгновенное восстановление деформации также сообщил на рис. 2 (а). Заметим, что соотношение между мгновенной деформации восстановления после разгрузки (на 404 дней) и начальной деформации после приложения нагрузки (на 37 дней) составляет около 0,93, что составляет от соотношения между (измеренное значение) модуль упругости в возрасте от загрузки и в возрасте разгрузки.
Этот результат подтверждает, что не ощутимый ущерб (например, внутренние крекинг) произошло из-за деформации ползучести в течение срока погрузки (в зависимости от механики сплошных ущерб, ущерб 26,27 предназначен здесь, как сокращение секущий модуль упругости только). После разгрузки, задержки с восстановлением деформации было зарегистрировано около 36 дней. Весьма ограниченный доля только задержкой деформации ползучести (полученные вычитанием сокращение вклада от общей деформации), была возвращена после разгрузки (около 7% от деформации ползучести достигается в момент выгрузки) ..
Усадка штаммов, измеренная на всех образцов, начиная с 37 дня от литья, сообщается на рис. 2 (б), вместе с их средней кривой (жирная линия). В промежуток времени между 10 и 403 дней с момента начала тестирования, коэффициент вариации (COV) экспериментальных результатов по отношению к средней кривой 0,162. Примерно через 2 месяца от начала испытаний, сокращение штаммов выставке практически постоянный наклон в масштабе времени журнала. Склона постепенно снижается, начиная с 200 дней с литья. После 1 года, средняя величина усадки штаммов 470. Экспериментальные результаты были получены и по сравнению с типовой кодекс 90 (MC90) 17 и МСА 209R-0218 прогнозирования кривых для обычного бетона, MC90 значительно недооценивает усадки штаммов (около 25%) в связи с экспериментальными значениями. Эволюция во времени деформации усадки образом не описаны, даже не качественно (см. Список литературы 5 и 24 для более подробной информации). Напротив, положения ACI код соответствуют как сокращение стоимости после 400 дней, а время эволюции (рис.
Наконец, общий вклад деформации ползучести получены путем вычитания средней деформации усадки получить от усушки тест SH от общего малыш деформации (то есть, V = малыш - SH) и сообщил на рис. 2 (с). Кривые, соответствующие всем образцов показали, наряду с общей средней кривой ползучести (сплошная линия). В промежуток времени между 10 и 403 дней, COV экспериментальных результатов по отношению к средней общей кривой ползучести 0,096, меньше по отношению к полученному в усадки испытаний. После 1 месяца с начальной загрузки, увеличения ползучести штаммов с постоянным наклоном в масштабе времени журнала, до конца испытания. В это время (404 дней), общей деформации ползучести является 1230. Как и в случае сокращения, MC90 кривой, изначально откалиброваны для нормального бетона, занижает примерно на 30% ползучести SCC штаммов, полученных из экспериментальных испытаний. Тем не менее, наклон кривой правильно предсказал в этом случае (разница составляет менее 10%). Кроме того, модель ACI ползучести не в состоянии следовать экспериментальными данными.
Он прогнозирует ползучести штаммов даже меньше, чем получено от MC90 кривой (см. рис. 2 (с)). Скорости ползучести, полученные в настоящей испытания подтверждают, что раннее ползучести может быть больше для SCC, чем для обычного бетона (например, сослаться на Невилл и Брукс, 28 и др. al.29 Кент). По Невилл и Брукс, 28 33% ползучести зарегистрированные после 1 год достигается после первых 2 недель нагрузки, тогда как в настоящее время испытаний, такой же процент достигнут только после 6 дней ..
Используя среднее значение мгновенной и деформации ползучести, коэффициент ползучести (T, t0) = (T, t0) / Ин (t0) = 2,40 после 404 дней, с начальной загрузки при Т0 = 37 дней.
Рис 3 () показывает среднее напряжение в поперечном направлении в зависимости от времени. Пунктирная линия представляет собой мгновенное плюс общая задержка деформации (усадка включительно), в то время как сумма мгновенных и общая сумма взносов ползучести только обозначается жирной линией (то есть, где сокращение взносов не вычитается). Сравнение двух кривых показывает, что после поперечной расширение произошло при погрузке этапа, цилиндры, в основном подвергается усадке в поперечном направлении, и лишь очень небольшая ползучести поперечной деформации расширения не наблюдается. Соответственно, долгосрочные Пуассона? Е коэффициент (рис. 3 (б)), которая определяется как соотношение между поперечной деформации ползучести и продольных деформаций, с течением времени уменьшается, начиная с первоначальной стоимостью около 0,20. Асимптотического значения (при Т =? [Двойные] кинжал) может быть определена так: = 0,07. Этот результат показывает, что устойчивый сжимающей нагрузки производит консолидации закаленной concrete30 с увеличение прочности, подтвержденные сжатия испытаний, проведенных в конце длительных испытаний (см. следующий раздел).
Кроме того, гипотеза коэффициент Пуассона постоянной во времени, обычно принимается в трехмерном вязкоупругих составов, 31, не подтверждается настоящего испытания. Аналогичные результаты испытаний на обычного бетона были показаны в Маззотти и Savoia.32.
Остаточная прочностные свойства цилиндров после длительного загрузки
После 36 дней со дня разгрузки, как образцов, усадки и ползучести были испытаны на сжатие до разрушения; средней прочности образцов не подвергались долгосрочной загрузки, но для сокращения меры только (так называемые образцы усадки в следующем) была FCM . 66 МПа (9430 фунтов на квадратный дюйм), в то время как FCM. 72 МПа (10285 фунтов на квадратный дюйм) был получен из цилиндров ранее подвергался долгосрочных сжатия (так называемые образцы ползучесть). Для оценки влияния на долгосрочные нагрузки на учредительном права бетона, экспериментальные результаты испытаний на сжатие по ползучести и усадки образцов были интерполированы с помощью нелинейных Popovics? Фс law33
... (1)
где тах и максимальное являются пиковое напряжение и соответствующие деформации, соответственно, в то время как п параметр основном регулирующие размягчения ветви кривой. Значения кр макс = 72 МПа (10285 фунтов на квадратный дюйм), ст макс = 0,023, а кр = 5,5 были получены из образцов ползучести, а SH макс = 65,8 МПа (9400 фунтов на квадратный дюйм), SH макс = 0,026, а = 4,85 НШ были получены от усадки образцов. Кривые, полученные путем интерполяции данных испытаний на сжатие приведены в рис. 4. В связи с долгосрочным нагрузки, 10% увеличение прочности на сжатие наблюдалось ползучести образцов (сплошная линия) в отношении тех, кто не загружен до (усадка образцов, пунктирная линия). Этот результат подтверждает указаний Ba.ant и Kim30, что средний уровень долгосрочной загрузки вызывает уплотнения бетона (рассматривается здесь, как сокращение матрицы пористость) и, соответственно, увеличивает силу в отношении конкретных проходит нормальный старения (адаптации явления). Как описано в предыдущем разделе, укрепление бетона было также отмечено, по результатам измерения поперечной деформации при длительном нагружении.
Кроме того, ползучести образцов показали сокращение пик напряжения и круче размягчения отрасли, что свидетельствует о более хрупких поведение по отношению к усадки образцов. Это является еще одним следствием уплотнения бетонной порожденных долгосрочной загрузки: уменьшает размеры недействительным и расстояния между частицами и, соответственно, увеличивает жесткость железобетонный каркас. Этот процесс заживления сокращает возможности перераспределения напряжений при сжатии возникают трещины, тем самым увеличивая хрупкость конкретные ..
ДОЛГОСРОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ НА SCC пучков
Схема экспериментальной установки и приборы
Шесть SCC пучков подвергаться испытаниям были crosssection и стальной арматуры на рис. 5. Чтобы получить замечательные часть конкретных при длительном сжатии больших арматурной стали на сторону тяги (320 [три № 8]), и меньше полосы на сжатие стороны (210 [две № 3]) были принимается. Даже если этот выбор за пределами философии дизайна большинства кодов и международным стандартам, было признано подходящим в данном случае, когда конкретные поведение изучается. Геометрические соотношения армирования = А / Bd = 0,025 и?? = А?? / Bd = 0,004 (при B = ширина луча и D = эффективная высота), соответственно, с As = 9,40 см2 (1,457 in.2), а?? = 1,57 см2 (0,243 in.2). В боковой части бревна, негабаритных усиление сдвига (хомуты 8 на 6 см [№ 2,5 на 2,4 дюйма]) был использован, чтобы избежать сдвига неудачи, тогда как в центральной части, стремена были 8 на 12 см (№ 2,5 на 4,7 дюйма) (см. рис. 5).
Все пучков были протестированы в соответствии с четырьмя-точечной схемы гибки сообщил на рис. 5. Два луча (T1, T2) были загружены до отказа для длительного тестирования (37 дней после заливки) для получения краткосрочных прочность на изгиб в начальный момент времени ползучести испытаний. Два луча (T3, T4) подверглись долгосрочные нагрузки на 404 дней. В конце испытания, они были загружены до отказа, вместе с двумя другими контроля пучков (T5, T6), которые не были загружены ранее.
Что касается долгосрочных испытаний, механические системы предназначены для применения в две постоянные силы на пару балок одновременно, по четыре точки изгиба схеме (рис. 6). На пучка конечностей, приложения нагрузки с помощью двух пар стали сухожилий, оснащенный largediameter стальные пружины. Источники используются, чтобы обеспечить небольшие изменения приложенной силы из-за пучка долгосрочные отклонения. При необходимости, приложенной нагрузки корректировалась по ее номинальной стоимости, действуя на болты, расположенный между жилами и пружинной системой. Две клетки нагрузки находятся на промежуточных опорах между балками, чтобы измерить изменения приложенной нагрузки с течением времени. Основными преимуществами настоящего экспериментальной установки являются: 1) два луча испытываться одновременно с одной механической системы для приложения нагрузки; 2) отсутствие внешних опор или запретительных элементы необходимы, поскольку система самоуравновешенных и 3) пространство, необходимое для в комнате климата является минимальным (см. рис. 6 (б)).
В долгосрочных испытаний, относительная вертикального перемещения между середине пролета пучка и промежуточных опор была измерена с помощью механических систем и линейного датчика напряжения смещения (LVDT) с каждой стороны двух пучков (рис. 6 (а)). В центральной части этих лучей, где изгибающий момент постоянен, три пары тензометров были размещены на сжатие лицо и пары на напряжение стороны (рис. 6 (а)). Инструменты были подключены к многоканальной системе непрерывного сбора данных в течение первых 10 дней под нагрузкой. По истечении этого периода времени, данные были получены в определенные промежутки времени.
За провал испытаний, столько же и положение тензометров были приняты. Перемещение измерения проводились с помощью LVDTs в середине пролета, поддерживает, а также разделы приложения сил.
Долгосрочные результаты испытаний
Балки Т3 и Т4 были погружены в возрасте 37 дней с долгосрочной нагрузку, равную 36% от разрушающей нагрузки (два действующих сил равна 43 кН [9,47 кип]). Нагрузке отказа в возрасте от нагрузки (120 кН [26,4 кип]) был получен из-за неспособности тесты на контроль Балки T1 и T2. Рисунок 7 показывает прогиба в середине пролета (относительное смещение между разделом в середине пролета и промежуточных опор) из двух балок, в зависимости от приложенной силы: переход от без трещин в трещины состояние может наблюдаться на начальном этапе загрузки. В центральной части обоих пучков, при условии изгибающий момент без каких-либо сдвига, трещины через регулярные интервалы, как и ожидалось, с расстояния, равного стремя расстояние (около 12 см [4,72 дюйма]), причем глубина всех трещины составляет примерно 13 см (5,12 дюйма) и шириной в конце нагрузки, составляет приблизительно от 0,2 до 0,3 мм (0,008 до 0,012 дюйма). Состояние I и II условия также были зарегистрированы в этом же рисунке пунктирными линиями. Они были оценены при рассмотрении модуля упругости E = 38500 МПа (5584 КСИ) для бетона (экспериментально получены на баллонах в том же возрасте при загрузке).
Кроме того, с учетом усадки бетона, 34 линия, изображающая состояние государства II был правой смещается горизонтально по отношению к осям происхождения, * количество ФСГ, представляющих прогиба в середине пролета из-за раннего усадки бетона перед загрузкой. Независимо от приложения нагрузки, по сути, дает усадку самоуравновешенных сжатом состоянии в растянутой арматуры и тяги в окружающий бетон. После крекинга, это напряженное состояние освобожден и прирост происходит отклонение, которое должно быть должным образом учтены. ФСГ прогиба в середине пролета * был рассчитан здесь, начиная от кривизны прирост за счет усадки, ш, рассчитанные по методике, предложенной в номер 34 ..
... (2)
где ш = 300 является сокращение (по оценкам) в момент приложения нагрузки на балки (37 дней от литья), D = 220 мм (8,66 дюйма) представляет собой балку, эффективная высота, и kcs2 = 0,91 является эмпирическим коэффициент, полученный от графиков ведения 4.3.2-10 34 в зависимости от соотношения стальной арматуры и СН, а также конкретные модуль упругости в начале испытаний усадки (2 дня от литья), т. е. E = 23000 МПа (3336 KSI). Соотношение между прогибом и кривизны в центральной части пучков
... (3)
где L1 = 1400 мм (55,12 дюйма) расстояние между двумя точками внутреннего применения силы.
В конце испытание на ползучесть (404 дней срок), балки были выгружены и частичное восстановление прогиба в середине пролета также сообщил на рис. 7. Если увеличение модуля упругости в результате старения (примерно 7% в зависимости от испытаний на баллонах) принимается во внимание, секущих разгрузки жесткости обоих пучков (обозначается II * на рис. 7) очень похожа на государство II (трещины) жесткость . Такое поведение позволяет предположить, что мгновенное отклонение полностью восстановить во время разгрузки и лучи не подлежат ощутимый ущерб из-за долгосрочных нагрузки. После разгрузки прогиба в середине пролета контролируется еще на 36 дней (горизонтальные линии в нижней части рис. 7), и только часть просроченной отклонение было обнаружено (около 25%). Остальная часть, то сумма необратимые отклонения ползучести и отклонения из-за усадки эффект по всей продолжительности испытания. Для оценки вклада вторых, критерий ранее на рисунке (уравнение (2) и (3)) были использованы при тех же значениях параметров показано выше, за исключением ш = 780 (сжатие в цилиндрах после 440 дней от литья).
Значение ФСГ = 0,79 мм (0,03 дюйма) получается, что составляет 60% от долгосрочных прогиб и 70% от остаточной прогиб после снятия нагрузки. Самоуравновешенных растягивающие напряжения в бетоне из-за усадки вызывает небольшое снижение с момента крекинга, который может быть вычислен методом для AAEM без трещин раздела, следовательно, получение 35 МШ. .2 КНм (.1.45 бордель? Eft), что соответствует силе ФСГ = 2,5 кН (0,56 кип), что снижает растрескивание силу FcR = 8,65 кН (1,94 кип); эта величина соответствует точка на рис. 7, где экспериментальные кривые начале крекинг-процесса ..
Прогиба в середине пролета балок T3 и T4 в зависимости от времени сообщается на рис. 8 (а), приняв время журнал масштабе. Три основные ветви можно наблюдать: 1) стадия погрузки (около 0,03 дня), 2) ползучести фазы (404 дней срок) и 3) этап выгрузки. Склона ползучести отрасли практически не меняется уже более 1 месяца по погрузке, предлагая ползучести отклонения могут быть должным образом описаны с помощью экспоненциальному закону, как это обычно с обычными concrete.36-39
Сжимающие напряжения (среднее значение из трех мер по центральной части света) и растяжения в зависимости от времени сообщается на рис. 8 (б) и (с), соответственно. Для обоих пучков, растяжения получается из тензодатчиков размещены нескольких сантиметрах от трещины разделов. Соотношение просроченных штаммов сжатия (ползучесть усадки) для мгновенной деформации, измеренных на пучков составляет примерно 1,3, то есть значительно меньше, чем соответствующие коллега получил от ползучести и усадки испытания баллонов (примерно 3,424).
Кроме того, соотношение между долгосрочными и мгновенной отклонения (примерно 0,65) значительно меньше, чем аналогичный показатель сжатия деформации взносов (примерно 1,3), в связи с (невязкой) упругое поведение стальной арматуры в растянутой зоне. Кривая дает растяжения в зависимости от времени (рис. 8 (с)) показывает, склоне снижение после 4 месяцев под нагрузкой, что свидетельствует о растяжения может достигать асимптотическое значение времени уходящих в бесконечность.
После полной разгрузки, перемещения и деформации были измерены более чем на 1 месяц. Из рис. 8 (), та же тенденция смещения в зависимости от времени описано выше можно наблюдать. Кроме того, на рис. 8 (б) показывает, что остаточная деформация сжатия в бетоне после разгрузки составляет примерно 60% от общей задержки деформации достигается в конце долгосрочной загрузки (по крайней мере половина этого вклада из-за усадки). Кроме того, растяжение экспонатов штамм очень малых упругих и задержки восстановления (см. рис. 8 (с)). Это связано с крекинга и долгосрочных проскальзывать между стальной арматуры и бетона, которые практически необратимые явления.
В меру прогиба в середине пролета, средней кривизны в центральной части балки (где изгибающий момент постоянен) был оценен как
... (4)
где центральной отклонения луча. Рисунок 9 показывает данный момент изменения кривизны при погрузке, устойчивого загрузки и разгрузки фазы. Локальной кривизной получить от мер, тензометрических также сообщил на рис. 9, в соответствии со следующими
... (5)
где и. являются деформаций при растяжении и сжатии стороны балки, соответственно, и ч пучка высоте. Средней кривизны получить по отклонению мера четко показывает напряжения жесткости поведения во время растрескивание бетона, а кривизны получены из штаммов местного значения, сильно зависит от конкретного поведения в окрестности тензодатчиков в тяговой стороне. Во время погрузки фазы в обоих пучков, трещины произошли в нескольких сантиметрах от тензорезисторов, используемых для расчета местных кривизны в соответствии с формулой. (5). Таким образом, во время погрузки этапе кривизны получить по отклонению мера выше, чем местных кривизны из-за растрескивания обнаружено только в первом случае. Кроме того, во время разгрузки, высшее восстановления (из-за частичного закрытия трещины) наблюдалась в отношении местных кривизны получено из штамма мер. Тем не менее, увеличение кривизны со временем при постоянной нагрузки, примерно такая же (Ф.).
Этот результат указывает на изменение ширины трещины со временем можно пренебречь, и задержки отклонения лучей значительной степени за счет ползучести бетона и усадочных деформаций. Незначительное изменение раскрытия трещины в ходе испытаний была также проверена путем непосредственного измерения с помощью оптических приборов ..
Сравнение с теоретическими моделями
Эффективности код положений и аналитических models19, 20 в прогнозировании долгосрочных поведение SCC пучков была проверена путем сравнения с экспериментальными результатами. Рассматриваемых моделей, предложенных Samra19 и Алвис, 20 существенно на основе оценки секционных изгибной жесткости EJ (т) в разное время и без трещин (государственный I) и трещины (государство II) условиях. Долгосрочного отклонения луча затем оцениваются tensionstiffening подхода. Усадка вклад входит в обеих моделей.
Принятый реологические и долгосрочных свойств материала (ползучесть, усадка, и модуль упругости) определяются в соответствии с MC90 отношений (на основе сжатия прочность бетона только) или, напротив, приняв экспериментальные значения, полученные в результате испытаний на баллонах ( относятся к "Долгосрочные испытания на баллонах" раздела и др. Маззотти al.24). Рис 10 (а) показывает общее прогибом в середине пролета (мгновенный и долгосрочные вклады) в центральной части пучка, полученные из экспериментальных результатов (среднее отклонение от испытаний балок T3 и T4) и моделирования.
По-видимому, приняв экспериментальные значения реологических параметров, предсказания с обеих моделей находятся в очень хорошем согласии с экспериментальными результатами (ошибки на общую отклонения от 5 до 7% через 404 дней после загрузки). Если же, наоборот, MC90 параметров рассматриваются, отклонение недооценивать от 10 до 15%. В самом деле, значение полного прогиба существенно зависит от прогнозирования мгновенного отклонения. В самом деле, если соотношение между общей и мгновенной отклонения изображена (рис. 10 (б)), отклонение завышена 14 до 23%, принятие экспериментальных данных для определения долгосрочных конкретного поведения, а лучше сопоставление , полученные с использованием материала параметрами, MC90 (погрешность составляет от 3 до 6%).
Отсутствие испытаний на конец устойчивого загрузки
Четыре контроля пучков, не распространяются на длительные испытания нагрузки, были загружены до отказа. Два луча были испытаны в начале длительные испытания (37 дней после заливки) и двух пучков в конце (440 дней после заливки). Основные результаты этих тестов (конечная изгибающий момент, прогиба в середине пролета, максимальное сжатие деформация) приведены в таблице 2. Рисунок 11 (а) показывает сравнение экспериментальных кривых сила-смещение на три различных множества лучей. Более высокие значения прогиба в середине пролета и деформации сжатия в связи с тем были отмечены (табл. 2), как и ожидалось, для молодого бетона (возраст при нагрузке 37 дней), причем конечной прогибы и деформации пучков ранее при условии ползучести меньше по отношению к полученным из-под контроля пучков с того же возраста при тестировании (440 дней). Во всех случаях, отказ был обусловлен дробления бетона после растяжения стали уступок.
Сравнение результатов из балок испытания после 37 и 440 дней от литья, изгиб повысить прочность в результате старения бетона может наблюдаться (F = 7%), даже если, как ожидается, это меньше, чем соответствующая прочности бетона на сжатие увеличения из тестов на баллонах (FCM = 20%). Балки, предназначенные для испытаний на ползучесть и контроля пучков (не загружен раньше), испытания на 440 дней после заливки, достиг примерно той же нагрузке (3% разницы). Следует иметь в виду, что для цилиндров при условии долгосрочных нагрузки, прочность на сжатие 10% выше, чем не загружается образцов была измерена, 24 из-за адаптации явлений. Таким образом, на структурном уровне, это улучшение не наблюдалось.
В соответствии с конечной теории государственного предел, конечный момент изгиба балок может быть предсказано исходя из свойств материала. Средний уступая FYM силы = 540 МПа (77,14 КСИ) был рассмотрен на стальной прокат, тогда как прочность на сжатие бетона переменной со старением. Для пучков T1 и T2 испытания на 37 дней в местах погрузки, средняя прочности бетона на сжатие является FCM = 56,4 МПа (8,06 KSI). Нейтральное положение оси и критический изгибающий момент может быть оценен как
... (6)
... (7)
Как, где, как?? стальные бар областях на растяжение и сжатие стороны, соответственно, В = 15 см (5,90 дюйма), г = 22 см (8,66 дюйма) и г?? = 3 см (1,18 дюйма). Конечная момент изгиба балки T3 до Т6 (возраст при нагрузке 440 дней) в сравнении в таблице 2 с экспериментальными значениями Mexp. Очень хорошее соглашение может быть соблюдены. Даже несмотря на провал из-за конкретных дробления, тем меньше сжатие конечной деформации бетона ранее учетом ползучести тест не удивительно влияют на конечную изгибающего момента.
Секционные поведения при выходе из строя пучков с возрастом, при погрузке 440 дней также численное моделирование использование волокна модели. Два разных учредительных законов бетона при сжатии были определены балок, долгосрочные погрузки или не загружается до начала испытаний. Прочности бетона и соответствующие деформации были определены из-за неспособности испытаний цилиндров ранее учетом ползучести, в первом случае, или сокращение тестов (то есть не загружен) во втором случае. Для стальных стержней, упруго-пластического поведения с малым упрочнения после дающий (E1/E0 = 0,10) предполагается. Рисунок 11 (б) показывает сравнение экспериментальных кривых и численных прогнозов для лучей ранее подвергался долгосрочные нагрузки (T3, T4), тогда как то же сравнение для лучей никогда не загружен до (T5, T6) была выполнена, но не показаны. Что касается конечной силы, хорошее согласие наблюдается в обоих случаях. Кроме того, неспособность нагрузки балок, длительные испытания немного меньше, чем для двух других лучей (с тем же проблемам старения).
В самом деле, эффект повышенной прочности бетона Балки T3-T4 из-за уплотнения бетона в соответствии с долгосрочной нагрузка была уравновешена меньше предельной деформации сжатия (0,0028 против 0,0035 полученные в ходе испытаний на опорного пучков), и, соответственно, путем уменьшения результирующего напряжения сжатия на провал. Кроме того, рост в конкретных хрупкости Было также отмечено, на баллонах. Из-за того же механизма, экспериментальные прогибом в середине пролета чуть меньше для пучков ранее подвергался длительном нагружении. Этот вопрос был также получен с помощью численного моделирования, даже если количественный прогноз не очень точно из-за присущей простотой секционные модели волокна ..
ВЫВОДЫ
Результаты множества долгосрочных ползучести на усиленных самостоятельно укрепления бетонных балок были представлены. Это исследование было завершено исследование ползучести и усадки цилиндров из той же ГТК. Наконец, сопоставление экспериментальных данных с численных прогнозов, полученных с помощью некоторых моделей в литературе приводится. Некоторые интересные аспекты долговременного поведения ГТК, как на материал и структурных уровнях, подчеркнул:
1. Долговременного поведения ГТК качественно подобна случае вибрации обычного бетона, как с точки зрения общего сокращения и полной ползучести; деформации ползучести достигает почти постоянным темпом роста (в масштабе журнала времени) примерно через 2 месяца от литья . Тем не менее, ползучести и усадки гораздо больше для конкретных SCC оценивается в данной работе, чем в случае нормальной спад бетона. Баллоны подвергаются долгосрочные нагрузки показать 10 до 15% увеличение прочности по отношению к цилиндру никогда не загружен, в связи с положительным эффектом умеренное давление на развитие со временем CSH геля и сокращения пористости, а также называется уплотнение phenomena.30
2. Кроме того, долгосрочные отклонения скорости балок при изгибе практически не меняется (в масштабе времени журнал), после того же периода времени. Напротив, скорости деформации растяжения в бетоне вблизи поперечных трещин уменьшает через несколько месяцев от нагрузки, что свидетельствует стабилизация раскрытия трещины. Большинство необратимого рассеяния и растяжения связаны с сокращением эффекта в ходе испытания.
3. Crack ширина увеличится лишь незначительно в соответствии с долгосрочной нагрузки, и их вклад в долгосрочное отклонения пучка можно пренебречь.
4. Принятие аналитических моделей, сообщили в литературе, долгосрочные отклонения удивительно завышены, что говорит о необходимости работы по совершенствованию этих моделей.
5. Провал испытаний на балки выполняется в конце экспериментальной кампании показали, не заметные конкретные повреждения в результате долгосрочной загрузки, кроме того, изгиб повышения прочности меньше, в связи с увеличение прочности цилиндров при сжатии. Напротив, предельный прогиб и, следовательно, пластичность пучков при условии отказа тесты, немного меньше, чем в контрольной пучков никогда не загружен до запуска, из-за большей хрупкости бетона.
Это исследование представляет собой отправную точку более полные экспериментальные кампании, где влияние смесей ГТК долгосрочных механические и структурные свойства железобетонных элементов исследована.
Авторы
Финансовой поддержке (итальянский) MIUR (ПРИН 2006 Grant) и КТГ Italcementi Group SpA выражается искренняя признательность.
Ссылки
1. Окамура, H., и Ouchi, М., "Self-бетон", журнал перспективных Дорожное строительство, том 1, 2003, с. 5-15.
2. Nunes, H.; Figueiras, P.; Milheiro Оливейра, J.; Sousa Coutinho, S.; и Figueiras, J., "Методология для оценки живучести ГТК смесей", цемента и бетона исследований, В. 36, № 12, 2006, с. 2115-2122.
3. Вы, G.; Лю, X.; Де Шуттер, G.; Поппе, А.-М. и Taerwe Л., "Влияние известковой муки используется в качестве наполнителя в ГТК гидратации и микроструктура цементного Пасты," Цемент Бетон и композиты, V. 29, № 2, 2007, с. 94-102.
4, Поппе, М., и Де затвора Г., ползучести и усадки самоуправления, бетон, "Труды Международной конференции по ползучести бетона и железобетонных конструкций, CONCREEP 6, ZP Ba? Муравей, F.-J. Ulm, и FH Whitmann, ред., Elsevier, Амстердам, 2001, с. 563-568.
5. Клуг, Ю. и Holschemaker, К., "Сравнение закаленная Свойства Self-Сжатие и нормальные вибрации Бетон," Труды 3-й Международный симпозиум по RILEM Self бетона Сжатие, О. Vallevik, под ред. Рейкьявике, Исландия, 2003, с. 596-605.
6. Перссон, BSM ", усадка и ползучесть высокопроизводительных Self-бетон (HPSCC)," автогенного деформации бетона, SP-220, О. Jensen, DP-Бенц и П. Лура, ред. Американские бетона институт Фармингтон , М., 2004, с. 155-180.
7. Маззотти, C.; Savoia, M.; и Ceccoli, C., "Сравнение между долгосрочными Свойства Self-бетонов и нормальные бетоны с вибрацией же силы", Труды международной конференции по ползучести, усадки и прочность Бетонные и железобетонные конструкции, Г. Pijaudier-Кабот, Б. Жерар, П. Акер, ред., Нант, Франция, "Гермес" Наука издатель, Лондон, Великобритания, сентябрь 2005, с. 523-528.
8. Маззотти, C.; Savoia, M.; и Ceccoli, C., "Ползучесть и усадка Self-бетон", Труды 2-й Международный Конгресс FIB, Неаполь, Италия, июнь 2006, с. 1-9. (CD-ROM)
9. Lachemi, M.; Хоссейн КМА и Lambros В. Б. осевой нагрузки Поведение самоуправления Консолидация бетона наполненной стальные колонны труб в строительстве и службы Этапы ", ACI Структурные Journal, В. 103, № 1, январь - Февраль 2006, с. 38-47.
10. Лю, X.-J.; Ю, Z.-W. и Цзян, L.-Z. ", долговременного поведения самоуправления Сжатие железобетонных балок," Журнал Центральный Южный технологический университет (Английская версия) , V. 15, № 3, 2008, с. 423-428.
11. Наито, CJ; Родитель, Г. и Бруна Г., выполнение лампы-Ти-балок с Made Self-Консолидация Бетон, "PCI Journal, V. 51, № 6, 2006, с. 72-85.
12. Barluenga Г., Эрнандес-Оливарес, F., "Крекинг контроля модифицированных бетонов с короткими AR-стекловолокна в раннем возрасте. Экспериментальные данные по стандартной бетона и ГТК" Цемент и бетон исследований, V. 37, № 12 , декабрь 2007, с. 1624-1638.
13. Zhu, W.; Sonebi, M.; и Бартош PJM ", Бонд и межфазного свойства арматуры в Self-бетон", материалов и конструкций, V. 37, № 271, 2004, с. 442-448.
14. Мол, F.; Каттанео, S.; Джуссани, F.; и Росати Г., сильные облигаций и отказов в Self-бетон ", Труды 2-й Международный Конгресс FIB, Неаполь, Италия, июнь 2006, стр. . 1-8. (CD-ROM).
15. Алмейда Фильо, F.; Дебс, M.; и Дебс, A., "Бонд-Слип Поведение Self-бетона и бетонных вибрации Использование Выдвижной и ширина тестов", материалов и конструкций, т. 41, № 6 , июль 2008, с. 1073-1089.
16. Vincenzi, L.; Маззотти, C.; Savoia, M.; Ceccoli, C.; и Ferrari, М., "Исследования о Ultimate Емкость Луч-Column Стыки сборных конструкций," по изучению и исследованию, V. 27, 2007, с. 93-116.
17. КСР-FIP, Типовой кодекс 1990 года КСР бюллетень, № 203204205. (Окончательный проект)
18. ACI Комитет 209 ", прогнозирования ползучести, усадка, и температурные эффекты в бетонных конструкций (ACI 209R-92)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 1992, 47 с.
19. Samra, RM, "Тайм-зависимых отклонения железобетонных балок Revisited" Журнал строительной техники, ASCE, 1997, с. 823-830.
20. Алвис, WAM, "Долгосрочные Отклонение RC балки под постоянной нагрузки", инженерных сооружений, 21 В., 1999, с. 168-175.
21. Мозер, JD; Джерсл, KH, и Тулин, LG, "Тайм-зависимых Поведение бетонных балок," Журнал структурного подразделения, ASCE, V. 96, No ST3, 1970, с. 597-612.
22. Руш, H., "Исследования К Генерального изгиб Теория Железобетона", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 57, № 1, июль 1960, с. 1-28.
23. EFNARC, спецификации и руководящие принципы для Self-бетон, EFNARC публикации, Лондон, Великобритания, 2002, с. 1-32.
24. Маззотти, C.; Savoia, M.; и Ceccoli, C., "реологические свойства Self-бетон", Труды 4-й Международный симпозиум по RILEM Self-бетон, С. Шах, под ред. Chicago, IL, ноябрь . 2005, с. 1-6 (CD-ROM).
25. ASTM C512-87, "Стандартный метод испытаний для ползучести бетона при сжатии," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 1987, стр. 4.
26. Леметр, J., и Chaboche, JL, Mcanique де Mat
27. Mazars, J., и Pijaudier-Кабот, Г., "К теории сплошных ущерб: Приложение к бетону," Журнал "Инженерная механика", ASCE, В. 115, № 2, 1989, с. 345-365.
28. Невилл, А. М., а Брукс, JJ, Дорожное строительство, Longman Научно-технический, Лондон, Великобритания, 1987, 438 с.
29. Полсон, KA; Нильсон, AH и Hover, KC, "Долгосрочные отклонения высокопрочных бетонных балок", ACI журнал Материалы, В. 88, № 2, март-апрель, 1991, с. 197 - 206.
30. Ba? Муравьев, ZP, а Ким, С. С., "Нелинейные ползучести бетона адаптация и Flow," Журнал "Инженерная механика", ASCE, V. 105, № EM3, 1979, с. 429-446.
31. Ba? Муравьев, ZP, Математическое моделирование ползучести и усадки бетона, М. Джон и сыновья ", Нью-Йорк, 1988.
32. Маззотти, C., и Savoia, М., "нелинейной ползучести, коэффициент Пуассона и ползучесть-Ущерб Взаимодействие бетона при сжатии", ACI журнал Материалы, В. 99, № 5, сентябрь-октябрь 2002, с. 450-457.
33. Popovics, S., "численный подход к Полная зависимость напряжения от деформации для бетона", цемента и бетона исследований, В. 3, № 5, 1973, с. 583-599.
34. Биби, AW; Фавр, R.; Koprna, M.; и Жакку, JP, ред., "КСР Руководство по проектированию при раскалывании и деформации," Вестник 158-E, Лозанна, Швейцария, 1985.
35. Гали, А., Фавр, Р., железобетонных конструкций: напряжения и деформации, E
36. Брайант, АГ и Vadhanavikkit, C., "Ползучесть, размер и возраст усадка при загрузке эффекты," ACI журнал Материалы, В. 84, № 2, март-апрель 1987, с. 117-123.
37. Smerda, З. и Кристек В., ползучести и усадки бетона, элементов и конструкций, Elsevier, Амстердам, Нидерланды, 1988, 296 с.
38. Грейнджер, L.; Акер, P.; и Torrenti, JM, дискуссии на тему "Сушка ползучести бетона: Учредительный модели и новые эксперименты Разделение его механизмы", материалов и конструкций, 27 В., 1994, с. 616-619.
39. Гарднер, штат Нью-Джерси, и Вайс, J., EDS, усадки и ползучести бетона, SP-227, американский институт бетона, Фармингтон, М., 2005, 390 с.
Клаудио Маззотти является адъюнкт-профессором структурной инженерии в университете Болоньи, Болонья, Италия. Его исследовательские интересы включают ползучести бетона, повреждение механики, структурной идентификации, на месте и лабораторные испытания бетона и бетонных конструкций, а также укрепления бетонных конструкций с волоконно-армированные полимерные.
Марко Savoia является профессором структурной инженерии в Болонском университете, где он также возглавлял структурные испытательной лаборатории. Его исследовательские интересы включают ползучести и разрушения железобетонных конструкций, инженерных сейсмических, структурных методов, надежность, композиционных материалов для новых структур и реабилитации, и стабильности.