Pushover Анализ Shear-критические рамки: Формулировка

Аналитические процедуры представлен для нелинейного анализа железобетонных конструкций каркас из балок, колонн, стен и сдвига в монотонной и пустяковое нагрузок. Процедуры, способной точно представлять сдвига механизмов, связанных с сочетании с прочность на изгиб и осевые поведения. Разработки, описанные здесь используется линейно-упругой алгоритмы анализа кадра в нелинейном режиме на основе несбалансированный подход силу. Строгие нелинейных секционного анализа конкретных членов сечения, с использованием распределенной нелинейности волокна модели, осуществляется на основе модели возмущенного поля напряжений. Предлагаемый метод отличается от существующих методов, что позволяет присущего и точной рассмотрение сдвиговых эффектов и существенные механизмы второго порядка в простой процесс моделирования подходящие для практического применения. Решения, касающиеся ожидаемого поведения и неспособность режима или при его выборе соответствующей опции анализа и значений параметров, либо дополнительные подтверждающие расчеты, такие как момент-осевой силы или поперечная сила сдвига ответы деформации, не требуется ..

Ключевые слова: луч колонке; волокна модели, конструкция рамы; монотонной; нелинейного анализа, пустяковое дело, железобетонные; модифицированной; сдвига.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Анализ и разработка процедур, которые были включены в современные правила проектирования как правило, требуют ограждающих конструкций для анализа линейных упруго и предназначен для пластичных и изгиб-критическое поведение. Хотя упругой анализ не может точно предсказать все аспекты структурного поведения, такие как перераспределение сил и деформаций полезной нагрузки, то они считаются достаточными, если структура предназначена для изгиба поведения. Есть множество аналитических инструментов, которые могут выполнить такой анализ и дизайн достаточно хорошо. В некоторых случаях, однако, это может оказаться необходимым проанализировать сдвига критической структуру, чтобы более точно предсказать его поведение. Такой анализ может потребоваться для оценки безопасности существующих структур, которые были построены 20 лет назад или ранее на основе практики, которые считаются недостаточно сегодня, поврежденных или поврежденных конструкций; точной оценки крупных атипичных или уникальных сооружений, исследование рациональных альтернатив в модифицированной структур требует реабилитации, а также судебно-медицинской экспертизы в случае разрушения конструкции.

Такой анализ можно выполнить с помощью процедур нелинейного анализа, который обычно требуется компьютер-приложений. Большинство доступных приложений для этой цели, однако, такие, как SAP2000 ® (CSI 2005), RUAUMOKO (Carr 2005) и водосточных 2DX (Prakash и др.. 1993), игнорировать сдвига механизмов по умолчанию. Если структура анализируемого на самом деле shearcritical, серьезно unconservative оценки как прочность и пластичность, как правило, получить. В отличие от изгиба критически важных структур, сдвиг критических структур неудачу в гораздо менее простить, хрупкий образом практически без предостережение, и поэтому рассмотрение этого сдвига поведение является необходимым условием безопасности и реалистичной оценки структурной производительности.

Некоторые имеющиеся средства компьютер для ограждающих конструкций, таких, как SAP2000, разрешить рассмотрение сдвига поведение с помощью автоматически генерируемых сдвига петли на основе простой формулы, однако, как правило, недостаточная информированность о применимости этих формул в рамках анализируются. В результате, совершенно не соответствуют действительности результаты для обеих прочность и пластичность прогнозы, как правило, достигается при использовании таких общих или неизвестных моделей поведения сдвига. С другой стороны, некоторые имеющиеся инструменты, такие как RUAUMOKO разрешить аналитик для определения сдвига поведение вручную через определяемые пользователями петли сдвига. Создание эту информацию, однако, требует экспертных знаний о сдвиге поведение конкретных и обычно занимает много времени и усилий, даже при использовании других компьютерных программ для расчета сдвига, что серьезно ограничивает использование таких процедур на практике. Кроме того, учитывая сдвига ли поведение или нет, аналитика, как правило, необходимо выбрать из списка моделей и вариантов подходящей для кадра анализируются.

Эти меры могут включать материал моделей, таких как конкретные растяжения или сжатия моделей ответ, или нелинейных параметров анализа, такие как перемещение больших или петель разгрузки методами. Выбор этих вариантов как правило, имеют значительное влияние на расчетные ответ, и может давать результаты анализа сомнительных, если не правильно выбран. Это еще больше ограничивает использование существующих инструментов практикующих инженеров-строителей, ..

Возьмем, к примеру, рамка образца проверены др. Дуонг и др. (2007) с участием один залив, два этажа, сдвига критической кадра. Кадр был испытан под монотонно возрастающей боковой нагрузки, приложенной к второго этажа пучка и два постоянных нагрузках колонна применяется для имитации эффектов осевой силой высшего истории. Для целей анализа, два компьютерных программ были использованы: SAP2000 и RUAUMOKO. И анализы проводились с использованием только параметры по умолчанию и моделей. Для моделирования петли, по умолчанию, и момент сдвига петли были использованы в SAP2000 модели, и петли по умолчанию момент, единственным возможным вариантом, были использованы в модели RUAUMOKO. Как видно на рис. 1, очень противоречивые и неточные прогнозы были получены как прочность и пластичность. SAP2000 недооценил силы на 70%, предсказывает разрушение при сдвиге; RUAUMOKO переоценить его на 25%, предсказывая разрушение при изгибе. Анализ RUAUMOKO не предусматривает каких-либо указаний на конечной перемещения; анализ, проведенный на поддержание предельной нагрузки на основе упруго-пластического шарнира поведения.

SAP2000, с другой стороны, предсказал ошибочным 4,0 мм (0,16 дюйма) неспособность перемещения. Фактическое перемещение неудачи в ходе испытания, как ожидается, лишь немногим более 44,8 мм (1,76 дюйма) достигается (Дуонг и др.. 2007). Более подробная информация об этих анализов предоставляются Guner (2008) ..

Это настоящее исследование касается разработки и проверки аналитический метод для нелинейного анализа каркасных структур связанных с особым упором на сдвига соответствующих механизмов. Рамочной программы анализа, VecTor5, основанные на предыдущей программе TEMPEST (Vecchio 1987; Веккьо и Коллинз 1988), была разработана для точного моделирования под монотонный характер и условия пустяковое нагрузки. Эта процедура отличается от других в его собственных и точной рассмотрение сдвиговых эффектов и существенные механизмы второго порядка в простой процесс моделирования, пригодные для использования в практике инженеров-строителей. Решения, касающиеся ожидаемого поведения и неспособность режима или выбора соответствующих значений для нескольких параметров и опций не требуется до анализа, равно как и дополнительные вспомогательные расчеты, такие как momentaxial силы, момента кривизны, или поперечная сила-деформация сдвига ответы креста разделах.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Хотя современные правила проектирования как правило, требуют ограждающих конструкций необходимо разрабатывать для пластичного поведения, ситуации нередко возникают в практике, когда сдвига связанных механизмы играют существенную роль. Имеющиеся в настоящее время аналитических инструментов либо игнорируют сдвига механизмов вообще использовать неясным или чрезмерно упрощенные формулировки, либо слишком сложным, требующим выбор множество вариантов анализа и ввода подтверждающие расчеты до анализа. Большинство безнадзорности деформации сдвига по умолчанию. Таким образом, усовершенствованный аналитический инструментарий, весьма необходимы. Это исследование описывает процедуру нелинейного анализа для плоских рам, что обеспечивает полную и точную оценку сдвига воздействие один, который не требует предвычислить взаимодействия ответов или отказов, ни выбор запутанной массива анализа вариантов и моделей материалов.

Общий обзор предлагаемых аналитических процедур

Аналитические процедуры, предложенной на основе общей нагрузки, итеративный, секущих разработке жесткости. Компьютерный расчет процедура состоит из двух взаимосвязанных анализов. Во-первых, линейно-упругой глобального анализа кадра с использованием классической жесткости основе разработки конечных элементов, осуществляется для получения членом деформаций. Использование расчетной деформации, нелинейная секционные анализы, чтобы определить секционные сил членов, на основе распределенной нелинейности волокна подхода. Различия между глобальными и секционных сил называются "неуравновешенных сил", которые добавляются к "совместимость восстановления сил" (то есть, виртуальные статические нагрузки), чтобы заставить членов деформаций в глобальный анализ кадра, чтобы они совпадали в нелинейной секционные анализа. Совместимость восстановить силы приложены к концам каждого участника в порядке, selfequilibrating. Глобальный анализ кадра и секционных анализы многократно, в результате чего дважды итерационной процедуры, пока все сходятся несбалансированной силы к нулю.

Во всех расчетах начальных превращается crosssectional области В и момент инерции Он используется совместно с модулем начальной касательной Юнга конкретные Et. Процедура позволяет проводить анализ кадров с необычными или сложными сечений в широком диапазоне статических и тепловых нагрузках. Нелинейные тепловых расчетов анализа были приняты от предшественника процедуры TEMPEST ..

Для анализа структуры с предлагаемым аналитической процедуры, глобальная модель структуры, необходимо сначала создать путем деления кадра элементов (то есть, балки, колонны, стены и сдвига) в число членов (то есть, сегменты). Все механические и термические силы, действующие на структуры, а также поддержка условий, должны быть определены, как показано на рис. 2. В отличие от сосредоточенных нелинейности элементов кадра с пластическими шарнирами, расположенных на каждом конце, рамка элементом предлагаемого на основе распределенной нелинейности волокна модель, в которой нелинейное поведение контролируется на каждого члена с использованием средних сил членов. Таким образом, разумно короткие члены должны быть использованы в модели адекватно охватить нелинейного поведения. Для достижения оптимальной точности, рекомендуемая длина члена в диапазоне от 50% от поперечного глубине разделе пучка и столбцов членов и 10% от поперечного глубине раздел для сдвига членов стены. Более подробное описание моделирования и анализа процесса осуществляется Guner и Vecchio (2008) и Guner (2008).

Слоистые (волокно) метод анализа используется для нелинейного анализа секционных, поэтому секционные модели каждого сечения, используемых в рамках модели должны быть созданы путем деления сечение на ряд конкретных слоев продольных армирующих слоев бар, напрягаемой продольной слоев стали. Секционные модели и свойств материалов, необходимых для ввода показаны на рис. 3, где f'c является конкретным сжатие; напряжений поперечной арматуры, соответственно, Эсти и Eshti "Молодой? фс и упрочнения модулей поперечной арматуры, соответственно; усиления или напрягаемой слоя стали и

В конце анализа, эта процедура обеспечивает достаточные вывод в полной мере описать поведение структуры, в том числе прогиба от нагрузки ответ, член деформаций и прогибов, бетона шириной трещин, усиление напряжения и деформации, недостающие части и участников (если таковые имеются) , и неспособность режима и отказа перемещения структуры. Postpeak ответ структуры также при условии, с помощью которых диссипации энергии и перемещения пластичности могут быть рассчитаны.

Основной анализ ШАГИ

1. Процедура начинается с добавления текущей совместимости восстановления сил фиксированной конца сил в связи с приложенной механической нагрузки. В первой итерации первого этапа нагрузки, совместимость восстановления сил принимается равным нулю.

2. Линейно-упругая рама анализ структуры с целью определения совместных перемещений, совместной реакции и конечный член-акций. Использование соответствующих факторов конце концов, средняя внутренних сил каждого члена (то есть, Nk, MK, и Vk) определяются. Геометрии структуры обновляться на основе совместного смещения вычисляются.

3. Осевые и поперечные деформации распределения по глубине каждого участника определяются.

4. Нелинейные секционные итераций анализ проводится для каждого члена для расчета секционных сил, то есть, нс А, мксек к, которые помогут уточнить К.

5. Неуравновешенных сил (то есть, различия между глобальными и секционных сил) рассчитываются для каждого члена. Эти неуравновешенных сил добавляется совместимость восстановления сил, которые должны применяться к структуре.

6. Указанные расчеты повторяются, пока все неуравновешенных сил стать нулевым или максимальное число итераций будет достигнут.

Чтобы проиллюстрировать концепцию неуравновешенных сил, реакция членов применяться момент млн в первые два итераций показано на рис. 4. Для Ма и кривизны OL1, рассчитанная по линейно-упругой глобального анализа кадра, нелинейное секционные момент рассчитывается как MN1 в первой итерации (стрелки 1 до 3 на рис. 4). Разница между Ма и MN1 является несбалансированным момент MU1, которая добавляется к совместимости восстановить силы (MR1 = 0 MU1), которые должны применяться к члену, как МL2 обладают = Ма MR1 найти MN2. Обратите внимание, как неуравновешенный момент (MU2 = Ma - MN2) снижает время восстановления совместимости сил (MR2 = MU1 MU2) увеличивается. Процедура продолжается таким образом до MN становится равным Ма.

Линейно-упругой GLOBAL FRAME АНАЛИЗ

Типичный член кадр показано на рис. 5, в отношении стран-ориентированной локальной системе координат, осями хт, ут, а мкм. Блок-схема с указанием основных этапов в глобальной процедуры анализа кадра представлены на рис. 6.

Shear алгоритм защиты

При анализе кадров, которые, как правило, моделируются соответственно оси размеры, опыт показывает, что D-регионов (то есть, "обеспокоен" регионах, где деформации распределения существенно нелинейных), также уязвимы к преждевременному сдвига неудач у сосредоточенных нагрузок, уголки, а также поддерживает . Таким образом, "сдвиг защиты" алгоритм был введен в предлагаемой процедуры приблизительно составляют повышенную прочность D-регионах. Этот алгоритм определяет первый суставов кадров (балки и узлы связи столбец), точка точки приложения нагрузки, а также поддержку. Затем он определяет все члены, которые попадают на расстоянии 0,7 Наконец, поперечных сил, действующих на тех членов уменьшаются, при расчете деформаций сдвига, для предотвращения преждевременных отказов. Более подробная информация об этой реализации предоставляются Guner (2008).

Shear совместимость деформации

Сдвиговых деформаций совместимость

... (1)

В уравнении. (1), определяется формулой. (2), и на это превращается площадь поперечного сечения. Сдвига коэффициент 1,15 области предполагается в формуле. (1) для общего сечения.

... (2)

В уравнении. (2), Ес начальной касательной модуля упругости бетона, и я это коэффициент Пуассона, который изначально предполагается, что 0,15.

Совместимость восстановления сил

Осевой, момент, и сдвига совместимость восстановить силы определяется для каждого кадра, член следующим

... (3)

... (4)

... (5)

В уравнении. (3) в (5), NRpre и MRpre являются осевые и совместимость момент восстановить силы по сравнению с предыдущим глобальной итерации анализа кадра, соответственно, монахиня и МУН являются несбалансированными осевой силы и изгибающего момента, соответственно; Это превращается момент инерции поперечного сечения и Lk это длина члена. Рассчитывается совместимость восстановить силы приложены к соответствующим членам, как это показано на рис. 7. Обратите внимание, что данный момент VR

Совместное перемещений, реакций, член конец-акции

Нагрузки вектор (р), состоящее из фиксированной конец сил из-за механических нагрузок применяется и совместимость восстановления сил, собран. Использование классической жесткости основе разработки конечных элементов структурной матрицы жесткости] K [создан и собран на основе методики, описанной в Уивер и Гир (1990). Совместные перемещения (и) Затем определяется на основе формулы. (6). Использование расчетной узловых перемещений, обновление узловых координат определяется, а также новые длины члена и направляющие косинусы вычисляются. Это обновление производится рассмотреть геометрической нелинейности. Поддержка реакции и конечный член-действий по отношению к оси элементарного, наконец, рассчитывается.

... (6)

Фиксированная конец сил из-за сопротивления дюбель

Дюбель сопротивление предоставляемый арматуры могут быть значительными в некоторых случаях, например, в балках или столбцы с низким процент поперечной арматуры. Дюбель действий учитывается для каждого члена путем введения сопротивления фиксированной конце моментов. Дюбель силу рассчитывается на жесткость часть перемещения дюбель силы дюбель формулировка, предложенная Он и Кван (2001). Подробная информация о данной реализации описаны в Guner (2008).

Конец факторов и средней силы членов

Конец факторы используются для среднего конце действия членов для определения одна средняя осевая сила, поперечная сила и изгибающий момент значение для каждого члена. Для учета возможной концентрации деформаций на один конкретный конец, конец с высшим действия, как правило, присвоен более высокий весовой в этом процессе усреднения. Таким образом, в конце факторов осевой силы и изгибающего момента, первоначально рассматривать как 0,5 для обоих концов, постепенно изменена на 0,75 и 0,25, в зависимости от деформации действуют сжимающие. Для трещины членов, в конце факторов изгибающий момент и осевое усилие всегда установлен в 0,75 и 0,25. Для усреднения поперечная сила, конец факторов 0,5 используются для всех участников.

Неуравновешенных сил

Неуравновешенных сил различия между государствами-членами сил рассчитывается путем глобального анализа кадра и результатами, полученными из анализа нелинейных секционные, а именно

... (7)

... (8)

... (9)

Конвергенция факторов

Конвергенция факторы необходимо в конце каждого кадра глобального анализа для определения достоверности результатов анализа и стоит ли переходить к следующему нагрузки и времени стадии. По умолчанию критерий базируется на взвешенных перемещений. Подробная информация о разработке можно найти в Guner (2008).

Разорванные укрепление

Все укрепления штаммов проверяются их штаммы разрыв определить бар переломов. Если бар разрушения встречается, ударение в этом баре принята равной нулю для всех последующих этапах нагрузки.

Shear неспособность проверить

В анализах сдвига критической структуры со значительной изгибной влияния, это может произойти, что после сдвига потенциала одного из членов достигается значительный неуравновешенных сил сдвига в наличии и в конце каждого этапа нагрузки, а не идеально равны нулю. Это явление тесно связано с максимальным количеством глобальных рамок анализа итераций разрешается потому, что указанная сходимость обычно не достигнуто до максимального числа итераций достигается в таких ситуациях. Чтобы справиться с этой аномалией, "сдвига проверить провал" был введен в аналитической процедурой, предложенной. Если существует несбалансированная сила сдвига на члена больше определенного процента действующего сдвига в силу в конце более чем один груз этапе, этот член умышленно не за счет сокращения ее момент инерции к нулю. Кадр, однако, могут по-прежнему нести нагрузку на условиях со стороны других членов. Этот процент был консервативным, отобранный для 25% на основе параметрического исследования.

Другие значения также могут быть использованы, поскольку увеличение несбалансированной силы сдвига достигнет определенный процент в течение ограниченного количества нагрузки этапов. Эта проверка была введена, чтобы обеспечить консервативные оценки после пика ductilities сдвига критической структур. Более подробная информация об этой реализации предоставляются Guner (2008) ..

НЕЛИНЕЙНЫЕ СЕКЦИОННЫЕ АНАЛИЗ

Секционные анализы, чтобы определить нелинейный отклик каждого сечения к установлению секционные деформаций. Использование слоистых (волокно) метод анализа, каждый бетона и стали слой анализируется индивидуально, исходя из модели возмущенного поля напряжений (DSFM) (Vecchio 2000), хотя и секционных совместимости и секционных условия равновесия выполняются в целом. Основным требованием секционные совместимость насильственных том, что "самолет сечения остаются плоскими", который позволяет рассчитывать продольной деформации в каждом слое бетона, друга и напрягаемой слоя стали в зависимости от верхней и нижней штаммов волокна, как показано на рис . 8. Исходя из этого, осевых деформаций в middepths членов рассчитывается как это определено в формуле. (10). Кривизны членов рассчитываются два поворота целью (11).

... (10)

... (11)

... (12)

... (13)

Кроме того, предполагается, что продольной деформации в каждом слое единым и равным для штаммов в центре слоя, как показано на рис. 8. Секционные требования включают равновесия баланса осевое усилие, поперечной силы и изгибающего момента, которые рассчитаны на глобальный анализ кадра.

Зажима напряжений в поперечном направлении принимается равной нулю на секционных расчетов. Известно, однако, что высокие поперечные напряжения присутствуют в тех местах, где нагрузка представил или там, где поддержка присутствует. Эти напряжения локально увеличить численность членов, что требует анализа секционных которые будут исполняться на расстоянии от нагрузки или поддержки, в противном случае производить слишком консервативными прогнозами. В аналитической процедурой, предложенной это явление примерно приходится на "сдвига алгоритм защиты", как описано выше.

Что касается рассмотрения сдвига, Есть два различных подходов: касательных напряжений основе анализа на основе равномерного распределения потока сдвигов и деформаций сдвига основе анализа на основе либо форме или параболического распределения деформаций сдвига. По умолчанию, деформаций сдвига основе анализа параболического распределения, как показано на рис. 8, выбирается из-за своей способности продолжать анализ в пост-пик режим (необходимо для пластичности предсказания) и его быстро и численно стабильное исполнение. Это подход, принятый в формулировках следовать; см. Guner (2008) для описания и другие подходы.

Расчет соотношения продольной арматуры для секционных расчетов

При применении DSFM на секционных анализ, измазанные укрепление отношений должны быть определены для каждого конкретного слоя для формирования композитного материала матрицы жесткости, следовательно, усиливая или продольной напрягаемой панели слоев определяются для каждого сечения должен быть смазывается конкретных слоев. Для этого бар слоев считаются смазывается в притоке области в 7,5 раза бар диаметров по обе стороны решетки, как это предложил КСР-ФИП (1990). В результате армирования используется в секционных анализа при анализе связанных слой бетона.

расстояний Средняя трещины

Разумную оценку среднее расстояние трещины, необходимых для расчетов трещины скольжения. В аналитической процедуры предлагается переменная трещины расстояние формулировка взята из Коллинз и Митчелл (1991). В отличие от постоянного расстояния трещины, трещины переменной расстояние модель учитывает тот факт, что трещина расстояние становится больше по мере удаления от усиления увеличивается. В результате, каждый слой бетона может иметь различные расстояния трещины в продольном и поперечном направлениях на основе количества арматуры и конфигурации. Расчет детали их реализации можно найти в Guner (2008).

Shear-деформированного слоя основанный анализ

Цель деформаций сдвига основе анализа слоя для расчета продольной

Рассмотрим один конкретный слой, который имеет определенный процент от продольной и поперечной арматуры (например, рис. 8, теневой слой). Для расчета основных штаммов в этом слое, Любое значение может быть принято для Чистая ссудная штаммов, Соответствующих главных напряжений, FC1 и FC2, рассчитываются на основе учредительного отношения DSFM.

Конкретный материал секущих модулей затем рассчитываются на основе рис. 9 (а) следующим образом

... (14)

... (15)

... (16)

На рис. 9 (а), из-за циклического нагружения и ущерба, а также с

Как считает DSFM железобетонных как ортотропного материала в основных направлениях стресса, необходимо сформулировать конкретные жесткость материала матрицы [DC]?? по отношению к тем направлениям, как следует

... (17)

Конкретные жесткость материала матрицы может быть преобразована в глобальной оси следующим

... (18)

... (19)

Укрепление секущих модулей рассчитываются на рис. 9 (б) следующим образом

... (20)

... (21)

На рис. 9 (б), уступая, а фс является укрепление стресс рассчитывается по формуле. (35) к (38).

Поскольку усиление компоненты лежат в двух ортогональных направлениях глобальной оси х и у, усиление жесткости матрицы становится, как показано, как следует

... (22)

В результате композитный материал матрицы жесткости рассчитывается как

... (23)

Уровень напряжения может быть найдена как

... (24)

В уравнении. (24), и [D] матрицы и [ 9.

... (25)

... (26)

... (27)

Уровень напряжения может быть рассчитана следующим образом

... (28)

Воспользовавшись предположение, что нет зажима напряжения в поперечном направлении, уравнение. (28) можно разложить

... (29)

Это предположение позволяет вычислить общая деформация в поперечном направлении, которое является основным неизвестной процедуры.

... (30)

Использование расчетной величины достигается (100 итераций по умолчанию). По завершении этих расчетов, требуемых значений напряжения рассчитываются следующим образом

... (31)

... (32)

Усиление ответа

Усиление реагирования должны быть наложены на конкретный ответ получить результирующее нелинейных секционные сил, которые требуют определения чистой деформации арматуры. В самом общем случае, общей деформации продольной арматуры компенсированы штаммов В результате деформации становится

... (33)

Общей деформации 8. В этом расчете деформации значения, соответствующие центре бар считаются.

Что касается поперечной арматуры, общая деформация

... (34)

В уравнении. (34), индекс г относится к конкретным числом слое поперечной арматуры смазывается в конкретных слоев

После определения чистых штаммов для укрепления компонентов, усиление реакции, как в продольном (х) или поперечной (у) направления на сжатие или растяжение, рассчитывается путем трилинейной отношения, как показано на рис. 10, с соответствующими напряжения определяются следующим образом

... (35)

... (36)

... (37)

... (38)

В уравнении. (35) к (38), Ф. является стресс, ф является предел текучести, фу предельное напряжение, является конечной деформации арматуры.

Местные расчетов трещины

С учетом местных условий трещины является важнейшим компонентом процедуры. Эти расчеты, чтобы убедиться, что в среднем конкретные напряжения могут быть переданы через трещины на резервные мощности подкрепления. Кроме того, касательные напряжения VCI, разработанных на трещины интерфейс рассчитываются для каждого конкретного слоя, чтобы определить величину сдвига скольжение по поверхности трещины. Расчеты местных трещины выполняются в рамках каждой итерации секционного анализа для каждого конкретного слоя, используя формулировки DSFM как описано Vecchio (2000). Подробное описание адаптации в алгоритм анализа кадра осуществляется Guner (2008).

Результирующая сил членов секционных

После определения и бетона и арматуры ответов, результирующая сил секционные получаются суперпозиции, как показано ниже, где NCL это общее число конкретных слоев и НСЛ это общее количество укрепления и напрягаемой стальной слоев.

... (39)

... (40)

... (41)

Рассчитанных силы вернулись к глобальной алгоритм анализа кадра, где они проверили с членом силы получили от глобального анализа определить рамки неуравновешенных сил. Цель глобального анализа кадра свести все неуравновешенных сил к нулю прежде чем переходить к новой нагрузки и времени стадии.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Бетонные растяжения (эффект Пуассона)

При двухосном напряженном состоянии, это общие предположить, что эффекты Пуассона пренебрежимо малы для трещины бетона. Если бетон без трещин или если напряжение растяжения в треснувшем конкретных является относительно небольшим, однако, бокового расширения бетонов обусловлено эффектами Пуассона могут составлять значительную часть от общего штаммы, требующие эти эффекты должны быть приняты во внимание. Из-за внутренних микрорастрескивания, коэффициент Пуассона возрастает по мере увеличения действующих сжимающих напряжений, что приводит конкретные расширения ускоряться. При ограниченном поперечных или вне плоскости армирования, боковых результатов расширения в пассивном ограничиваясь подчеркивает, что значительно улучшает прочность и пластичность железобетонных при сжатии. Это явление учитывается в секционных анализ предлагаемой процедуры, конкретные упругого смещения штаммов (1969). Подробная информация об этих расчетов предоставляются Guner (2008).

Бетонные prestrains

Бетонные prestrains, таких, как сокращение штаммов Эти prestrains рассматриваются в качестве упругих конкретные смещения (то есть,

Вне плоскости (заключения) укрепление

Боковое расширение причины пассивного удерживающего давление в поперечном и вне плоскости укрепления, которые могут значительно повысить прочность и пластичность бетона. В аналитической процедурой, предложенной напряжение в поперечной арматуры из-за бокового расширения своей сути учитывать при использовании конкретных упругого смещения штаммов, как это сформулировано ранее. Напряжения в вне плоскости укрепления рассчитываются отдельно в секционных анализов. Расчетное напряжение ограничиваясь учитывается для повышения бетона на сжатие ответа, как описано в Guner (2008).

РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ

Хотя современные правила проектирования как правило, требуют железобетонных конструкций необходимо разрабатывать для пластичных и изгиб-критического поведения, ситуации нередко возникают в практике, когда сдвига связанных механизмы играют важную роль в структурной ответ. Упущение сдвиговых эффектов для таких структур обычно приводит к серьезным и небезопасным unconservative расчета прочности и пластичности. Большинство имеющихся средств, однако, либо игнорируют сдвига механизмов вообще использовать неясным или чрезмерно упрощенные формулировки, или требует сложных предвычислить сдвига петли свойств при помощи отдельных программ, а также выбор множество вариантов анализа и значений параметров.

Компьютерные аналитические процедуры, VecTor5, был разработан для нелинейного анализа каркасных связанные структуры, состоящие из балки, колонны, и поперечных стен, под монотонный характер и пустяковое нагрузок. На основании модели возмущенного поля напряжений (DSFM), то процедура способна захватывать сдвиговые эффекты, связанные в сочетании с прочность на изгиб и осевые поведения. Предлагаемая процедура основана на двух взаимосвязанных анализа, с помощью итерационной общей нагрузки, секущих разработке жесткости. Классической жесткости основе линейно-упругая рама анализ проводится в качестве основных рамок процедуры. Строгие секционного анализа конкретных членов сечения, то приняты, на основе модели распределенных нелинейности волокна и определяющих соотношениях DSFM. Расчетные ответы, то насильственных с использованием несбалансированный подход силы, где неуравновешенных сил сводятся к нулю в итерационный процесс. Данная процедура позволяет для анализа кадров с необычными или сложными сечений при большом диапазоне статические и тепловые нагрузки.

Процедура рассмотрения способных существенное влияние secondorder таких как материал и геометрические нелинейности, времени и температуры воздействия, связанные, мембранного действия, нелинейная деградация бетона и арматуры при повышенных температурах, размягчение конкретные сжатие, растяжение и жесткости напряженности размягчения, сдвиг скольжения по трещины поверхностей, нелинейных конкретные расширения, размерных эффектов, предыдущие истории загрузки, эффекты скольжения искажений на элемент совместимости отношений, конкретные prestrains и действия усиление штифта. Кроме того, новые или усовершенствованные формулировки могут быть приняты, поскольку они становятся доступными. Однако в настоящее время порядок не учитывает укрепление связей скольжения и сжатия бар выпучивания механизмов. Кроме того, как это характерно в рамке анализа такого рода процедуре используется осевой размеры сечений вместе с застывших совместных членов зоны панели. Таким образом, отказов, связанных зоны пучка колонке панели не могут быть захвачены в плен. Нелинейные уравнения типа член должен быть разработан для пучка колонки соединений для дальнейшего улучшения возможностей предлагаемой процедуры.

Преимущество предложенного метода перед другими является его неотъемлемым и точной рассмотрения сдвига механизмов, связанных в простой процесс моделирования подходящие для практического применения. В отличие от других методов решения, касающиеся ожидаемого поведения и сбоев, или выбор соответствующей опции анализа и значений параметров, не требуется в процессе моделирования до анализа, равно как и дополнительные расчеты, например, момент-осевое усилие, момент- кривизны, или поперечная сила-деформация сдвига ответы сечений. Кроме того, процедура демонстрирует превосходную сходимости и числовые характеристики устойчивости, требующие мало времени расчета, как показано на сопроводительный документ (Guner и Vecchio 2010) путем проверки и прикладных исследованиях.

Ссылки

Карр, AJ, 2005, "Руководство пользователя для 2-мерных Версия Ruaumoko2D", Департамент строительства, библиотека программ для ЭВМ, Университет Кентербери, Крайстчерч, Новая Зеландия, 87 с.

КСР-FIP, 1990, "Модель Код для железобетонных конструкций," Разработка кодекса, комитет Евро-International-дю-Beton, 437 с.

Коллинз, член парламента, и Митчелл Д., 1991, предварительно напряженных железобетонных конструкций, борьбе с публикации, Канада, 766 с.

A23.3 CSA, 2004, Проектирование железобетонных конструкций, Канадская ассоциация стандартов, Mississauga, ON, Канада, 214 с.

CSI, 2005, "Анализ Справочное руководство по SAP2000 ®, ETABS ® и SAFE (TM)," Компьютеры и сооружений, Inc, Беркли, Калифорния, 415 с.

Дуонг, кВ; Шейх, SA, а также Vecchio, FJ, 2007, "Сейсмическая Поведение Shear-критических железобетонный каркас: экспериментальное исследование", ACI Структурные Journal, В. 104, № 3, май-июнь, с. 304 - 313.

356 ФЕМА, 2000 ", Prestandard и комментарии для сейсмических реабилитации зданий и сооружений", Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям, ноябрь, Вашингтон, округ Колумбия, 518 с.

Guner, S., 2008, "Показатели оценки Shear-критических железобетонных плоских рам", кандидатская диссертация, Департамент строительства, Университет Торонто, Toronto, ON, Канада, 429 с. (Http:// <A HREF = "http://www.civ.utoronto.ca/vector/" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW"> www.civ.utoronto.ca/vector/ </ A>) (доступ 10 октября 2009) .

Guner, S., и Vecchio, FJ, 2008, "Руководство Пользователя VecTor5" (http:// <A HREF = "http://www.civ.utoronto.ca/vector/" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW"> www.civ.utoronto.ca/vector/ </ A>) (доступ 10 октября 2009).

Guner, S., и Vecchio, FJ, 2010 ", Pushover Анализ Shear-критические рамки: проверка и применение", ACI Структурные Journal, В. 107, № 1, январь-февраль, с. 72-81.

Он, XG, и Кван, AKH, 2001, "Моделирование Дюбель действий арматуры для конечных элементов железобетонных конструкций," Компьютеры и сооружений, В. 79, № 6, с. 595-604.

IBC, 2006, "Международный кодекс Строительство", Международный совет по строительным нормам, 679 с.

Купфер, H.; Hilsdorf, HK и Руш, H., 1969, "Поведение бетона при двухосном стресс", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 66, № 8, август, с. 656-666.

Пракаш, V.; Пауэлл, GH и Кэмпбелл, SD, 1993, "Drain-2DX базы Описание программы и руководство пользователя: Версия 1,10", UCB/SEMM- 1993/17, Департамент строительства, Калифорнийский университет в Беркли, CA, 97 с.

Vecchio, FJ, 1987, "Нелинейная Анализ железобетонных конструкций, подвергнутых термической и механической нагрузки", ACI Структурные Journal, В. 84, № 6, ноябрь-декабрь, с. 492-501.

Vecchio, FJ, 2000, "Disturbed модели напряженного железобетона: Формулировка" Журнал строительной техники, ASCE, В. 126, № 9, с. 1070-1077.

Vecchio, FJ, и Коллинз, М., 1988, "Прогнозирование Ответ железобетонных балок, сдвига с использованием модифицированных Теория сжатия поле" ACI Структурные Journal, В. 85, № 3, май-июнь, с. 258-268 .

Уивер У., и Гир, JM, 1990, Матрикс Анализ структуры подставил, третье издание, ИЛ Рейнгольд, Нью-Йорк, 546 с.

Входящие в состав МСА Serhan Guner является структурным конструктором Моррисон Хершфилд Limited, Toronto, ON, Канада. Он получил докторскую степень в 2008 году из Университета Торонто, Toronto, ON, Канада. Его исследовательские интересы включают нелинейного анализа и оценки эффективности железобетонных конструкций, сдвиг эффекты в железобетонных и структурной динамики и сейсмического отклика.

Фрэнк Дж. Vecchio, ВВСКИ, является профессор гражданского строительства в Университете Торонто. Он является членом Совместного ACI-441 ASCE комитетов, железобетонные колонны, и 447, анализа методом конечных элементов железобетонных конструкций. Он получил 1998 ACI структурных исследований и премии 1999 ACI зданий и сооружений Award. Его исследовательские интересы включают расширенный учредительных моделирования и анализа железобетона, оценка и восстановление структур и реагирования в экстремальных условиях нагрузки.