Возглавлял Shear Ассамблеи Укрепление в одном направлении Shear
Это было показано ранее, что применение поперечной арматуры, повышает прочность и пластичность больших пучков и толстых плит. Соответствующее влияние на членов конструктивности и экономики из положений кодовым установленного минимального соотношения усиление сдвига может быть значительным. В этой статье, жизнеспособность системы во главе сдвига узлов арматуры для одностороннего сдвига рассматривается. Три больших масштабах лаборатории испытания были проведены на членов с высоким содержанием прочности продольной арматуры, и во главе сдвига стад собраниях различных конфигураций. Член выступление на работоспособности и состояния конечной ограничения были рассмотрены, и по сравнению с прогнозами в соответствии с проектными код модели изгиба, сдвига и изгиба. Член потенциала было предсказано хорошо существующих моделей, но значительно больше, чем предсказано прогибов произошло из-за сдвига деформации, связанные с диагональю трещин и гладкие ноги усиление сдвига.
Ключевые слова: балки; растрескиванию; отклонения; во главе поперечной арматуры; одностороннего сдвига; железобетона; плит.
ВВЕДЕНИЕ
Использование широких пучков или толстых плит передачи распространена в некоторых строительных систем разработки. Положения минимальной усиление сдвига может повысить прочность и пластичность этих членов и смягчения размерных эффектов на сдвиг связан с государствами-членами глубинах. Положения поперечной арматуры в этих крупных членов, однако, может иметь значительное воздействие на членов конструктивности и экономики. Североамериканский дизайн коды (ACI 318-08,1 CSA A23.3-04, 2 AASHTO LRFD3), как правило ограничить шаг поперечной арматуры в направлении размаха, с, не более, чем приблизительно 0.5d в регионах ниже сдвига стресса. Лубелл др. al.4 рекомендовал, что шаг поперечной арматуры для каждого сечении, перпендикулярном службы должна быть не больше, чем D. Eurocode25 (EC2) ограничивает расстояние до 0.75d как в продольном и поперечном направлениях. Таким образом, широкое балок или толстых плит требует высокой плотностью шарнирных подкрепление, что усложняет возможность для оказания практической сдвига конфигураций подкрепления.
В настоящем исследовании рассматриваются исполнении плиты и балки конфигурациях, где один конец срез повышается за счет использования во главе сдвига стад собраний. Основной целью было проверить использование существующей конструкции моделей от ACI 318-08,1 CSA A23.3-04, 2 и Eurocode25 для этого пользователя настройки. Исследований, направленных на сдвига критической членам Сети укреплению отношений примерно в два раза ACI 318 минимальных требований, в соответствии с относительно низким уровнем напряжения сдвига, которые являются типичными в широком членов или толстых плит внутри здания типа структур. Один экземпляр содержит высокий коэффициент усиление сдвига для достижения изгиба-критическом состоянии.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Возглавлял сдвига узлов усиление ранее были приняты в качестве одного из средств укрепления пробивая сдвига (то есть два пути-сдвига) способность плит соединения колонки. Эта статья описывает исследования, которые изучали использование этих сборок для повышения односторонний срез широкого балок и плит, содержащейся высокопрочной продольной арматуры. Новые экспериментальные результаты представлены на изгиб-критических и сдвига критической членов. Основная цель исследования заключалась в проверке использования существующих руководящих принципов разработки для прогнозирования производительности изгиба-критических и сдвига критической членов этого сдвига конфигурации подкрепления.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ главе поперечной арматуры
Возглавлял арматуры, были успешно использованы в приложениях, где крепления требования будет сложно достичь при помощи обычных деформированной арматурной стали. Обычные наклонился арматурного проката не могут развивать свой потенциал в непосредственной близости от hook.6-7 Где голова с 9 или 10 раза больше площади придает прямой арматурного проката осуществляется ,7-8 однако, придает бар может развиваться на полную мощность сразу ниже головы location.6 ,8-9 Эта характеристика позволяет главе поперечной арматуры эффективно использовать в более тонких членов. Соцветия могут быть сужено в толщину. Головы и прилегающих бара, может поддельных строительства, а сдвига шпилька, или сварную конструкцию. Нет перпендикулярной якорь бар требуется ниже голову, но один может быть предоставлена. Таким образом, общий размер и материальные потребности региона во главе конца стержня как правило, будет незначительным по отношению к требованиям обычных поворотом, хвост, и перпендикулярно якорь бар требование на конец области традиционных пруткового стремя.
Значительно меньше заторов и повышения эффективности строительства будет результат. Использование промышленных узлов, содержащих несколько шипов во главе сдвига может обеспечить эффективность поставка и монтаж ..
Предыдущее исследование, которое ограничено, рассмотрел во главе поперечной арматуры в одном направлении применения сдвига. Yoshida10 использовать двуглавого деформированной решеткой в один конец поперечной арматуры в пучках с общей глубиной 2000 мм (78,7 дюйма). Экспериментальные результаты для сдвига критической образцы были в хорошем согласии с сдвига модели конструкции в канадской конкретные стандартные конструкции для зданий, CSA A23.3-94, 11, основанный на теории поля, изменение сжатия (MCFT) .12 J Marti13 использовать doubleheaded деформированной решеткой в один конец поперечной арматуры в 200 и 500 мм (7,9 и 19,7 дюйма) толстых плит. При сдвиге коэффициент усиление превысили типичные минимальные значения кода, пластичных видов отказов со значительным потенциалом деформации были достигнуты. Gayed и Ghali14 испытания I-формы балки до 600 мм (23,6 дюйма) высокого, включающей одну строку двуглавого поддельных шпильки, как поперечной арматуры. Исследования показали, что шипы при условии надлежащей прочности и пластичности при условии отказа сдвига, с мощностью, превышающей прогнозы по мнению ряда кодексов.
Zheng15 и Monteleone16 показали, что короткие, двуглавый деформированных баров может работать в качестве эффективного укрепления сдвиг в одну сторону 300 мм (11,8 дюйма) в толщину панелей при условии вне плоскости сдвига. Следует отметить, что исследования выявили, прежде всего включены сдвига критической членов и, следовательно, не изучить способность во главе Сети укреплению разрешить больших деформаций при изгибе контролируемых отказов ..
Конкретные положения, для использования во главе поперечной арматуры в одном направлении сдвига отличаются CSA A23.3-04 и ACI 318-08. CSA A23.3 позволяет непосредственно главе поперечной арматуры в одном направлении сдвига в разделе 11.2.4 (е), с той же мощности и расстояния правила для традиционных арматурной стремена с изогнутыми креплений. Руководители должны быть как можно ближе к сжатие и растяжение лица членов при соблюдении для удовлетворения потребностей. Обратите внимание, что CSA A23.3 только позволяет прутки для поперечной арматуры, если он составляет менее 10 мм (0,39 дюйма) в диаметре и каких-либо конкретных исключений известен во главе сдвига баров подкрепления. В ACI 318-08, во главе сдвига арматуры не допускается для штамповки сдвига приложений в разделе 11.11.5 и будет соответствовать общему определению? Gstirrup? Ч в условиях одностороннего сдвига. ACI 318-08 Раздел 12,13, однако, описывающие требования крепления стремян, прямо не говоря уже о крепления доступны при использовании во главе баров, а один конец поперечной арматуры.
Возглавлял собраний бара также были показаны ранее для эффективной работы в качестве поперечной арматуры для совершенствования двусторонней (то есть, штамповка) прочность на сдвиг, даже в члены с малыми thicknesses.7 Интересно изучить соответствующий двусторонний дизайн сдвига положения этом случае для понимания потенциальных выгод во главе поперечной арматуры в одном направлении применения сдвига. По данным ACI 318-08, конкретный вклад в Vc двусторонний срез может быть до 3 [квадратный корень] f'c директоров для плит с сдвига во главе стада подкрепление, что на 50% выше, чем соответствующее значение, когда деформированного бары с стремена используются. Максимальная номинальная мощность сдвига Vn для штамповки сдвига расчетов 33% выше в 8 [квадратный корень] f'c директоров за сдвига во главе стада случае, по сравнению с соответствующим пределом 6 [квадратный корень] f'c директоров для плит с деформированными арматурного проката стремена на якоре на поворотах. Максимальное расстояние от сдвига во главе шпильки в периферийных линий из колонки (0.75d), также больше стремена на якоре в поворотах (0.5d).
CSA A23.3-04 также позволяет использовать во главе поперечной арматуры пробивая в сдвиговых приложений с аналогичными увеличивается до допустимых напряжений сдвига и расстояние между требованиями, которые содержатся в ACI 318-08. Расстояние между расслабленной требования и большую емкость означает, что во главе стада поперечной арматуры превосходит деформированных стремена бар для случая штамповки сдвига ..
Дизайн-макетов
Член конфигураций рассмотрены в данном исследовании, содержащиеся высокопрочной продольной арматуры, и во главе сдвига узлов арматуры. Поведение членов был оценен в отношении соответствующих моделей для удобства и прочности в соответствии ACI 318-08, CSA A23.3-04, и Еврокод 2 (EC2) кодексы практики. Сравнения с предсказаниями из программы Ответ-2000 (r2k) 17 Были также рассмотрены.
Отклонение
Участники должны быть оценены в целях обеспечения соблюдения приемлемых величин отклонения не превышали на государственном предел работоспособности. Для тонких, один конец охватывающей железобетонных членов, деформации предполагаются следовать известной гипотезы плоских сечений, что до изгиба остаются плоскими после изгиба. Таким образом, линейное распределение осевых деформаций предположить по высоте сечения, из которых кривизны и член отклонения могут быть определены. Это допущение используется отклонения положения ACI 318-08, CSA A23.3-04, EC2, и программное обеспечение r2k. Отклонения связаны с деформацией сдвига игнорируются МСА 318, CSA A23.3, и EC2, но рассматривается r2k.
В соответствии с МСА 318 и CSA A23.3, прогиба в середине пролета от изгиба участником в соответствии с трехточечной гибки могут быть вычислены с помощью эластичного методов анализа в сочетании с соответствующим моментом инерции, чтобы отразить характер переменной трещины вдоль длины члена. Оба ACI 318-08 и CSA A23.3-04 осуществления эффективного момента инерции формула, разработанная Branson18 (см. Таблицу 1). Совсем недавно Bischoff19 предложил альтернативную формулировку для IE (идентична той, которая может быть получена из модели отклонения EC2), что обеспечивает лучшую связь между отклонением предсказания и экспериментальные результаты для слабо армированных членов. Оба Брэнсон? Фс и Bischoff? Фс формулировки То есть результат в подобных прогнозов отклонения для членов с подкреплением соотношение превышает примерно 0,7% .20 Следует отметить, что укрепление отношений всех образцов сообщили в настоящем документе превышает 1%.
Вместо того, чтобы оценки эффективного момента инерции, r2k оценивает отклоненных формы государства-члена, прямой численной интеграции стран-членов искривлений и деформаций сдвига вдоль length.17
Прочность потенциала
Для оценки потенциала на изгиб сечения, все проектные методы рассматриваются в настоящем исследовании, предположим, линейное распределение осевой деформации по высоте членов. ACI 318-08, CSA A23.3-04, и EC2 отличаются предполагается максимальное напряжение сжатия волокна (табл. 1). Программа r2k оценивает полный ответ нагрузки и деформации, а затем непосредственно оценивает соответствующие деформации к моменту максимума на секции. Кроме того, хотя r2k использует многоуровневый подход для анализа сжатие и касательные напряжения в бетоне, дизайн коды использования эквивалентной прямоугольной подходы стресс-блок осевых напряжений определяется средней f'c? , действующее на площадь, ограниченная по ширине и глубине м.т. C. В случае EC2, f'c? заменяется характерные FCK силы, которая меньше, чем в среднем цилиндра f'c силы?. Выражения для параметров напряжения блока приведены в таблице 1. Максимальная расчетная текучести для продольной арматуры приведены в коды 500 МПа (72,5 KSI) (CSA A23.3-04 Раздел 8.5.1), 552 МПа (80 KSI) (ACI 318-08 раздел 9.4), или 600 МПа ( 87 KSI) (EC2 раздел 3.2.2).
ACI Комитет ITG-6 предложил предела прочности продольной усиление 690 МПа (100 КСИ) при растяжении без изменений в основной изгиб формулировки прогнозирования прочности, на основе работы мачты и др. al.21 Укрепление механических свойств соответствующей линейно-упругой идеально-пластического аналогии были включены в изгиб мачты модели. Анализ в данном документе, также использует упругие идеально пластиковых аналогии с измеренными усиление свойства, а не код максимально ф пределах, предусмотренных ранее. Следует отметить, что высокопрочный подкрепление будет проявлять большую деформацию при нагрузке и услуг на момент отказа, тем самым влияют трещины шириной ..
Мощность сдвига
Оба ACI 318-08 и CSA A23.3-04 оценки секционных сдвига потенциала с использованием состава разработке Vc и Vs компонентов. По данным ACI 318-08 модели, Vc представляет диагональных трещин нагрузки и Vs базируется на 45-градусный модель фермы с полностью уступая reinforcement22 сдвига (см. Таблицу 1). CSA A23.3-04 сдвига модель основана на упрощений для MCFT12 и реализует Vs как модели с переменным углом фермы, где угол определяется отчасти с членом осевых деформаций (см. таблицу 1). Параметр Vc привыкли считать совокупный механизм блокировки на берегах трещины и сформулированы таким образом, совместимым с Vs.23 EC2 использует переменным углом фермы модели назначать сдвига потенциала для фермы для членов с поперечной арматуры, тем самым игнорируя вклад от конкретного механизма сдвига. R2k непосредственно реализует MCFT relationships12 в слоистых секционного анализа, позволяющего распределения напряжений сдвига определяется по гибкости основе approach.17
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Образцы конфигурации
Больших экспериментальных и аналитических study24 был проведен в Университете Торонто, чтобы исследовать влияние на срез в широком усиленный членов конкретных объяснить членам геометрической детали (например, глубина и поддерживает), а также укрепление конфигурации (например, соотношение продольной укрепление и сдвига распределения подкреплением). В настоящем документе представлены результаты для трех крупных членов, содержащих гладкие, во главе сдвига узлов арматуры. Для этих членов, структура шарнирных укрепление в рамках плана и соответствующие показатели усиление сдвига являются основными переменными испытания.
Три образца из серии А.Ю., которые описаны на рис. 1 и в таблице 2, были построены в номинальном общая высота 467 мм (18,4 в). Размеры образца были выбраны, чтобы использовать поперечной арматуры стад размеров (12,7 мм [0,5 дюйма] диаметр), уже в промышленном производстве для штамповки сдвига приложений. Кроме того, члены размеры позволили достаточно больших стад интервал движения в каждом направлении, что несколько моделей подкрепление может быть изучено. Образцы были протестированы в соответствии три точки изгиба с центральной службы 2600 мм (102,4 дюйма), что дает диапазон сдвига к глубине отношение (/ д), 3,03. Образцы AY3 и AY4 были друг примерно в четыре раза ширина Ау2. Обратите внимание, что Шервуд и др. al.25 показали, что ширина члена не влияет на трение на провал, если армирования и нагрузки условия были схожи по всей ширине один конец охватывающей членов.
Все образцы использовали сдвига узлов усиление с шагом 200 мм (7,9 дюйма) по всей длине члена, давая С. 0.47d. Это расстояние было выбрано в пределах максимального расстояния пределах ACI 318-08 для кросс теме раздела ниже величины сдвига напряжения. Ау2 содержатся две ноги поперечной арматуры через свою 251 мм (9,9 дюйма) шириной. Соответствующее отношение усиление сдвига была призвана быть достаточным для достижения изгиб потенциала государств-членов на основе производителя? Фс заданными свойствами для продольной арматуры и экстраполяции ACI 318 изгиб положения высшего подкрепление сил. EC2 положение предсказал срез 68% выше, чем на изгиб потенциала, в то время как CSA A23.3-04 положений будет прогнозировать снижение способности сдвига, как изгиб усиливает напряжение, что делает этот член сдвига критической. Таким образом, Ау2 поможет в создании эффективности веб арматуры в члены с высокой продольной деформации арматуры. AY3 и AY4 были разработаны с использованием различных моделей ногу в план, который может быть рассмотрен практикующих инженеров.
AY4 использовать обычные решеткой ног, где общая конфигурация образца можно считать произвольной полосе взяты из гораздо более членов. AY3 включены шахматном расположении ноги плана, который будет предоставлять сравнительно небольших расстояниях максимум до ближайшего ногу, позволяющие значительно больше расстояния между соседними ноги измеряется в узкой полосе вдоль продольной оси элемента. В обоих случаях максимальное расстояние стремя ногу перпендикулярно службы был меньше, чем деревня, выявленных Лубелл др. al.4 как разумный предел для обеспечения надлежащей эффективности стремя. В связи с зигзагообразное, средний коэффициент усиление сдвига AY3 рассчитывается за план области с м.т. ACI 318-08, CSA A23.3-04, и все EC2 предсказал сдвига критической членов AY3 и AY4 ..
Приборы для каждого образца была предназначена для сбора нагрузки и деформации, ответ деформации арматуры и развития трещины. Вертикальное перемещение измерений по ширине членов были записаны с переменным линейных трансформаторов (LVDTs). Отклонение значения были исправлены измеренных пунктов, происходящих на опорах. Диагонально установлен в LVDTs? Gcross? Ч конфигурации на боковых гранях позволило измерения деформаций сдвига среднем на четверть пролета местах. Электрическое сопротивление тензодатчиков были размещены на продольных балок, арматуры и выбранного ноги у стремени midheight в каждом образце. Приложенной нагрузки, включая вес аппарата, была записана с Machine Head. Дополнительная информация приборов приведены в номер 24.
Материалы
Каждый образец использованы высокопрочные усиление изгиба в укрепление соотношение примерно I = 1%. Это подкрепление будет значительно выше, на штаммов на момент сбоя, чем традиционные североамериканские подкрепление с пределом текучести примерно ф = 400 МПа (60 KSI). Деформаций на каждом изгибе бар сформировал нить шаблона и 48 мм (1,9 дюйма) диаметр орехи способны развивать полную мощность панели были представлены на каждом конце и сделал плотно прилегают к базе железнодорожных последнее собрание усиление сдвига (см. к рис. 1). Кроме того, укрепление спираль изготовлены из D6 деформированной проволоки была оказана вокруг каждой гайки и на расстоянии приблизительно 200 мм (8 дюймов) в каждом пучке (спирали диаметром 60 х 25 мм [2,4 х 1 дюйм] высота), чтобы обеспечить некоторые заключения против раскола сил на якорных стоянках. Для Ау2, где продольных балок, достигнутой урожайности в середине пролета области во время разрушение при изгибе, в конце каждой части бара был удален из образца, а свойства материала были определены на основе тестирования, в котором четко текучести не наблюдается. 24 Напряжение испытания купона также были использованы для определения текучести из случайно выбранных образцов 15M арматурной используется в качестве верхней продольных балок, и запас D6 бар для spirals.24 свойства укрепление представлены в таблице 3 ..
Шпильки на сдвиг узлов укрепление состояло из двух длин стали во главе, которые свариваются чуть выше midheight общего собрания. Этот совместный требуется из-за имеющихся стандартных изготавливается длиной от поставщика. В верхней части каждой стойки были вспыхнул головы и нижняя часть была приварена к непрерывной ремешок, как показано на рис. 1. Номинальной шпилька диаметром 0,5 дюйма (12,7 мм), что дает стержень области 126 мм2 (0,195 in.2). Производителя поставляются дополнительные шпильки для проведения испытаний, состоящих из одной шпильки при краткое ремни. Ремень конца и вспыхнула голову были удалены, и четыре из них были испытаны шпильки напряженности в универсальной испытательной машине при перемещении контроля. Для всех купонных тесты, шпилька не удалось примерно 25 мм (1 дюйм) выше сварного соединения и показал значительное перетяжки в связи с отсутствием места. Нагрузка на машину перемещения головы указал значительное смещение пластичности после выхода (см. рис. 2). Электрическое сопротивление тензодатчиков установлен 37 мм (1,5 дюйма) выше и ниже сварного шва на один купон указал осевой жесткости до предела пропорциональности в Es = 200 ГПа (29 KSI).
Потому что четко текучести не было видно из экспериментальных данных на рис. 2, 0,2% был нейтрализован метод был использован для определения эффективного предела текучести. Средние результаты испытаний приведены в таблице 3 ..
Все А.Ю. образцы были отлиты из той же партии конкретных получены от местных бетона поставщика. Конкретные содержится 10 мм (3 / 8 дюйма) дробленая известняк крупного заполнителя и имел номинальной указанных силу 25 МПа (3,6 KSI). Образцы и компаньон 152 х 305 мм (6 х 12 дюймов) цилиндра были вылечены при влажной мешковиной и пластика для примерно 7 дней, а затем сохраняются в окружающей лабораторных условиях до начала испытаний, в возрасте от 91 до 104 дней. F'c? , приведенных в таблице 2 представляют собой средней численности цилиндров испытания в тот же день, так как образец.
Тестирование процедуры
Все тесты проводились с использованием 5400 кН (1200 койка) создание универсальной испытательной машине, где применяется сила управляется через ручное управление гидравлическими клапанами для загрузки поршня. Каждый образец был загружен в восемь с 10 нагрузки шагом к провалу. На каждом этапе нагрузки, нагрузка была снижена примерно на 10% за безопасность во время трещины были отмечены, измеренная с компаратора датчиков, и фотографировали. Время непрерывной записи от нагрузки, перемещения, а также укрепление штаммы были предоставлены в течение каждого испытания.
Экспериментальные результаты
Изгиб контролируемых образца: AY2.Figure 3 иллюстрирует прогиба от нагрузки для Ау2 отношения, которые включают высокий коэффициент усиление сдвига. Прочность крекинга ближайшем середине пролета был впервые обнаружен на нагрузку в 65 кН (14,6 кип), что соответствует 42,3 момент kN.m (31,2 lb.ft). Этот момент выше, чем значение Мкр от 35,2 kN.m (26,0 lb.ft), указанных в обоих МСА 318 и CSA A23.3 для использования в расчетах отклонения. Дополнительный изгиб трещины и расширение существующих трещин произошло повышения нагрузки. На уровне нагрузки 125 кН (28,1 кип), небольшое увеличение деформации были записаны с датчиков установленных на некоторые из шарнирных на укрепление midheight. Значительные диагональных трещин было видно на боковых гранях Ау2 после применяются машины нагрузки около 250 кН (56,2 KIPS), что соответствует секционные напряжение сдвига около 1,16 МПа (170 фунтов на квадратный дюйм). В при нагрузке 450 кН (101 койка), стремя тензодатчиков зарегистрировано более 1000 штаммов НМА. Shear штаммов определяли по изменению диагонального чтения LVDT по сравнению с размерами исходного вмещающих площади (см. рис.
4). Постепенный рост деформаций сдвига с увеличением нагрузки произошло после образования диагональные трещины и согласуется с наблюдаемым развития трещины. Shear укрепление тензометрических показания более 2000 И.А. нелинейного отклика были зарегистрированы до пиковую мощность, что свидетельствует о шарнирных укрепление дали. Изгибных потенциала Ау2 была достигнута в машину нагрузка 677 кН (152,2 кип), что соответствует отклонению примерно л/100. Средняя середине пролета деформации продольной арматуры на пике нагрузки 5187 мА. После измерения ширины трещин на этом этапе нагрузки, загрузка системы была скорректирована для обеспечения большего смещения в середине пролета, примерно до L/85. В течение этого плато в loaddeflection отношения (рис. 3), плоские диагональные трещины наблюдалось образование между Востоком поддержки и месте погрузки и местных дробления была определена в соответствии с пунктом загрузки. Наконец, крупные трещины на востоке крепления формируется, в результате чего нагрузка на падение и испытания были остановлены.
Обратите внимание, что LVDT был использован для измерения относительного скольжения между концом арматурного проката и восточной части образца. Чтение LVDT медленно увеличивалась от 0,0 до 0,26 мм (от 0 до 0,010 дюйма) на вершине изгиба потенциала, увеличился до 0,75 мм (0,030 дюйма) в конце изгиба плато, а затем очень быстро увеличился до 4,0 мм (0,157 дюйм), а нагрузка снизилась, что указывает на неспособность крепления произошло ..
Максимальная ширина диагональных трещин 0,4 мм (0,016 дюйма) были измерены при нагрузке 452 кН (102 койка), соответствующие 0.67Pmax. Максимальная ширина трещины изгиба 0,25 мм (0,010 дюйма) были измерены в месте погрузки на том же уровне нагрузки. Диагональ трещины шириной до 1,8 мм (0,07 дюйма) были измерены при отличном состоянии нагрузки. Трещины формы после завершения испытаний приведены в рис. 5. Выполнение Ау2 показывает, что веб укрепление, состоящее из шипов во главе сдвига может адекватно разместить большие деформации, связанные с пластичной изгибной отказов.
Shear-контролируемых образцов: AY3 и AY4-Рисунок 6 иллюстрирует прогиба от нагрузки "для AY3 и AY4, которые были схожи до формирования значительных диагональных трещин при нагрузках около 1050 кН (236 койка), что соответствует касательное напряжение от 1,22 МПа (175 фунтов на квадратный дюйм). Небольшая разница в крекинга нагрузки может быть объяснено выше прочности бетона в AY4 по сравнению с AY3. Обратите внимание, что диагональных трещин нагрузок AY3 и AY4 также аналогичные Ау2 если сделать поправку на соответствующую ширине образца. Касательное напряжение сдвига по сравнению с отношениями штамма AY3 и AY4 приведены на рис. 7. Горизонтального смещения AY3 и AY4 кривых на рис. 7 вводится потому, что кривые почти идентичны до напряжения сдвига примерно 1,29 МПа (190 фунтов на квадратный дюйм), где значительное диагональные трещины стали очевидны. На этом уровень стресса, сдвиговые деформации резко возрастает (рис. 7) и член отклонения увеличилось соответственно (рис. 6). Для AY3, примерно 20%-ное увеличение отклонения измерялся при этом.
Это могло быть результатом потери связи вдоль гладкие ноги усиление сдвига. Меньшие отклонения рост был найден AY4, где более близко расположенных шарнирных подкрепление поможет удержать трещины шириной. Следует отметить, что незначительное увеличение прогиба в диагональных трещин произошло за Ау2 (рис. 3), имели более высокий коэффициент поперечной арматуры. На диагональных трещин, так и AY3 AY4, штамм показания с датчиков на некоторых шарнирных укрепление быстро растет, в между 1500 и 2000
После диагональных трещин, нагрузка на прогиба в середине пролета отношения AY3 менее жесткие, чем для AY4 (рис. 6). Это объясняется мягкий напряжения сдвига к деформации сдвига, измеряемое по сравнению с AY3 AY4 (рис. 7) в результате сдвига ниже коэффициент усиления и соответствующих деформаций от трещины шириной от скольжения на поверхности трещины. В сопоставимых уровней напряжения, трещины шириной на боковых гранях AY3 были больше, чем для AY4. Пиковая нагрузка машины AY4 составила 13% выше, чем для AY3. Это объясняется высоким коэффициентом усиление сдвига. Оба экземпляра неудачу в сдвига, при пиковых нагрузках сопровождается "лопнул" звуки, которые, как считается, связанные с веб усиление разрушения. Стеррап ногу тензодатчиков измеряются штаммов превышает доходность деформации при отличном состоянии нагрузки для AY3 и AY4.24 LVDTs используемые для измерения деформаций сдвига стали неработающие после пика. LVDTs для измерения отклонения член продолжал действовать, и разрешается оценки postpeak реагирования в связи с глобальным деформаций.
В регионе postpeak рис. 6, каждый шаг вниз по возможности соответствовали дополнительных "лопнул". Нет приповерхностных Сети укреплению ноги видны лица крекинга появились нарушена, и переломы ног, как полагают, в глубине участка. Обратите внимание, что значительный глобальный остаточной емкости наблюдается после частичного выхода из строя. После падения потенциала, небольшое увеличение потенциала, иногда возможно. Образцы загрузки был остановлен на отклонение предела настройки тестового ..
Максимальная прочность на изгиб и диагональная ширина трещины на боковой поверхности AY3 были 0,2 и 0,05 мм (0,08 и 0,002 дюйма), соответственно, на нагрузки, соответствующей 0.62Pmax. На 0.96Pmax, максимальная прочность на изгиб и диагональные трещины шириной были 0,2 и 3,5 мм (0,08 и 0,14 дюйма), соответственно. Для AY4 на 0.61Pmax, максимальная прочность на изгиб и диагональные трещины шириной были 0,25 и 0,4 мм (0,01 дюйма и 0,016), соответственно, с увеличением до 0,4 и 2,0 мм (0,016 и 0,08 дюйма) в 0.93Pmax. Трещины в конфигурациях на боковых гранях AY3 AY4 и после проведения испытаний приводятся на рис. 8. Вертикальные трещины изгиба все хорошо коррелировали на место нижней ремень сдвига монтаж арматуры, которая распространилась на таком же расстоянии от края образца, независимо от стад месте (см. рис. 1). Наличие ремень рядом с боковой изгиб напряженности выступал в качестве инициатора изгиб трещины, тем самым повлиять на общую картину растрескивания. После завершения испытаний, четко были видны трещины на потолок образцов, которые коррелируют с краю ремень месте и на концах straps.24 Это были наиболее очевидны в ближайшей ремень, где изгиб сдвига трещин перехватили продольных балок.
Для обеспечения надлежащей деятельности в структуре, растрескивание наблюдается в тестах может быть нежелательным и размещения ремень у изгиба лицо сжатия члена могли бы быть рассмотрены. Gayed и Ghali14 описал метод использования двуглавого шпильки в гибкий держатель металлического листа. Гибкий держатель может смягчить некоторые растрескивания наблюдается, но изменить поддержку продольных балок и соответствующие действия дюбель достигнута ..
Сравнение с моделями
По измеренным свойства материала, предсказания членов производительности были получены для каждого из образцов. В целом, численность прогнозы по МСА 318, CSA A23.3, EC2, и r2k были консервативны, но измеренная прогибов превысил моделирования.
Отклонение
На основе построенных как член геометрии, предсказать нагрузку на прогиба в середине пролета отношений (табл. 1) были построены на рис. 3 и 6. Ранее дискуссии отметили, что модели почти идентичны для этого соотношение продольной арматуры. По прогнозам, показали примерно до 0.6Pmax, что соответствует оценке эквивалентной нагрузки службы (принятие всех факторов на сопротивление единства), где эти уравнения часто используются на практике. Принято считать, что средняя конкретные жесткость хорошо представлены codedefined жесткости Ес в этом состоянии. 3 и 6 показывают, что отклонения прогнозов только в хорошем согласии с результата теста примерно до 225 и 900 кН (50 и 200 кип) для Ау2 и AY3/AY4, соответственно. Это соответствует 33%, 56% и 49% от Pmax для Ау2, AY3 и AY4, соответственно. Эта область относится в первую очередь для трещин от изгиба действий. Как отмечалось ранее, некоторые диагональных трещин наблюдается при нагрузке около 125 и 925 кН (28,1 и 208 кип) для Ау2 и AY3/AY4, соответственно.
Значительные диагональных трещин произошло на 250 и 1050 кН (56,2 и 236 кип) для Ау2 AY3/AY4 и, соответственно, в это время больше (и увеличения) расхождение модели и испытания прогибов не наблюдалось. При нагрузке 0.60Pmax для Ау2, AY3 и AY4, измеренные прогибы были, соответственно, около 60%, 22% и 18% больше, чем модели прогнозов. Расхождение объясняется отсутствие учета сдвиговых деформаций в отклонении моделей. AY3 будет более значительным, чем деформации сдвига AY4 связано с уменьшением среднее касательное отношение арматуры и, как ожидается, увеличился отклонения на том же уровне нагрузки наблюдалось после значительного диагональных трещин (см. рис. 6). Код модели для эффективного изгибной жесткости, однако, не предполагала разница в странах-членах, поскольку отклонение членом геометрии и продольной подробнее укрепления были почти идентичны. Для кода модели, только кривизны, вытекающих из осевых градиентов деформации по сечению считаются привести к отклонению, а деформации сдвига игнорируются.
Кроме того, как ожидается, измеренных прогибов Ау2 имеют больший отход от модели код отклонения по стоимости 0.60Pmax, поскольку значительное диагональных трещин происходит в нижней доли Pmax по сравнению с AY3/AY4. Shear деформации носят более выраженный характер в качестве дополнительных диагональных трещин происходит, подтверждается постепенное расхождение модель прогноза по данным измерений при увеличении уровня нагрузки. Он также отметил, что использование указанных кодовым выражение для Мкр в прогиб моделей не учитывает потенциально снизилась крекинга моменты связаны со сдержанным shrinkage26-27 и соответствующей более низкой эффективной жесткости ..
Нагрузки отклонения отношения использованием r2k Были также определены и показаны на рис. 3 и 6. Потому что r2k непосредственно включает нелинейный отклик материала, прогибы до r2k предсказал пик нагрузки предоставляются. Модель r2k усовершенствовали прогнозы прогиба на рис. 3 по сравнению с кодом модели, в связи с рассмотрением деформации сдвига. Как показано на рис. 4, однако, недооценивать r2k деформации сдвига на более высоких нагрузок. Некоторые расхождения, как ожидается, потому что фактическая структура трещины, происходящих в LVDT-кросс инструментальной области могут отличаться от предположений в модели r2k отборные распределения на участке оцениваются. В целом, модель r2k остается несколько жестче, чем Ау2 результаты тестирования из-за этой разницы в сдвиговых деформаций и других факторов, в том числе крекинга модельных предположений, отметил ранее. Для AY3 и AY4, рис. 6 и 7 показывают, что модель r2k усовершенствовали корреляцию с измеренными прогибов по сравнению с кодом модели прогнозов, в том числе после diagonalcracking регионе.
R2k правильно предсказал немного мягче ответ на AY3 по сравнению с AY4 из-за деформации сдвига соответствующих воздействий (см. рис. 7). R2k не предсказать почти горизонтальный участок в касательное напряжение на деформацию сдвига отношения во время значительного растрескивания либо образца, но при условии хорошего общего соглашения сразу же после этого региона. В целом, модель r2k показали очень хорошее согласие между прогнозируемым и измеренных прогибов для AY3 и AY4 (рис. 6) ..
Создание прогнозов
Изгиб и сдвиг прогнозы потенциала Ау2 в зависимости от модели в таблице 1 приведены в таблице 4, и по сравнению с наблюдаемым изгиба важных результатов испытаний. ACI 318-08, CSA A23.3, и EC2 изгиб положений привело в подобных прогнозов изгибных потенциала, лишь с небольшими различиями в результате стресса блок параметров а и а. Максимальный результат теста примерно на 10% выше, чем прогнозы. ACI 318-08 положений сдвига указано ожидаемое срез приблизительно на 5% выше, чем соответствующие ACI изгиб прогнозирования и, следовательно, примерно на 4% ниже, разрушающей нагрузки. В соответствии с CSA A23.3-04 сдвига положения, которые учитывают влияние осевой деформации при аварии на обоих Vc и фермы угла сдвига нагрузки предсказал провал был 9% ниже, чем соответствующий изгиб прогнозирования. Результат теста, однако, превысил этот сдвига критической прогноз на 20%. Бенц и Collins23 Холт и др. al.28 отметил, что для получения максимальной простоты CSA A23.3-04 Уравнение в таблице 1, более консервативные результаты будут получены в случаях с более высокими значениями как.
Отметим, что аналогичные консерватизм не было в r2k модель, которая включает в себя различные упрощения к тому же основополагающие принципы, как MCFT CSA A23.3 модели. В целом, результаты свидетельствуют, что существующие модели могут обеспечить безопасное оценки потенциала для этой конфигурации усиление ..
AY3 и AY4 оба прогнозам, выставку сдвига критическое поведение в соответствии с четырьмя моделями в этом исследовании (табл. 5). Испытания до предсказал потенциала соотношение CSA A23.3 модель была выше, чем соотношение ACI 318 сдвига модели. Опять же, высокий консерватизм может привести часть от предполагаемого влияния между топором и Vc, при больших значениях топором в CSA A23.3 model.23, 28 EC2 испытания до предсказал потенциала отношения были похожи. В целом, потенциал можно было бы предсказать с помощью моделей, разработанных для укрепления традиционных укрепление веб-бар.
ВЫВОДЫ
Следующие выводы можно сделать из этого исследования по использованию во главе сдвига узлов арматуры для одностороннего сдвига:
1. Члены Совета высказали достаточно усиление сдвига в составе во главе собрания бар выдержал нагрузок и больших деформаций, связанных с пластичной изгибной поведения.
2. Возглавлял веб усиление может принести в пластичных образом, после диагональных трещин, что делает его пригодным для разработки подходов в соответствии с ACI 318-08, CSA A23.3-04, и EC2 сдвига положения.
3. Shear и изгиб модели потенциала рассматривается в данном исследовании приводятся консервативные оценки потенциала для оценки образцов, в котором содержится во главе поперечной арматуры и высокой прочности продольной арматуры.
4. Отклонения от образцов на эквивалентную нагрузку услуг была больше, чем ACI 318-08, CSA A23.3-04, и EC2 прогнозы из-за деформации сдвига после диагональных трещин. Помимо эквивалентной нагрузки услуг, измеряемая прогибов увеличилась более быстрыми темпами, для членов с более низким сдвиг соотношения подкрепления. Растрескивание бетона предположениях модель может также способствовали прогнозирования качества.
5. Сдвига узлов подкрепление в результате больших трещин в странах-членах потолков вблизи критической диагональные трещины на месте провала.
Авторы
Экспериментальных исследований описанных в этой статье было профинансировано естествознания и техники Научно-исследовательского совета Канады. В дар главе поперечной арматуры сборок Декон Канада благодарностью.
Ссылки
1. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-08) и Комментарии" Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2008, 473 с.
2. CSA, "Проектирование железобетонных конструкций (CAN / CSA A23.3-04)", Канадская ассоциация стандартов, Mississauga, ON, Канада, 2004.
3. AASHTO ", AASHTO LRFD мост проектной документации и комментарии", третье издание, Американская ассоциация государство шоссе должностных лиц транспорта, Вашингтон, DC, 2004, 1264 с.
4. Lubell, AS; Бенц, ЕС и Коллинз, М., "поперечной арматуры Расстояние в широкий Участники" ACI Структурные Journal, В. 106, № 2, март - апрель 2009, с. 205-214.
5. Еврокод 2, "Проектирование железобетонных конструкций-Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий (EN1992-1-1)," Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия, декабрь 2004, 225 с.
6. Гали, А., Дилгер, W., "Якорное двуглавыми Коты," Бетон International, V. 20, № 11, ноябрь 1998, с. 21-24.
7. Совместное ACI-ASCE Комитет 421, "Руководство по поперечной арматуры для плит (ACI 421.1R-08)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2008, 23 с.
8. Гали, А., Youakim, SA ", во главе Коты в бетоне: современное состояние", ACI Структурные Journal, В. 102, № 5, сентябрь-октябрь 2005, с. 657-667.
9. Томпсон, М. К.; Jirsa, JO, и Брин, JE, "Поведение и потенциал возглавляемой усиление", ACI Структурные Journal, В. 103, № 4, июль-август 2006, с. 522-530.
10. Есида, Ю. ", поперечной арматуры для больших, слегка Железобетонная Участники" тезис MASC, Департамент строительства, Университет Торонто, Toronto, ON, Канада, 2000, 150 с.
11. CSA, "Проектирование железобетонных конструкций (CAN / CSA A23.3-94)", Канадская ассоциация стандартов, Mississauga, ON, Канада, 1994.
12. Vecchio, FJ, и Коллинз, М., "Модифицированный сжатия теории поля для железобетонных элементов, подвергнутых сдвига", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 83, № 2, март-апрель 1986, с. 219-231.
13. J
14. Gayed, RB, и Гали, A., "Дважды Глава Коты, как поперечной арматуры в бетоне I-балки," Структурные ACI Journal, В. 101, № 4, июль-август 2004, с. 549-557.
15. Чжэн, L., "Shear Тесты по расследованию Стеррап Расстояние границам", MASC тезис, Департамент строительства, Университет Торонто, Toronto, ON, Канада, 1989, 161 с.
16. Монтелеоне В., "во главе с поперечной арматуры в Shell элементов при обратном циклического нагружения," Маска тезис, Департамент строительства, Университет Торонто, Toronto, ON, Канада, 1993, 245 с.
17. Бенц, ЕС, "Секционные расчету железобетонных Участники", кандидатская диссертация, Департамент строительства, Университет Торонто, Toronto, ON, Канада, 2000, 310 с.
18. Брэнсон, DE, деформации железобетонных конструкций, McGraw Hill, Toronto, ON, Канада, 1977, 546 с.
19. Бишофф, PH, "Переоценка отклонения прогноза для бетонных балок Усиленный стали и армированного волокном полимерные бары," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 131, № 5, 2005, с. 752-767.
20. Тан, J., и Lubell, AS, "Влияние продольной прочности Усиление в одну сторону плит Прогиб," Canadian Journal гражданского строительства, V. 35, 2008, с. 1076-1087.
21. Мачта, РФ, Дауд, M.; Rizkalla, SH и Зия П., "Прочность на изгиб Дизайн бетонных балок Усиленный высокопрочной стали бары," Структурные ACI Journal, V. 105, № 5, сентябрь - Октябрь 2008, с. 570-577.
22. Совместное ACI-ASCE Комитет 326 ", сдвиг и диагонали напряженность", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 59, № 1-3, 1962, с. 1-30, 277-344, 352-396 и.
23. Бенц, ЕС, и Коллинз, М., "Развитие 2004 Канадская ассоциация стандартов (CSA) A23.3 Shear Резервы на железобетонные," Canadian Journal строительства, В. 33, № 5, 2006, с. 521 - 534.
24. Lubell, AS ", сдвиг на рынке широкоформатной железобетонных Участники", диссертация, Университет Торонто, Toronto, ON, Канада, 2006, 455 с.
25. Шервуд, Е.; Lubell, AS; Бенц, ЕС и Коллинз, М., "Один-Way Прочность на сдвиг толстых плит и широкий Балки", ACI Структурные Journal, В. 103, № 6, ноябрь-декабрь 2006, с. 794-802.
26. Сканлон А., Мюррей, DW, "Практическая Расчет двусторонней плит прогибы," Бетон International, V. 4, № 11, ноябрь 1982, с. 43-50.
27. Гилберт И., "напряженность в ужесточения Слегка железобетонных плит," Журнал строительной техники, ASCE, В. 133, № 6, 2007, с. 899-903.
28. Холт Н.А., Шервуд, Е.; Бенц, ЕС и Коллинз, М., "Имеет ли использование FRP Укрепление Изменения в одну сторону Shear Поведение железобетонных плит"? Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 12, № 2, 2008, с. 125-133.
Входящие в состав МСА Адам С. Лубелл является профессором гражданского строительства в Университете Альберты, Эдмонтон, Альберта, Канада. Он получил докторскую степень в Университете Торонто, Toronto, ON, Канада. Он является членом комитетов МСА 440, армированных полимерных арматуры; 544, армированного волокном бетона, а также совместное ACI-ASCE Комитет 445, сдвига и кручения. Его научные интересы включают в себя разработку и реабилитации армированных и предварительно напряженных железобетонных конструкций и развитие структурных подробно руководящих принципов позволяет использовать высокопроизводительные материалов.
Входящие в состав МСА C. Эван Бенц является адъюнкт-профессор гражданского строительства в Университете Торонто. Он является членом комитета ACI 365, срок службы прогнозирования и совместной ACI-ASCE Комитет 445, сдвига и кручения. Его исследовательские интересы включают механики из железобетона, срок службы моделирования, а также создание практических инструментов, что передача железобетонных обследования инженерных сообщества.
Michael P. Коллинз, ВВСКИ, является профессор университета и Бахен-Таненбаум профессор гражданского строительства в Университете Торонто. Он является членом Совместного ACI-ASCE Комитет 445, сдвига и кручения. Его исследовательские интересы включают развитие рационального и последовательного сдвига спецификаций для структурных конкретных приложений.