Влияние щелочно-Silica Reaction / Задержка эттрингит ущерб Формирование на поведение глубоко укоренилось анкерными болтами
В Техасе многие пробурено вал бетонный фундамент высокой мачты освещения полюсов (HMIPs), построенный в конце 1980 года были обнаружены преждевременного разрушения бетона за счет щелочного кремнезема реакции (ASR) и задержка эттрингит образования (DEF). Чтобы изучить влияние ASR / DEF ущерб на структурные исполнении глубоко укоренилось болты крепления полюса к созданию ХМИП, шесть полномасштабных полевых испытаний было проведено в Хьюстоне, штат Техас. В данном исследовании двух типов пробурено вал фондов были рассмотрены: пробурено 16 валов с анкерными болтами поддержки 150 футов (46 м) столбы, и валы с 20 анкерных болтов поддержки 175 футов (53 м) полюсов. Один из проверенных пробурено валов с 20 анкерных болтов было отремонтировано, завернув его из углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика) листах. Несоблюдение режимов и механизмов, связанных с передачей нагрузки были расследованы и дизайн уточнения были разработаны для современных требований ACI для этих глубоких анкерных болтов.
Ключевые слова: щелочно-силикатного реакции, анкерные болты; задержки эттрингит образования; пробурено валов; заливки; провал.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Анкерные болты которые обычно используются на шоссе структур для подключения аксессуаров, таких как свет поддерживает, войдите поддерживает и другие виды поддержки для стальных членов и структурных конкретных членов. Высокая мачта освещения полюсов (HMIPs) используются для света больших площадей, таких как площади, паркинги, стадионы, дороги и перекрестки. Высота HMIPs, которая может варьироваться от 100 до 175 футов (30 на 53 м), позволяет использовать меньшее число полюсов и более равномерное освещение. В последнее время многие фонды ХМИП построен в Хьюстоне в конце 1980 года были обнаружены преждевременного разрушения бетона за счет сочетания щелочно-силикатного реакции (ASR) и задержка эттрингит образования (DEF) .1 мало исследований было проведено по вопросу о последствиях таких ухудшение на поведение анкерных болтов.
Цель данного исследования заключалась в определении последствий ASR / DEF ухудшения на анкерных болтов поведение с помощью натурных испытаний поле, используя существующие ASR / DEF-поврежденных ХМИП конкретные пробурено валов и оценить текущее ACI 318 проектным требованиям для таких якорей.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В этой работе, результаты полевых испытаний представлены и влияние ASR / DEF ущерб анкерного болта поведения в пробурено валов обсуждали. На основании результатов испытаний, loadtransfer механизма между анкерными болтами и окружающих продольной арматуры не изучал, и изменения в ACI 318-08 предлагается якорь потенциала регулируется фасад, обращенный к выбросу около свободного края.
СПРАВОЧНАЯ ЛИТЕРАТУРА
ACI 318-08 положения
Для анкерные болты, используемые в фонды ХМИП, бетон фонтан sideface при растяжении нагрузкой, скорее всего, отказов из-за длительного глубины вложенности, небольшая бетонная крышка, большое количество продольной арматуры, спиральная арматура, а также большой размер якорь bolts.2, 3 Приложения D МСА 318-084 адресов общий дизайн анкерных болтов. Для матерей-одиночек якорь с глубокой тесном заливки к краю (ОФ> 2.5ca1), номинальная фонтан фасад, обращенный к силе NSB выражается в ACI 318-08 Приложение D, как
... (1)
СА1, где минимальное расстояние края от центра анкерного болта до края бетона (дюйма), ОФ является эффективной глубины вложенности якорных болтов (дюйма), Abrg это чистая несущая поверхность главы шпильку (в .2),
Изменение множителя (1 ca2/ca1) / 4 применяется, если Са2 меньше 3ca1 и 1,0 в СА1. Для нескольких якорей с глубокой тесном заливки на ребро (ОФ> 2.5ca1) и якорной расстояние меньше, чем 6ca1, номинальная фасад, обращенный к выбросу силы группы якорей рассчитывается как
... (2)
Если S является центром к центру расстояние якорей и NSB получается из уравнения. (1) без изменения фактором перпендикулярной расстояние края.
ASR и DEF
За последние два десятилетия, разнообразие структур было обнаружено опыт преждевременным конкретные ущерб от ASR или DEF, либо сингулярно или в комбинации. ASR является реакция между кремнистых агрегатов и высокой щелочной водой поры в окружающем цементной матрицы. Высокая концентрация щелочи в порах вода имеет гидроксильных ионов, которые вступают в реакцию с кремнеземом с образованием геля на границе цементной матрицы и заполнителя. Этот гель растет, как он впитывает воду, проникая в бетон, и, следовательно, создания широких сил, которые могут дать карту поверхности трещин или popouts. Эттрингит, нормальный продукт гидратации, является реакция между сульфатов, алюминаты кальция и воды. Первичная эттрингит, который является до конкретный набор, не вредны. DEF в затвердевшего бетона, однако, является пагубным. Задержка эттрингит формы от реакции между разложить первичной эттрингит и воды, создавая гнезда эттрингит в пасте.
Основной вопрос в том, как количественно оценить эффект ASR / DEF-связанных разрушения бетона на общую структурную производительности. Клейтон и др. al.5 провел пять различных сил методы испытаний для ASR-поврежденных бетонных образцов и пришли к выводу, что любое испытание на прочность проводились на образце количественно поведение материала в связи с этим метод испытания только и не обязательно отражает поведение материала в ее структурных особенностей. Было также отмечено, что ASR не вызывает значительного снижения при сжатии и прочностью на разрыв расщепления бетона. Таким образом, влияние ASR / DEF-индуцированного разрушения бетона на структурного потенциала трудно оценить без тестирования. В этой работе, результаты полевых испытаний представлены и влияние ASR / DEF ущерб анкерного болта поведения в пробурено валов обсуждали.
Экспериментальная программа
Чтобы исследовать поведение глубоко укоренилось анкерных болтов в фундаментах ХМИП, полевые испытания были проведены. Шесть круговой конкретных шахт, каждая из которых имеет диаметр 60 дюйма (1,5 м), были протестированы. В таблице 1, испытания образцов описаны. Из шести пробуренных вал образцов, пробурено четыре валов были построены в 1989 году и выставлена ASR / DEF повреждения (рис. 1), а также два новых пробуренных валов были построены для этой программы тестирования и, следовательно, не подвергшихся облучению в ASR / DEF . Подробная информация о всех образцов приведены на рис. 2. Встроенных шаблонов показано, что этот показатель используется, чтобы предотвратить анкерные болты двигаться в бетонных и действует как шайба (или опорной поверхности) во главе якорь.
Материалы
Контроль образцов (S16-S20 управления и-Control)-Для контроля образцов бетона на сжатие сильные были определены три испытания на 6 х 12 дюймов (150 х 300 мм), цилиндры для каждого образца. Усредненные результаты испытаний приведены в таблице 1. ASTM A193 B7-Grade, высокопрочных углеродных сталей болты с номинальным диаметром от Da 2-1/4 дюйма (57 мм) был использован для испытаний. Анкерные болты были грубые темы (ФООН) на обоих концах (рис. 2). Для испытания на прочность анкерных болтов, три купоны стали были изготовлены из болтов и растяжение испытания были проведены. 0,2% офсетным способом используется для определения текучести болтов. Усредненные свойства материала получаются из купонов представлены в таблице 2.
ASR / DEF-поврежденных образцов построен в 1989-Для определения прочности бетона этих конкретных существующих шахт, конкретных ядер, различающихся по фактическим диаметром от 3,7 до 4,2 дюйма (94 на 107 мм), были извлечены после образцы были поля- тестирование. Процедуры по бурению и подготовке ядер, сжимающие Испытания на прочность, растяжение и расщепление испытания на прочность проводились в соответствии с действующим ASTM standards.6-9 Результаты испытаний приведены в таблице 1. Измеряется конкретными прочность на сжатие от основных испытаний считается, в среднем, 85% от указанной strength.4, 6,10,11 Таким образом, бетона на сжатие сильные показано в таблице 1 считаются представителями вероятным силы бетона в ASR / DEF-поврежденных пробурено валов.
Испытания стали купона были проведены также на анкерные болты, используемые в ASR / DEF-поврежденных образцов, и результаты приведены в таблице 2. Как и в контрольных образцах, ASTM A193 B7-Grade стальных прутьев были использованы. В отличие от контрольных образцов, однако, эти анкерные болты были тонкие нити (ФООН).
Испытание установки и процедуры
Схема испытания приведена на рис. 3. Гидравлический таран был использован для загрузки наклонных руку и произвести опрокидывающий момент и осевое растяжение или сжатие нагрузки в шахте. Поскольку количество и конфигурацию якоря отличались 16 - и 20-якорь образцов, две опорные плиты были сфабрикованы. Перед тестированием обратной засыпки вокруг верхней части пробурена шахта была раскопана с целью облегчения наблюдения вала во время тестирования (рис. 3 (а)).
Из-за ограничений по тестовой системе, только шесть анкерных болтов из 16 или 20 анкерные болты были протестированы три болта на растяжение и сжатие в три (рис. 3 (а)). Таким образом, опрокидывания базы моменты, связанные с этими шесть анкерных болтов представляют собой лишь часть базы опрокидывающий момент, что будет разработан полный монтаж анкерных болтов. Процедуры испытания, после следующих шагов:
1. Руку погрузки и фундаментной плиты были сняты по мостовой кран и ринулся к началу пробурили шахту. Привод был прикреплен на ее нижнем конце для привода основу, а его верхний конец был отменен по отвесной позиции по мостовой кран и прикрепить к налива.
2. Начальный восходящий нагрузке 6,8 KIPS (30 кН) была применена к налива в противовес момент представлен налива собственный вес.
3. Пять из шести пробуренных валы были подвергнуты отменил циклического нагружения на увеличение максимальных уровней нагрузки, после загрузки протокола показано на рис. 4.
4. Один из 16-якорь образцов (S16-ASR2) был испытан под монотонные нагрузки в два этапа (рис. 5):
* Чтобы изучить растяжение потенциала группы три напряженности стороны анкерные болты, анкерные болты шесть образцов S16-ASR2 была помолвлена с опорной плитой и образец был загружен монотонно на провал. Отказ характеризуется конкретным фонтан около напряженности стороны анкерных болтов (рис. 5 ()), а
* Чтобы изучить растяжение мощность одного напряженности стороны анкерных болтов, образец был выгружен и два из трех болтов ранее сжатия отключаются, оставляя только один шуруп крепится к основанию плиты на противоположной стороне конкретные фонтан неспособность отметил ранее. Все три анкерных болтов на стороне фонтан неудачи остались участие. Образец был загружен монотонно направлении, противоположном направлению вышеупомянутого, так что один занимается болт был сделан на растяжение (рис. 5 (б)) и три ранее не анкерные болты были размещены на сжатие.
В первом тесте (S16-Control), десять полностью отменил циклов нагрузки были применены на каждом уровне нагрузки на рис. 4. Десять циклов были предназначены для имитации урагана нагрузки. Поскольку прочность и жесткость деградации были незначительны друг от уровня нагрузки на другой, количество полностью отменил циклов сокращено до пяти для остальных образцов, как показано на рис. 4.
Измерительные приборы
Вращения оси каждого вала пробурено были измерены при двух различных высот: на верхней поверхности вала и опорной пластины. Для этой цели электронные инклинометры были установлены на вершине пробурено вала и опорной плиты и четырех линейных потенциометров были установлены, как показано на рис. 6. Для углерода фибробетона (углепластика) - отремонтированы образца (S20-углепластика), тензодатчики были также установлены на куртке углепластика. В общей сложности 12 тензорезисторов для измерения деформаций вдоль окружной углеродных волокон были прикреплены, как показано на рис. 7.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Контроль образцов (S16-Control и S20-Control)
Контроль образцов (S16-Control и S20-Control) были построены для этой программы испытаний и, следовательно, не были затронуты ASR / повреждение DEF. Рассмотрение контроля образцов до испытания показали, что образцы S16-Control был перекос анкерного болта группы по отношению к пробурена шахта. Измеряется расстояние края с каждой стороны 11-3/4 и 6-1/4 дюйма (300 и 160 мм), где расстояние край должен был 9 дюймов (228 мм) с обеих сторон. Следовательно, растяжение провал анкерные болты произошло на валу лицу с меньшим расстоянием края. Это смещение анкерных болтов было принято во внимание при расчете анкерных болтов сила образца S16-Control. Испытание было прекращено после фасад, обращенный к выбросу произошел сбой при растяжении.
Последовательность трещин, как показано на рис. 8, была: 1) местные откола трещины вокруг анкерных болтов на верхней поверхности бетона от пробурена шахта, 2) изгиб горизонтальных трещин не дотягивает до уровня нижнего шаблона и орехов, 3) второй изгиб горизонтальных трещин выше уровня шаблона и 4) вертикальные и горизонтальные трещины на конкретные лица по анкерных болтов. Оба контрольных образцах удалось конкретными фасад, обращенный к выбросу на напряжение стороне. После проведения тестирования, треснувший бетон был удален и сбоев испытанных образцов дальнейшего изучения, как это показано на рис. 9. На рис. 9 (а), наклонных трещин и сжатия стоек, распространяющихся от шаблона спирали могут быть видны. На рис. 9 (б), разрыв между верхней продольной арматуры и прилегающих конкретные очевидны и свидетельствуют о том, что конкретные основные и анкерные болты переехал вверх, по отношению к продольной арматуры в пирс. Тот факт, что основные конкретные вел себя, как один кусок бетона результате группа влияние анкерных болтов, а также эффективного крепления, полученные из шаблона ..
Отношения между анкерного болта стресса и фундаментной плиты вращения (на рис. 10) для контроля образцов близка к линейной. Потому что деградация прочности и жесткости при обратном циклических нагрузках, было ничтожно мало, число циклов нагружения был сокращен до пяти для остальных образцов.
ASR / DEF-поврежденных образцов (S16-S20 и ASR1-ASR)
Образцы S16-S20 и ASR1-ASR очень серьезные трещины из-за ASR / DEF до тестирования (рис. 11). Вертикальные и горизонтальные трещины развивались вдоль анкерные болты и спиралей. Обесцвечивание бетона и анкерные болты показывает, что ASR / DEF-индуцированных трещин образцами S16-ASR1 распространяются на анкерных болтов в верхней части пробурена шахта и продольной арматуры вдоль пробурено валов. Обесцвечивание наблюдалось как выше и ниже первоначальной оценки. Хотя аналогичные изменения цвета было очевидно с образцами S20-ASR на верхней поверхности пробурена шахта, образца S20-ASR показали мало пострадал от обесцвечивания на трещины вдоль пробурена шахта, что означает меньше ASR / DEF ущерб, чем с образцами S16-ASR1.
Повреждения из-за последовательности нагрузок аналогично контрольных образцах. После откола местных трещин, образовавшихся вокруг анкерных болтов в верхней части пробурена шахта, изгиб трещин ниже и выше шаблона. После этого, существующие ASR / DEF-индуцированной трещины расширились, и только несколько новых вертикальных и горизонтальных трещин.
Образца S20-ASR не удалось конкретными подшипник, как показано на рис. 11 (б). Бетонные сжатия отказа подшипника образца S20-ASR был отмечен внезапной потери изгиб потенциала, который был восстановлен в качестве вращения увеличился. Изучение образцов S16-ASR1, как показано на рис. 12, показывает, что гайки на нижней опорной плиты несли на верхней поверхности вала, пробурено всего встроенных болты и гайки были оттеснены на бетон. Большие деформации вниз указывает на отношение разрушения под действием встроенного орехи. Встроенные орехи были размещены только ниже шаблон и были прихваченный в шаблоне. В результате этого шаблона не действуют интегрально с якорем орехи при сжатии нагрузок и плодоносящей площади был ограничен площади поперечного сечения из гаек и болтов. Потому что только небольшой площади подшипника была предоставлена для сжатия нагрузках, больших подшипников напряжения, возникающие в конкретных ниже шаблон, ведущие к конкретным отказа подшипника.
ASR / DEF-поврежденного образца при монотонной нагрузки (S16-ASR2)
Образца S16-ASR2 был протестирован в соответствии монотонной нагрузки в каждом направлении для расследования группы эффект (снижение анкерного болта силы в анкерного болта группы с близкими расстояния), а также различия в реакции при циклических и монотонной нагрузки. Два монотонной Испытания проводились с целью рассмотрения: 1) на растяжение потенциала группы три tensionside анкерных болтов (Загрузка Фаза I) и 2) на растяжение мощность одного напряженности стороны анкерных болтов (Загрузка Фаза II), как описано в Рис. 5. Под нагрузкой Фаза I по образца S16-ASR2, когда три анкерных болтов занимались напряженности, аналогично модели растрескивания не наблюдалось, хотя загрузка протоколов были разными. В Загрузка Фаза II, когда один шуруп занимался напряженности, произошел сбой, лишив единой темы болт при загрузке арматуре. Эта неудача режим является нежелательным, так как болты предназначены для выхода и разрушения при растяжении до снятия происходит.
Растяжение анкерных болтов сила измеряется в три анкерных болтов группы Загрузка Фаза я KSI 109 (752 МПа), что несколько выше, измеряется текучести болт (табл. 2). Одном якоре под нагрузкой Фаза II достигнут 141 KSI (972 МПа) в связи с неспособностью болт резьбой, что значительно превышает предел текучести.
Углепластика-отремонтированы образца (S20-углепластика)
Образца S20-углепластика был отремонтирован, заключив восемь слоев листы углепластика вокруг верхней части 5 футов (1,5 м) конкретные вала. Упаковка из углепластика 5 футов (1,5 м) был избран на дополнительные 1 фут (0,254 м) упаковки ниже дна анкерных болтов плюс упаковка на встроенный шуруп длиной 4 фута (1,2 м). Образца S20-углепластика имел отличную производительность, как показано на рис. 13. Поведение образца остается линейным, пока якорь напряжение достигает предела текучести 102 KSI (703 МПа). Испытания образцов S20-углепластика было прекращено из-за ограничителя хода (± 15 дюйма [± 380 мм]) в гидравлической системе привода. Максимальная измеряемая сила также выше, чем другие образцы. Бетонные отказа подшипника под встроенные гайки compressionside якоря свидетельствует резкое уменьшение нагрузки (рис. 13).
Образца S20-углепластика было 12 тензодатчиков при куртку углепластика-шесть по крайней волокна каждой из сторон модернизированных вала (рис. 7). Распределение окружных (разрыв) деформации по высоте вала приведены на рис. 14. Деформации показания свидетельствуют о том, что, когда анкерные болты были в напряжении, крупнейший штаммов развитых чуть выше нижней шаблон конкретные, как правило, взрыв, из-за расклинивания и растяжение расщепления.
Рассмотрение калибровочных F4, где проживает наибольшее напряжение наблюдается, отметил, что поперечной деформации спрос на ламинат углепластика были меньше 0,001 до анкерных болтов напряжение 105 KSI (724 МПа). Когда якорь болт стресс достиг 120 KSI (827 МПа), то измеренное напряжение подскочило до примерно 0,004.
ОБСУЖДЕНИЕ
Воздействие ASR / DEF ущерб на выполнение глубокой якоря в пробурено валов
Чтобы изучить влияние ASR / DEF на поведение пробурено валы, ответ проверенных пробурено валов по сравнению с точки зрения нормированные анкерного болта стресса (FS /? АОК в PSI) по сравнению с вращением. Анкерный болт стресс нормирована? Д к ответственности за изменение прочности бетона, как показано в Таблице 1. На рис. 15, анкерные болты напряжения 16 - и 20-анкерного болта образцов показали. Кроме того, отметил нормированная анкерного болта напряжение 1699 (= 141000 фунтов на квадратный дюйм /? Нормированная результаты испытаний 16-анкерного болта образцов показывают, что ASR / DEF-поврежденных образцов (S16-S16 и ASR1-ASR2) было больше возможностей, чем неповрежденные образцы (S16-Control). Это объясняется смещение анкерных болтов в контрольном образце (S16-Control). Края расстоянии анкерных болтов на конкретные обречены на провал, было 6,25 дюйма (160 мм) для образца S16-Control, в то время как в двух других ASR / DEF-поврежденных образцов 9 дюймов (230 мм). Расчеты по формуле. (1) и (2) показывают, что изменение расстояния края от 9 до 6,25 дюйма
(230 до 160 мм) может уменьшить анкерного болта прочности до 27%. Принимая во внимание снижение стоимости из-за рассогласования анкерных болтов в контрольном образце, можно сделать вывод о том, что ASR / DEF-поврежденных образцов не показывают существенного снижения прочности. Кроме того, на рис. 15 (б) показывает, что разница между сильных образца S20-контроля и образцов S20-ASR можно пренебречь. Таким образом, ASR / DEF ущерб не оказали существенного влияния на производительность 16 - и 20-анкерного болта пробурено валов протестированы в данном исследовании ..
Образца S16-ASR1 был испытан при циклических нагрузках, в то время образцов S16-ASR2 был испытан под монотонные нагрузки. Сравнение прочности и жесткости этих образцов показывают, что циклические нагрузки мало влияет на реакцию пробурено валы по отношению к жесткости и прочности.
Режимы отказа анкерные болты
Два разных режима отказа анкерных болтов наблюдались в образцах: 1) фасад, обращенный к выбросу провал напряжения стороны якоря во всех образцах при растяжении, за исключением образцов S20-углепластика и 2) отношение разрушение бетона под гайки сжатия стороны якоря образцами S16-ASR1, S20-S20 и ASR-углепластика. Каждая неудача режиме показан на рис. 16.
Пробуренных валов показал расщепления растяжение трещины, распространяющиеся от шаблона спирали (рис. 16 (а)). Наклонной расщепления растяжение трещин и стоек сжатия конкретного не наблюдалось в предыдущих тестах глубокой анкерного болта groups.2, 3,12 шаблоне эффективным средством крепления под напряжением нагрузки, поэтому больших подшипников подчеркивает были разработаны в шаблон нагрузки были переданы в продольной арматуры и с помощью спирали сжатия стоек в бетоне.
В отличие от этого, конкретные отказа подшипника ниже шаблон наблюдалось в ASR / DEF-поврежденных образцов (S16-ASR1, S20-ASR и S20-углепластика). Потому что орехи были помещены под шаблон и были прихваченный в шаблон, шаблон не действуют интегрально с якорем орехи при сжатии нагрузок. В результате, несущая поверхность была ограничена площади поперечного сечения из гаек и болтов. Потому что только небольшой площади подшипника была предоставлена для сжатия нагрузках, больших подшипников напряжения, возникающие в конкретных ниже шаблон, ведущие к конкретным отказа подшипника. После конкретные неудачи отношение было начато, пострадавших от сжатия загруженных анкерного болта скользнула вниз, как показано на рис. 16 (б), что приводит к потере прочности. Болт якорь продолжал скольжения до гайки начали приносить с верхней поверхности бетона пробуренных валу, в котором содержалась дополнительная несущая поверхность, что привело к восстановлению несущей способности конструкций.
Дизайн последствия для натяжения загруженных якоря
Прочность нагрузок, действующих на глубоко укоренившихся анкерных болтов в шахтах ХМИП передаются продольных балок, в шахте по следующей последовательности: от якоря гайки и шаблон для конкретных между анкерных болтов и окружающих спирали, а затем продольных балок. Это транспортировочное последовательность связана с деятельностью бесконтактной соединения напряжения (рис. 17). Для арматуры, связь сил в бесконтактной сращивания предполагается развивать в приблизительно однородно по длине и соединения передаются между сращивания баров путем сжатия между стойками баров. Как подчеркивает связь развиваются сращивание длины, соответствующие конкретные силы стойки также стало более равномерным. С поперечной рамки укрепления бетона и ограничивает ширину расщепления трещины по всей длине стыка поперечной арматуры может увеличить грузоподъемность передачи или уменьшить требуемую длину соединения для данного необходимого потенциала (рис. 17 (а)).
Для глубоко укоренилось анкерные болты, однако, подчеркивает связь не распределены равномерно по всей длине на якорь. Анкерный болт к конкретной связи присутствует только на очень ранних стадиях загрузки. Как облигаций потеряли по болт якорь, анкерных болтов нагрузка передается полностью опирающихся на шаблон и заклинивание действий конуса конкретные впереди шаблон (рис. 17 (б)). В результате сжатия стоек направлены от шаблона для окружающих спирали. Большие напряжения сжатия, перемещаемых через конкретные вблизи шаблона. Такие высокие напряжения может существовать только тогда, когда стойки удерживаются близко расположенных поперечной арматуры в шахте. Это транспортировочное механизм предлагает несколько возможных улучшений дизайна: 1) увеличить количество спиральная арматура, 2) увеличение числа продольных балок, и 3) увеличить диаметр вала пробурено.
Увеличение суммы спиральная арматура и увеличение числа из продольных балок, сразу же эффективными, поскольку они увеличивают конкретные заключения. Для заданного диаметра ХМИП, увеличивая диаметр вала увеличивается пробурено якорь края расстояние и, следовательно, конкретные фасад, обращенный к выбросу силы. Эти потенциальные улучшения конструкция должна быть проверена путем тестирования.
Дизайн последствия для сжатия загруженных якоря
Сжатие неудачи отношение наблюдались в течение многих образцов (S16-ASR1, S20-ASR и S20-углепластика) из-за относительно небольшой несущая поверхность при сжатии по сравнению с их напряженности. Разница в несении области обусловлено тем, что в современной практике проектирования, орехи находятся только под шаблон, а не выше. Когда анкерных болтов в сжатия, их движение вниз, не ограниченную шаблона. Таким образом, двойной орехи должны использоваться для расширения возможностей сжатия подшипников, как показано на рис. 18.
ДИЗАЙН ПОЛОЖЕНИЯ ПО DEEP анкерными болтами
Использование результатов испытаний, ACI 318-08 дизайн уравнений для фасад, обращенный к выбросу прочности были рассмотрены. Существует несколько методов для расчета эффективной плодоносящей площади были рассмотрены, и были высказаны предложения по улучшению точности этих расчетов. Для анкерные болты, используемые в фонды ХМИП, растяжение потенциала может регулироваться конкретные фасад, обращенный к выбросу потенциала, так как якоря большого диаметра, с длинными глубины вложенности и малых бетона.
В уравнении. (1), несущая поверхность Abrg определяется как отношение чистой области "Голова" шпилька, шуруп, или во главе пруткового. Таким образом, несущая поверхность ореха используется и вклад шайбу (или шаблон) игнорируется при расчете несущей способности в ACI 318-08. Кроме того, в формуле. (2) показывает, фасад, обращенный к выбросу силы группы якорей рассчитывается в ACI 318-08 путем умножения sideface силы выброс одном якоре NSB с группой множитель (1 s/6ca1), которая не зависит от числа якорей в группе. Точность ACI 318-08 выражение для фасад, обращенный к выбросу силы оценивается как показано в таблице 3, в которой экспериментально sideface потенциала фонтан сравнение с возможностями предсказал МСА 318-08. Фасад, обращенный к выбросу сила каждого анкерного болта в группе рассчитывается путем деления численности этой группы Nsbg по количеству проверенных анкерные болты, которые, в данном случае, это три. Среднее отношение измерить toestimated прочность на растяжение, как регулируется фонтан стороны лицу, составляет 2,34, что указывает на текущий ACI 318 выражение может быть слишком консервативным.
Предлагаемые изменения в сторону, лицо фонтан положения ACI 318-08 Приложение D
Как было показано ранее, положения ACI 318-08 Приложение D для фасад, обращенный к выбросу силы для группы растяжение анкерных болтов не зависят от количества болтов в группе и обеспечить оценкам выглядят консервативно. Кроме того, ACI 318-08 положения не касаются благотворное влияние шайбы (или шаблон) о выводе сил.
ACI 318-08 положения требуют применения изменения множителя (1 ca2/ca1) / 4 в оценке фасад, обращенный к выбросу силы для одного анкерного болта принять во внимание расстояние края в двух перпендикулярных направлениях (рис. 19 ( )). Здесь СА1 минимальное расстояние края от центра анкерного болта до края бетона и Са2 расстояние от центра анкерного болта до края бетона в направлении, перпендикулярном к СА1.
Предполагается, что все конкретные раздел быть представлена в виде суммы отдельных блоков расширения на полпути между собой анкерных болтов для целей проектирования (рис. 19 (б)). Используя это предположение, Са2 становится с / 2, где S является болт расстояния. Фасад, обращенный к выбросу потенциала для одного анкерного болта в группе может быть вычислена по формуле. (1) с изменением коэффициент, рассчитанный с помощью предложенных Са2. Растягивающих потенциала анкерного болта группы могут быть рассчитаны путем умножения одного анкерного болта потенциала по количеству анкерных болтов в группе.
Вместе с предлагаемым уточнение существующих положений ACI, возможно подшипник областей, как показано на рис. 20, были рассмотрены. По оценкам предела прочности на анкерные болты с использованием предложенного способа и соотношение наблюдалось toestimated потенциала приведены в таблице 4. Раздел D.4.2 МСА 318-08 требует оценки результатов тестирования, используя 5% fractile для достижения 90% уровне доверия. На основании статистического анализа анкерного болта сильные CEB14 предположить, что этот критерий выполняется, если среднее отношение наблюдалось topredicted сила равна или превышает 1,25. На основании этой рекомендации различных районах залегания с предлагаемым изменением в группу фонтан положения ACI 318-08 может быть оценена. Дело (шаблон площадь, равную области головы) очень консервативной, а среднее соотношение измерить topredicted сильных сторон является 2,19. Дела Band C на рис. 20 менее консервативны. Важно отметить, что шайбы должно быть достаточно толстым, чтобы сохранить отношение давлений, действующих на них, как и в случае C.
ВЫВОДЫ
Прочность и поведение анкерных болтов в ASR / DEFdamaged пробурено валов для HMIPs изучались. Пробуренных валы были использованы для поддержки 150 и 175 м (46 и 53 м) высотой, восьмигранная HMIPs. Шесть полномасштабных пробурено валы, три с 16 якоря и три с 20 якоря, были протестированы на провал. Следующие выводы на основе экспериментальных данных, собранных в данном исследовании:
1. Глубоко укоренилось анкерных болтов в ASR / DEFdamaged пробурено валы выставлены каких-либо существенных потерь силы в результате ASR / повреждение DEF. Анкерные болты всех 16-якорь образцов и неповрежденных 20-якорь образца удалось напряженности конкретные фасад, обращенный к выбросу; анкерные болты из ASR / DEF-поврежденных 20-якорь образца разрушенного при сжатии. Анкерные болты всех ASR / DEF-поврежденных образцов выставлены конкретные неудачи отношение сжатия. После отказа подшипника, среднее отношение развитых, как показано на рис. 16 (б), и нагрузка была восстановлена, и напряжение стороны анкерных болтов не удалось в напряжении. Образцов завернуты в углепластика понесла очень большие силы и деформации до отказа.
2. Наклонные бетонных поверхностей прорыва не наблюдалось во всех образцах, кроме одного, укрепить листы углепластика.
3. Циклические нагрузки не существенно снизить прочность и жесткость анкерных болтов.
4. ACI 318-08 положения фасад, обращенный к выбросу потенциала не принимая во внимание количество болтов в группе. Вклад шайбами плодоносящей площади не учитывается. Уточнение предлагается на основе существующих ACI 318-08 уравнения для расчета фасад, обращенный к выбросу потенциала для групп анкерные болты, используя более точное определение эффективной площади подшипника.
Авторы
Авторы хотели бы выразить свою искреннюю признательность Техас Департамента транспорта за поддержку этого проекта, и многих других, связанных с улучшением дизайна бетонных конструкций. Неустанные участии Ю. Фогель из Тксдот Хьюстон района в этом исследовании было особенно важным. Технические предложения Т. Брэдбери, Р. Медлок, С. Уолтон, Дж. Янг моста Отдел Тксдот также были с благодарностью. Выводы и заключения сообщается в этом документе, принадлежат авторам.
Ссылки
1. Лоуренс, Б.; Муди, ED; Гиллеметт, Р. и Карраскильо Элементы RL, "Оценка и смягчающие меры по Преждевременная бетона бедствия в штате Техас Департамента транспорта Бетон," Рынок цемента, бетона и агрегатов, В. 21, № 1, Июнь 1999, с. 73-81.
2. Hasselwander в Великобритании; Jirsa, JO; Брин, JE, и Ло., К., "Сила и поведение анкерными болтами Встроенные у края бетона Пирс", Research Report 29-2F, Центр транспортных исследований, Университет штата Техас в Остин, Остин, штат Техас, май 1974, 122 с.
3. Jirsa, JO; Cichy, NT; Calzadilla, MR; Smart, WH; Pavluvcik, депутат, и Брин, JE, "Сила и поведение Болт Установки Закрепленные в бетоне Пирс", Research Report 305-1F, Центр транспортных исследований, Техасский университет в Остине, Austin, TX, ноябрь 1984, 139 с.
4. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-08) и Комментарии" Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2008, 473 с.
5. Клейтон, N.; Керри, RJ, и Мосс, RM, "Влияние щелочно-Silica Реакция на прочность из предварительно напряженного бетона Балки", Инженер, В. 68, № 15, август 1990, с. 287-292 .
6. ASTM C42/C42M "Стандартный метод испытаний для получения бурения и испытания ядер и Пиломатериалы Балки из бетона," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2004, стр. 6.
7. ASTM C617, "Стандарт практики для укупорки цилиндрических бетонных образцов," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2003, стр. 5.
8. ASTM C39/C39M "Стандартный метод испытаний прочности при сжатии цилиндрических образцов бетона", ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2005, стр. 7.
9. ASTM C496/C496M "Стандартный метод испытаний для расщепления прочности на растяжение цилиндрических образцов бетона", ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2004, стр. 5.
10. Малхотра, М., "Контракт" Сила "Требования ядер в сравнении с in-situ оценка", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 74, № 4, апрель 1977, с. 163-172.
11. Szypula А., Гроссман, JS, "Цилиндр по отношению к основному прочности" Бетон International, V. 12, № 2, февраль 1990, с. 55-61.
12. Кальсадилья, MR, "Предел Создание высокопрочных Анкор группы Болт Встроенные в циркуляре бетона Пирс", MS диссертации в Университете Техаса в Остине, Austin, TX, декабрь 1982, 129 с.
13. Пэ, S.; Байрак, O.; Jirsa, JO, а Клингнер, RE, "дюбелей поведения в ASR / DEF-Поврежденные бурения Валы," Техасский университет в Остине, Austin, TX, декабрь 2006, 88 стр. .
14. Комитет Евро-International-дю-Beton ", Крепления для бетонных и кирпичных строений государств искусства доклад" Томас Телфорд, Лондон, Великобритания, 1994, 249 с.
Входящие в состав МСА Sungjin Bae является Инженер по Bechtel Corporation, Фредерик, штат Мэриленд. Он получил степень бакалавра и магистра в Университете Ханьян, Сеул, Корея, и степень доктора философии в Университете штата Техас в Остине, Остин, штат Техас. Он является членом комитета ACI 209, ползучести и усадки в бетоне и совместной ACI-ASCE Комитет 441, железобетонных колонн. Его исследовательские интересы включают поведение железобетонные колонны подвергались комбинированной осевой нагрузки и изгиб, испытания крупных железобетонных колонн и производительность проектирования на основе конкретных столбцов.
Входящие в состав МСА Огузханского Байрак является адъюнкт-профессор кафедры гражданского, экологического и строительной техники и занимает Чарльз Элмер Роу стипендий в инженерии в Университете штата Техас в Остине, где он выступает в качестве директора Phil М. Ferguson зданий и сооружений лаборатории . Он является членом комитетов МСА 341, сейсмостойкость железобетонных мостов и E803, факультет сети Координационного комитета и совместной ACI-441 ASCE комитетов, железобетонные колонны, и 445, сдвига и кручения.
Джеймс О. Jirsa, ВВСКИ, проводит Джанет С. Кокрелл столетия кафедра инженерии в Университете штата Техас в Остине. Он бывший президент МСА, в прошлом член Совета ACI направлении, и бывший председатель Комитета по техническим деятельности. Он является членом комитета ACI 318, Железобетона строительного кодекса и совместной ACIASCE Комитет 408, развития и Сращивание деформированных бары.
Ричард Э. Клингнер, ВВСКИ, получил степень бакалавра, MS, и докторскую степень в Университете Калифорнии в Беркли, Беркли, Калифорния. Он является членом факультета в структурной инженерии в Университете штата Техас в Остине. Он является членом комитетов МСА 349, Бетон ядерных структур; 355, Анкоридж бетонными, 374, основанным на показателях деятельности проектирование сейсмостойких зданий и сооружений бетона и 523, ячеистого бетона.
Он также является членом и экс-председатель Совместной ACI-ASCE-TMS Комитет 530, Кирпичный стандартами Объединенного комитета.