Влияние армированных волокном полимерные конфайнмента на Бонд-Сила Увлеченные Бары в высокопрочного бетона

Для оценки целесообразности заключения внешних высокой прочности бетонной балки столбцов соединения углерода с армированной волокном пластмассы (углепластика) листах в повышении прочности попался на крючок баров на якоре в суставах, 12 бар крючковатым образцов были протестированы. Образца моделируемых жесткой связи консольная балка на колонку. Переменных пучка растяжение размер бар, длина крепления, режим удержания пучка крючковатым баров в совместных пучка столбца, а наличие или отсутствие армированных волокном полимера (FRP) обертываний. Номинальной или предназначенные прочности бетона сжатие было 60 МПа (8,7 KSI). Результаты испытаний были изучены и эффект FRP оценивали путем сравнения производительности образцов которого пучка колонки крепления зон были завернуты в листы FRP с аналогичными образцами, не FRP. FRP листы были признаны эффективными в повышении потенциала крепления и пластичности истории прогиба от нагрузки.

Ключевые слова: балка-колонна суставов; волоконно-армированные полимерные; высокопрочного бетона; крючковатым-бар креплений; структурных деталей.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ И предыдущих исследований

Армированных волокном полимера (FRP) укрепление стал предметом экспериментальных и аналитических исследований, где большинство научно-исследовательских работ сосредоточено на механизмы для изгибных и сдвиговых укрепления балочных элементов или лишение свободы столбцов. Испытания железобетонных балок, обернутые простынями FRP свидетельствует об увеличении прочности и долговечности. Эта форма укрепления был использован для укрепления и восстановления мостов и сооружений во многих районах мира. Технология даже были использованы в Ливане в течение нескольких приложений укрепления в различных проблемных структур.

В 2001 году в многофазных исследовательская программа была начата в Американский университет в Бейруте (АУБ), чтобы изучить эффект удержания облигаций критических регионах предоставляемый листов FRP на прочность в сращивания напряженности колени и стал на якорь арматуры в нормальных и высоких прочности железобетонных конструкций пучка.

В 2004 году Хамад и др. al.1, 2 сообщил о первых двух этапов этой программы исследований с целью изучения эффективности листов FRP ограничиться стальной арматуры при растяжении коленях соединения регионов якорь в высокопрочного железобетона beams.1, 2 Десять полномасштабной высокопрочного бетона (HSC) образцов пучка были испытаны в положительной изгиба. Каждый луч был разработан с три 20 мм (№ 6) баров сращиваются в постоянном регионе момента в середине пролета. Переменных, используемых в ходе расследования были типа однонаправленных FRP П-образные листы упаковки соединения региона (стекло или уголь), площадь листов FRP (один или два слоя), а также дизайн конфигурации листов. Стекло из армированных волокном полимеров (GFRPs) и углеродного волокна, усиленного полимеров (CFRPs) были использованы в данном исследовании. Был сделан вывод о том, что присутствие листов FRP ограничить соединения регионе значительно увеличилась прочность из соединений и улучшить пластичность режиме отказа. Результаты были использованы, чтобы предложить новые заключения FRP параметра КТР, е, что составляет прочности вклад листов FRP к общей численности связь сращивания напряжение в коленях HSC beams.2 параметра КТР, е учитывает площадь поперечного FRP в соединения регионе, эффективного напряжения в FRP ламинаты, число сращивания бары, бар диаметре, а расстояние между листами FRP ..

Хамад и др. al.3 сообщили о третьей фазы исследования АУБ для проверки тенденция результатов первых двух этапов и обоснованности предложенной заключения параметра КТР, е, если нормальный бетон (НБК) используется вместо HSC. Десять пучков с номинальной прочности бетона в 28 МПа (4 KSI) были испытаны в положительной изгиба. Каждый луч был разработан с сращивание напряженности коленях в постоянном момент в регионе в середине пролета балки. Основными переменными тестов конфигурации однонаправленной П-образные листы углепластика (одна полоса, две полосы, или непрерывной ленты), а число слоев (один слой или два слоя) из листов FRP упаковки соединения регионе. Результаты испытаний показали, что FRP обертывания были эффективны в повышении прочность и пластичность отказов от сращивания напряженности коленях в ННЦ в очень похоже на HSC. Кроме того, заключение FRP индекс КТР, е, предложенный ранее для HSC, было доказано, что действующий в случае НБК.

Хамад и др. al.4 сообщил на четвертом этапе программы АУБ оценить влияние листов углепластика в улучшении обслуживания и конечной ответ НСК и HSC образцов пучка на якорь. Десять образцов пучка крепления были испытаны в положительном изгибе в два ряда. Для имитации изгиба трещины, два 50 х 50 мм (2 х 2 дюйма) карманы были введены по всей ширине балки. Напряженности подкрепление несвязанных между двумя карманами и продлил 150 мм (5,9 дюйма) вне пучка с обеих сторон. Переменных бар размер: 20 или 25 мм (№ 6 или № 8), крепление длины и прочности бетона: 28 или 56 МПа (4 или 8 KSI). Для каждого размера стержня, крепления длины и прочности бетона, два спутника образцов, которые были идентичными, за исключением ли зону крепления был завернут листами FRP или нет, были протестированы. Результаты испытаний показали, что углепластика листы были эффективны в повышении прочность и пластичность крепления зон в образцах крепления пучка, где расщепление неудачи неминуемой ..

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Цель исследования сообщили в настоящем документе была оценка влияния листы углепластика, внешне ограничиваясь HSC пучка колонки суставов, на прочность и пластичность режим отказа крючковатым баров на якоре в суставах HSC. На сегодняшний день не было научно-исследовательских работ в этой области. Предыдущие исследования, выполненные в АУБ указал позитивный вклад внешних заключения листов FRP на прочность напряженности круг соединений в НБК и структур HSC пучка. Это имеет важное значение для расследования, если такое повышение будет распространяться гарантия исполнения попался на крючок крепления бар и пластичности сбоев ГСК пучка столбцов соединения. Такое повышение будет стимулировать использование технологий углепластика в укреплении и модернизации проблемных HSC пучка колонки суставов, особенно в поврежденных землетрясением и доменного поврежденных железобетонных конструкций.

режима отказа крючковатым баров на якоре в суставах HSC. На сегодняшний день не было научно-исследовательских работ в этой области. Предыдущие исследования, выполненные в АУБ указал позитивный вклад внешних заключения листов FRP на прочность напряженности круг соединений в НБК и структур HSC пучка. Это имеет важное значение для расследования, если такое повышение будет распространяться гарантия исполнения попался на крючок крепления бар и пластичности сбоев ГСК пучка столбцов соединения. Такое повышение будет стимулировать использование технологий углепластика в укреплении и модернизации проблемных HSC пучка колонки суставов, особенно в поврежденных землетрясением и доменного поврежденных железобетонных конструкций.

Экспериментальная программа

Дизайн образцов

Двенадцать полномасштабной пучка колонку образцов были изготовлены и испытаны помощью сильного пола стены реакции испытательный комплекс в материалах испытательной лаборатории в АУБ. Образца моделируемых жесткой связи вертикальное консольная балка на базу колонны. Переменных бар размер: 16, 25 или 32 мм (№ 5, № 8, или № 10), крепление режиме пучка баров в совместных пучка колонки, и является ли луч колонки суставы внешне только с листы углепластика или нет. Образцы, когда пучок стержней были вписываться арматурного каркаса столбец базы называются только образцы, а образцы, где луч баров были закреплены за арматурного каркаса, сваренного столбец называют неограниченном образцов. Для каждого размера бар и режим удержания пучка баров, два спутника образцы были протестированы, идентичными, за исключением ли луч колонки сустава внешне завернуты в листы углепластика или нет. Опытных образцов, приводятся в таблице 1. Образцы подразделяются на три группы с разными размер бар.

Система из четырех частей обозначения были использованы для определения переменных каждого образца. Первая часть указывает на режим крепления удержания пучка баров в клетке усиление рубрики: U для неограниченном режиме (балки баров вне клетки укрепление колонка) и C для ограниченных режиме (балки баров в клетке укрепление столбец). Во второй части указывается размер пучка баров: 16, 25 или 32 мм (№ 5, № 8 или № 10), третья часть показывает, что HSC был использован (H), и четвертая часть F Добавлена если пучок колонки совместных обернут листы углепластика ..

Пучка колонки образца состоит из 300 х 300 мм (11,8 х 11,8 дюйма) вертикального элемента высотой 1000 мм (39,3 дюйма), имитируя пучка на якоре в 300 х 400 мм (11,8 х 15,7 дюйма) базы длиной 1200 мм (47,2 дюйма), имитируя колонке. Растягивающих усиление пучка состоит из двух 16, 25 или 32 мм (№ 5, № 8 или № 10) баров якорь с использованием стандартных крючки в базе колонны. Напряженности лицо четкое бетона на балку бар был 30 мм (1,2 дюйма). Усиление на стороне сжатия пучка состоит из двух 10 мм (№ 3) бары во всех образцах. Во всех образцах, продольная укрепление базы состояла из двух слоев три 25 мм (№ 8) баров. В то время как нижняя и верхняя крышка для конкретных продольных балок из базы 30 мм (1,2 дюйма), крышка стороны бетон 30 мм (1,2 дюйма) в "замкнутые образцов", (30 мм, размер пучка бар) "неограниченном образцов". Поперечная арматура была помещена во всех элементах, за исключением зоны крепления для обеспечения полного изучения влияния заключения FRP.

Центра к центру расстояние между базой колонке поперечной арматуры была 75 мм (3 дюйма), а интервал для укрепления поперечной пучок 100 мм (4 дюйма) для 16 мм (№ 5) баров, 75 мм (3 дюйма) для 25 мм (№ 8) баров и 50 мм (2 дюйма) для 32 мм (№ 10) баров. Чем меньше расстояние между пучка стремена для больших размеров бар связано с большей поперечных сил, которые будут разработаны в ходе испытаний. Схема просмотров типичных замкнутых и неограниченных образцов приведены на рис. 1 и 2 ..

Чтобы обеспечить провал связи расщепления до растяжение стальных выход, глубина заливки на растяжение, баров вертикальных элементов в столбце базы, измеряемой от границы с внешним конце крючок, была выбрана во всех 12 образцах короче чем основные ЛДГ длина развития пруткового прекращения в стандартном крючок, как указано МСА 318-055

... (1)

где А покрытие фактором, е керамзитобетонных фактор, ф является пределом текучести якорь баров, Ь?? является конкретным прочность на сжатие, а также дБ бар диаметре. Оба эти фактора А и Е 1 в исследовании. Заливки длины, используемые в исследовании, были 150 мм (5,9 дюйма) для 16 мм (№ 5) пучка баров, 150 мм (5,9 дюйма) для 25 мм (№ 8) пучка баров и 200 мм ( 7,9 дюйма) для 32 мм (№ 10) пучка баров. Расширения крючковатым баров в базе столбца в направлении, перпендикулярном к барах, согласно требованиям МСА.

Упаковка конфигурации всех шести FRP пленку образцов состояла из одного непрерывного продольных листов с обеих лицом столбец базы и 300 мм (11,8 дюйма) в ширину поперечной листовой охватывающих 400 мм (15,7 дюйма) Глубина шва, а также расширение 400 мм (15,7 дюйма) в пучке после совместного (см. рис. 3).

Материалы

Все 16, 25 и 32 мм (№ 5, № 8 и № 10) панелей, используемых в качестве растяжение подкрепление одной параллели картина деформации и были из одной плавки стали. Слитки стали Grade 60 и встретился ASTM A615/A615M-03a спецификаций. 6 Кроме того, 10 мм (№ 3) панелей, используемых в качестве подкрепления сжатия и поперечной арматуры также Grade 60 стали. Купон каждого бара размер был испытан, чтобы подтвердить доклад мельницы испытаний получены от поставщика. Средняя урожайность напряжений 565 МПа (82 KSI) на 10 мм (№ 3) баров, 700 МПа (102 KSI) на 16 мм (№ 5) баров, 600 МПа (87 KSI) на 25 мм ( № 8) баров и 510 МПа (74 KSI) на 32 мм (№ 10) баров.

Без воздуха захваченных бетонной смеси была призвана дать номинальной прочности на сжатие 28 дней 60 МПа (8,7 KSI). Смесь была предоставлена местными бетона поставщика. Водоцементное отношение (в / с), 0,27 и цемента типа использовали ASTM I тип мелкого заполнителя была природного песка с объемным удельным весом 2,69, емкость поглощения на 3,2%, а тонкость модуля 2,4. Крупного заполнителя использовали известняк было подавлено с максимальным размером 20 мм (0,78 дюйма), объемных удельный вес 2,69, и поглощающей способности 1,8%. Высокой дальности водоредуцирующим примеси использовать имели на 40% твердых частиц и удельный вес 1,2. Дозирования весов на кубический метр (на 35,3 FT3) бетона: 450 кг (992 фунтов) цемента, 40 кг (88 фунтов) микрокремнезема, 895 кг (1973 фунтов) мелкого заполнителя, 1060 кг (2337 фунтов) крупного заполнителя, и 130 кг (287 фунтов) воды.

Свойства однонаправленных листы углепластика являются: прочность на растяжение 3450 МПа (500,4 КСИ), растяжение модуль 230000 МПа (33350 KSI), удлинение составляет 1,5%, а плотность 1,8 г/см3 (0,065 lb/in.3).

Порядок проведения испытаний

Метод загрузки моделируемых условиях реакции на совместном пучка колонки. Тестирование кадр показано на рис. 4. Боковая сила сжатия была применена через гидравлический домкрат устанавливается на стене реакции примерно в 150 мм (5,9 дюйма) от кончика вертикальный элемент пучка в то время как база была зафиксирована сильного полу с помощью резьбовых шпилек. Нагрузка была применена монотонно с шагом в 10 кН (2,25 KIPS), то есть тестирования протокола управления нагрузкой, а не перемещения контроля. Нагрузки и прогиба отзыв пучка в точке приложения нагрузки наблюдали на компьютере, подключенном к тестированию объекта. На каждом этапе нагрузки, трещины модели были отмечены на лицах без FRP образца.

Режим провал

Трещины всех моделей незамкнутыми и ограничивается образцов без упаковки углепластика были очень похожи. Первый основной трещины были обнаружены на угол луча колонки интерфейс напряженности стороны пучка на угол между 20 и 30 градусов с горизонтальной, при низком уровне нагрузки. Затем, трещины, как правило, пересекают правом углу beamcolumn интерфейс на крайнем волокна сжатия на продвинутых этапах загрузки. Вторая главная трещина в основании колонны диагональной ориентации. Он начал ниже beamcolumn углу напряженности стороны, и распространяется по якорь баров. Другие трещин подключен к этой основной трещины в V-модель по отношению к верхней поверхности элементной базе. Трещин также определены конкретные зоны отсутствии в излучине крючковатым баров. Окончательный способ неудача скалывания боковую крышку нормали к плоскости крюк из-за дробления бетона при внутреннем радиусе изгиба из-за очень высокой местной концентрации сжимающих напряжений. Типичная картина трещин на рис.

5. Номера указаны на трещины свидетельствуют о нагрузках, при котором трещина расширения обнаружено не было. Параллельно с трещинами базы столбец, несколько трещин пучка не наблюдалось. Первые трещины пучка предполагается, почти горизонтальной ориентации на расстоянии примерно 200 мм (7,9 дюйма) выше границы пучка колонки. За ним последовал второй трещины пучка примерно в 400 мм (15,7 дюйма) выше, интерфейс пучка колонки. Другие, более трещин пучка предполагается почти диагональных направлений и находились под влиянием как прогиб и напряжения сдвига. Два режима отказа листы углепластика были определены. Первый сбой связи или пилинг от края листа с вертикальной поверхности пучка. Второй рвал или сдвига листов (см. рис. 6) ..

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Чтобы разрешить прямое сравнение всех испытательных образцов, соответствующих данных прогиба от нагрузки были нормированы на общей прочности бетона в 60 МПа (8,7 KSI). Перестройки было сделано путем умножения нагрузки на каждое смещение, в силу (60/fc??) 1 / 4, где Ь?? является прочность бетона в МПа образца рассматривается в день тестирования. Результаты тестирования приведены в таблице 1. Указанные данные включают в себя обозначение образца, прочность бетона в день тестирования, измерений предельной нагрузки Pmax, отклонение на вершине вертикальный луч соответствует Pmax, и данные нормированы на прочность бетона на 60 МПа (8,7 KSI ), включая несущую Pmax.

Нагрузки отклонения поведения

Нагрузки отклонения кривых четыре испытания 16 мм (№ 5) бар образцов приведены на рис. 7. Четыре кривые почти идентичны до нагрузки в 30 кН (6,7 KIPS), соответствующий началу первой основной трещины. Над крекинга нагрузки неограниченном образце U16H четко отличается от трех других образцов и плоским, пока четко выраженный пик достигается при нагрузке 57,7 кН (13 KIPS), соответствующее отклонение 7,5 мм (0,3 дюйма). Другие три образцы находятся получить груз с увеличением отклонения. Пик углепластика, обернутые неограниченном образце U16H-F достигается в 80,2 кН (18 KIPS) на перемещение 11,2 мм (0,44 дюйма), в то время как только образец C16H достигает своего пика на предельной нагрузки 79,2 кН (17,8 KIPS) водоизмещением 11,9 мм (0,47 дюйма). Углепластика пленку только образец экспонатов C16H-F высокий пик нагрузки 85,8 кН (19,3 KIPS) водоизмещением 14,2 мм (0,56 дюйма). По сравнению с неограниченном образце U16H, увеличение предельной нагрузки на 39% для U16H-F, 37% для C16H, и 49% для C16H-F.

Увеличение прогиба на вершине вертикального элемента пучка по сравнению с неограниченном образце U16H составляет 49% для U16H-F, 59% для C16H, и 89% для C16H-F. Сходство между конечной величины нагрузки U16H-F и C16H указывает подобные эффекты удержания пучка совместных колонки внутренне крепления пучка баров в клетке укрепление колонке или снаружи упаковки совместно с листы углепластика ..

Нагрузки отклонения кривых четыре испытания 25 мм (№ 8) бар образцов приведены на рис. 8. Четыре кривые почти идентичны до растрескивания нагрузки около 40 кН (9 KIPS). При нагрузке около 65 кН (14,6 KIPS), loaddeflection кривой неограниченном образце U25H отличается резко от остальных и достигает максимума при нагрузке 71,3 кН (16 KIPS), соответствующие отклонения 10,1 мм (0,4 дюйма ). Другие три образцы находятся получить груз с увеличением отклонения. Пиковой нагрузки для FRP пленку неограниченном образце U25H-F является 105,6 кН (23,7 KIPS) на перемещение 16,9 мм (0,67 дюйма), а только образец C25H достигает своего пика на предельной нагрузки 99,7 кН (22,4 KIPS) водоизмещением 13,9 мм (0,55 дюйма). CFRPwrapped только образец C25H-F экспонатов самый высокий пик нагрузки 114 кН (25,6 KIPS) водоизмещением 20,9 мм (0,82 дюйма). По сравнению с неограниченном образце U25H, увеличение предельной нагрузки составляет 48% для U25H-F, 40% для C25H, и 60% для C25H-F.

С другой стороны, нагрузка-смещение кривых для четырех испытанных 32 мм (№ 10) бар образцов приведены на рис. 9. Неограниченном образце U32H достигает пиковой нагрузки на 146,4 кН (32,9 KIPS), соответствующее отклонение 24 мм (0,94 дюйма). Как и в 16 и 25 мм (№ 5 и № 8) бар образцов, три других образцов в группе остаются получить груз с увеличением отклонения. Пик углепластика, обернутые неограниченном образце U32H-F достигается в 169,6 кН (38,1 KIPS) на перемещение 27,3 мм (1,1 дюйма), а только образец C32H достигает своего пика на предельной нагрузки 172,2 кН (38,7 KIPS ) водоизмещением 24,6 мм (0,97 дюйма). Углепластика пленку только образец C32H-F демонстрировали высокий пик нагрузки 183,4 кН (41,2 KIPS) водоизмещением 27,6 мм (1,1 дюйма). По сравнению с неограниченном образце U32H, увеличение конечной нагрузки 16% для U32H-F, 18% для C32H, и 25% для C32H-F. Увеличение прогиба на вершине вертикального элемента пучка по сравнению с неограниченном образце U32H на 14% по U32H-F, 3% для C32H, и 15% для C32H-F ..

Можно сделать вывод, что независимо от размера испытания бар, было увеличение прогиба и за ее пределами конечной пучка колонку образцов, где заключение было представлено на балку колонки совместных относительно развернул неограниченном образце. Заключение было представлено ни внутренне крепления пучка баров в укрепление базы клетке столбца и / или внешних ограничить совместно с листа FRP.

Напряженно-деформированное моделирование и вычислительные стали напряжения

Как уже упоминалось в разделе экспериментальной программы, глубина заливки на растяжение, бары вертикальных элементов в столбце базы, измеряемой от границы с внешним конце крючок, была выбрана во всех 12 образцов будет меньше, чем основное развитие Длина ЛДГ для пруткового заканчивающийся в стандартном крючок, как указано ACI 318-05 развивать выход в баре.

Упругие трещины разделе анализ был использован для напряженно-деформированного анализа всех образцов на участке максимальный момент в вертикальный элемент пучка на beamcolumn интерфейс соответствует предельной нагрузки, сделанные образца. В образцах с внешней упаковки FRP, предполагалось, что FRP листов вклад в изгиб потенциала по сечению пучка и удержания области крепления крючка. Примеры напряженно-деформированного состояния два спутника образцов, U25H и U25H-F, идентичными, за исключением наличия внешних заключения листами углепластика в U25H-F, показаны на рис. 10 и 11.

Расстояние Ы с крайнего волокна сжатия нейтральной оси трещины раздел вычислить для не-FRP FRP или образцов, приравнивая момент сжатия области о нейтральном месте оси до момента напряженности площадью около одной оси ( относятся к формуле. (2) для не-FRP образцов, и уравнение. (3) для образцов FRP)

... (2)

... (3)

Уравнения (2) и (3) были решены для достижения Ы значения для всех образцов, выполнив цели "искать" опцию в программе электронных таблиц используется. Значения КД были использованы для определения МЦР, момент инерции трещины разделе формулой. (4) и (5), для не-FRP и FRP образцов, соответственно.

... (4)

... (5)

Расчетные значения д и кр приведены в таблице 2. В качестве подтверждения FRP участие в растянутой зоне, FRP образцы имеют высшее д и кр значения, чем товарищ без FRP образцов, идентичными, за исключением присутствия листов FRP внешне ограничить пучка колонки регионов.

Напряжений в стали на сторону напряженности для каждого образца вычисляется по формуле. (6). Планируемые момент. в формуле. (6), внешний момент рассчитывается путем умножения нормированные конечной перевозимого груза каждого образца, перечисленных в таблице 1 на момент рука (850 мм [33,5 дюйма]). Стали значения напряжений приведены в таблице 2 все меньше выход напряжений для различных размеров бар с указанием упругого поведения диапазона. Тогда напряжений в стали на сторону, как напряжение в бетоне на крайнем сжатия волокна Ас, в стали на сторону, как компрессия?? И деформации при крайнем напряжении волокна при рассчитываются по формуле. (7) в (10). Значений переменного тока приведены в таблице 2 также указать диапазон упругого поведения.

... (6)

... (7)

... (8)

... (9)

... (10)

Использование деформации вычисленные по сравнению с предыдущим уравнений, конкретные внутренние силы сжатия "Копия" и стали Cs сила сжатия рассчитывается по формуле. (11) и (12). Со ссылкой на рис. 10 и 11 "," Копия находится по адресу Ы / 3 от крайнего волокна сжатия и Cs находится на 35 мм (1,38 дюйма) с крайнего волокна сжатия, во всех диапазонах образцов.

... (11)

... (12)

Для не-FRP образцов, только растяжение внутренней силой является сила в основном стальной прокат, который находится у г от крайней волокна сжатия

... (13)

Для образцов FRP, рядом с растягивающей силы в основном стальной прокат есть силы натяжения поставляемых листов FRP, FF, который находится в две трети расстояния от нейтральной оси до крайнего напряжения волокна

... (14)

При суммировании внутренних растягивающих сил по сравнению с суммирования внутренних сжимающих сил, следует отметить, что разница незначительна, что свидетельствует равновесия внутренних сил сохраняется помощью предполагается, напряженно-деформированного анализа. Изгибных потенциала каждого образца, Mrecalc. Вычисляется путем принятия суммирования моментов всех внутренних сил относительно нейтральной оси по следующей формуле

... (15)

Для не-FRP образцов, FF = 0 и последний срок в предыдущем уравнении удаляется. Значения Mrecalc. приведены в таблице 2, и оказались весьма схожи со значениями Планируемые., который рассчитывается путем умножения нормированные конечной перевозимого груза каждого образца, перечисленных в таблице 1 на момент рука (850 мм [33,5 дюйма]) . Это хорошее доказательство жизнеспособности подход в этом разделе оценки напряженно-деформированного поведения образцов.

Бонд отношения

Для оценки влияния лишения свободы, либо за счет внутренних, привязывая пучка баров в укрепление базы клетке столбца или с внешней стороны внешней упаковки пучка колонки совместно с листы углепластика, коэффициенты стали напряжения в конечной нагрузок различных образцов по отношению к "неограниченном образцы "были рассчитаны и оценены.

Залогу BRU, F = фс (U, F) / Ф (U), значения которых приведены в таблице 2 и на рис. 12, представляет собой отношение напряжений на сталь предельной нагрузки неограниченном образце с внешними заключения углепластика в неограниченном образца без углепластика для трех испытанных размеров бар. Перечисленные значения свидетельствуют об увеличении в стали стресс на конечной 19, 34 и 17% на 16, 25 и 32 мм (№ 5, № 8 и № 10) образцов, соответственно. Средний рост составляет 23%. Наличие листы углепластика ограничиваясь внешне пучка колонки суставов неограниченном образцов привело к увеличению напряжения на сталь предельной нагрузки, особенно для 25 мм (№ 8) бар образца.

Дополнительных внешних родов при условии, чтобы луч-столбец сустава листы углепластика в результате чуть меньше ростом значения напряжений на сталь для конечной только образцов, где луч баров вписываться в укрепление базы колонке клетке, чем неограниченном образцов, где пучка баров закреплены за укрепление столбец базы. 16 мм (№ 5) бар образца C16N-F был 12% в ФС по сравнению с компаньоном C16N, идентичными, за исключением наличия внешних листов углепластика. 25 мм (№ 8) бар образца C25n-F был 30%-ное увеличение по сравнению с фс C25n, тогда как 32 мм (№ 10) бар образца C32N-F было 15% улучшение фс на C32N. Среднее увеличение стали стресс только образцов, вызванные внешними заключения углепластика на 19% по сравнению с 23% в неограниченном образцов. Относительно меньшее повышение фс значений предельной нагрузки только образцов, по сравнению с неограниченном образцов из-за присутствия листов углепластика, объясняется тот факт, что только образцы уже неотъемлемым фактором удерживающим из-за крепления пучка подключили баров в столбце базы основных усиление ..

Для оценки положительный эффект привязки пучка крючковатым баров, а внутри, чем снаружи арматурного каркаса столбец базы, BRC залогу фс = (C) / Ф (U) рассчитывалась по три испытания размеров бар. BRC является соотношение стали стресс на конечной замурованного в образец для стали стресс спутник неограниченном образце, идентичными, за исключением заключения режиме крючковатым баров. Значения BRC, перечисленных в таблице 2 и на рис. 12 указывают на улучшение стали стресс на конечной 34, 25 и 31% на 16, 25 и 32 мм (№ 5, № 8 и № 10) образцов, соответственно. Средний рост предел прочности стали в связи с изменением режима удержания пучка крючковатым баров быть прикреплен снаружи в клетке укрепление столбец 30%, тогда как средняя улучшение предел прочности стали неограниченном образцов из-за присутствия листов углепластика внешне ограничить пучка столбцов соединения составила 23%. Полученные результаты указывают на значимость внутренней детализации укрепление на месте пучка колонки совместной ..

Что касается значения напряжений в стали предельными нагрузками всех испытанных образцов, приведены в таблице 2, видно, что только образцы с листы углепластика внешней упаковки и ограничить пучка колонки совместных имели лучшую производительность по сравнению с другими образцами такого же размера бар пучка. Залогу BRC, F = фс (C, F) / Ф (U), или отношение стали стресс на конечной из углепластика завернутый ограничивается образца к стали стресс неограниченном образец такого же размера баре было вычислить по три испытания размеров бар. Значения BRC, F приведены в таблице 2 и на рис. 12 указывают на улучшение стали стресс на последнее в 49, 62 и 51% на 16, 25 и 32 мм (№ 5, № 8 и № 10) образцов, соответственно. Средний рост составляет 54%.

РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ

Двенадцать HSC крючковатым образцов бар, каждый моделирования жесткой связи консольная балка к колонне, были протестированы. Переменных пучка растяжение размер бар: 16, 25 или 32 мм (№ 5, № 8 или № 10); крепления длины; режим удержания пучка крючковатым баров в совместных пучка колонки (будь то крючковатым барах, на якоре в пределах или за пределами арматурного каркаса, сваренного столбца, обозначается как только образцы или неограниченном образцов), а также наличие или отсутствие FRP обертываний. На основе анализа результатов испытаний, принял следующие выводы выводятся:

1. Окончательный способ отказа всех образцов без каких-либо упаковки углепластика была скалывания боковую крышку нормали к плоскости крюк из-за дробления бетона при внутреннем радиусе изгиба из-за очень высокой местной концентрации сжимающих напряжений.

2. Тот факт, что листы углепластика было путем снятия кромки листа с вертикальной поверхности пучка и / или разрыв или сдвига листов.

3. Для каждого бара размер удержания пучка зоны крепления колонки, привязывая пучка баров в укрепление базы клетке столбца и / или внешней упаковки пучка колонке совместно с листы углепластика, приведет к увеличению конечной грузоподъемность и прогибов и за ее пределами на предельной нагрузки по сравнению с неограниченном образце.

4. Образца с пучком баров ограничивается арматурного каркаса столбец базы и углепластика листов внешне ограничить пучка колонки сустава, достиг самого высокого предельной нагрузки и достигли крупный экземпляр прогибов в конечной и за ее пределами конечной, по сравнению с тремя другими образцами в каждой группы размера стержня.

Полученные результаты указывают на важность заключения FRP в повышении производительности связи попался на крючок крепления бар и пластичности режим отказа HSC пучка столбцов соединения. Такое улучшение рекомендует использовать технологии FRP в укреплении, ремонт и модернизация проблемных HSC пучка колонки суставов. Дальнейшие исследования должны осуществляться в течение уже ухудшилось пучка столбцов соединения для уточнения и количественной FRP вклад в повышении прочности и увеличения продолжительности жизни дефектных соединений.

Нотация

^ К югу FRP = площадь листов FRP на растяжение стороны только = 2TF?) (Ч. КД)

^ ^ К югу с = площадь арматуры на напряжение стороне

'^ ^ К югу с = площадь арматуры на сжатие стороны, два T10 во всех случаях или 1,57 см2

BR ^ югу C = залог стали напряжений, соответствующих предельными нагрузками ограниченного образца по отношению к спутнику неограниченном образце, как без внешнего заключения FRP

BR ^ югу C, F = залог стали напряжений, соответствующих предельными нагрузками ограниченного образца с внешними заключения FRP по отношению к спутнику неограниченном образца без заключения внешних FRP

BR ^ югу U, F = залог стали напряжений, соответствующих конечной нагрузки неограниченном образце с внешними заключения FRP по отношению к спутнику неограниченном образца без заключения внешних FRP

б = ширина прямоугольного сечения пучка = 300 мм (11,8 дюйма) для всех образцов

C ^ C ^ югу = результирующая сила сжатия конкретного

C ^ югу ы = силы стали на сторону сжатия = А?? FS??

D = эффективная глубина измеряется от верхней волокон на сжатие до центра тяжести напряжения арматуры

г ^ к югу б = прутка диаметром

г '^ к югу ы = расстояние от крайней волокна сжатия центральной оси сжатия стали = 35 мм (1,38 дюйма) для всех образцов

E ^ к югу с = модуль упругости бетона

E ^ югу FRP = модуль упругости FRP по поручению поставщика: 230 ГПа (33350 КСИ)

E ^ югу ы = модуль упругости арматурной стали бары: 207 ГПа (30000 КСИ)

F ^ югу F = сила натяжения поставляемых листов FRP = 1 / 2 (AFRP? ~ Европейский проект? ~ At)

F ^ к югу с = напряжение в бетоне при экстремальных волокна сжатия = ЕКГА

е '^ к югу с = 28-дневного прочность на сжатие бетона, нормирована на представителя значение 60 МПа (8,7 КСИ)

F ^ югу ы = напряжений в стали на сторону напряженности = ЭСУ

е '^ к югу ы = напряжений в стали на сторону сжатия = ЭСУ??

F ^ S ^ к югу (C) = напряжение в стали ограничиваться образца соответствует предельной нагрузки

F ^ S ^ к югу (C, F) = напряжение в стали ограничиваться образца с внешними FRP заключения соответствующего предельной нагрузки

F ^ S ^ к югу (U) = напряжение в стали неограниченном образце соответствует предельной нагрузки

F ^ S ^ к югу (U, F) = напряжение в стали неограниченном образце с внешними FRP заключения соответствующего предельной нагрузки

F ^ югу у = предел текучести стали, варьируется от одного прутка диаметром до других

Н = разделе глубины

I ^ к югу кр = момент инерции трещины разделе

Ы = расстояние от внешнего сжатия волокна нейтральной оси трещины разделе

л ^ к югу DH = основные развития пруткового заканчивающийся в стандартных крюка

M ^ югу доб. = Момент пучка столбцов интерфейса = 850 мм (33,5 дюйма)? ~ Нормальная разрушающая нагрузка

M ^ югу пересчет. = Момент интерфейс пучка колонки рассчитывается stressstrain анализ

п = Es / ЕС

T = сила натяжения в основном стали = Как фс

т ^ к югу е = толщина листов FRP = 0,13 мм (0,0051 дюйма)

[Varepsilon] ^ югу с = напряжение в бетоне при экстремальных волокна сжатия

[Varepsilon] ^ югу ы = напряжение при растяжении стали на ее центральной оси

[Varepsilon] '^ к югу ы = деформации при сжатии, стали на его сторону центральной оси

[Varepsilon] ^ югу т = деформации при крайней напряженности волокна

Ссылки

1. Хамад, BS; Rteil, А. А. и Soudki К. А. Прочность натяжения Lap соединений в высокой прочности бетонных балок, укрепляясь GFRP Обертывания "Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 8, № 1, 2004, стр. . 14-21.

2. Хамад, BS; Soudki, KA; Rteil, А. А. и Salwan, БР, "Поведение Бонд критических регионов упакованные с FRP листов в нормальной и высокой прочности бетона," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 8, № 3 , 2004, с. 248-257.

3. Хамад, BS; Soudki, KA; Harajli, MH и Rteil А.А., "Экспериментальная и аналитическая оценка прочности подкрепления в FRP обернутая HSC Балки", ACI Структурные Journal, В. 101, № 6, ноябрь - Декабрь 2004, с. 747-754.

4. Хамад, BS; Хадж Али, A.; и Harajli, MH, "Влияние FRP конфайнмента на прочность подкрепления образцами Луч Анкоридж," Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 9, № 1, стр. 44. -51.

5. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2005, 430 с.

6. ASTM A615/A615M-03a, "Стандартные спецификации для деформированных и прутки Заготовка-Сталь для армирования бетона," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2003, стр. 5.

Билал С. Хамада, ВВСКИ, является профессор кафедры гражданского строительства и охраны окружающей среды в Американском университете в Бейруте (АУБ), Бейрут, Ливан. Он получил BE с АУБ и его МС и кандидатскую степень в Университете штата Техас в Остине, Остин, штат Техас. Он является членом комитетов МСА 364, реабилитация, и Объединенного комитета ACIASCE 408, развития и Сращивание деформированных бары. Он получил ACI структурных исследований премии в 1995 году. Его исследовательские интересы включают дизайн, поведения, и укрепление железобетонных конструкций и технологии бетона.

Charbel D. Бу АБС инженер-строитель. Он получил BE из Ливанского университета в Бейруте, Ливан, и его ППКО от АУБ.