Укрепление бетонных плит для штамповки Shear с углеродного волокна армированной полимерной слоистый пластик
Эта статья описывает инновационный подход для укрепления железобетонных плит на сдвиг с углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика) ламинатов. Процесса, аналогичного шить используется для модифицированной бетонные плиты со слоем армированного полимера (FRP) нитей. Экспериментальное исследование в настоящем докладе было проведено 28 квадратных изотропной двусторонней плиты образцов, имитирующей условия в непосредственной близости от внутренней квадратных столбца в непрерывной плоской структурой пластины. Такие параметры, как прочность бетона, изгиб потенциала и сдвига схема армирования были расследованы, и применимости существующих CSA A23.3-04 и ACI 318-05 стандартных спецификаций для штамповки сопротивления сдвигу были рассмотрены. Результаты испытаний показывают, что заметное увеличение потенциала пробивая сдвига и пластичности (старше 80 лет и 700% соответственно), может быть достигнуто с углепластика модернизации плит.
Ключевые слова: плоские пластины, удары сдвига; поперечной арматуры; плиты.
(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Восстановление и укрепление конструктивных элементов с композитных материалов, таких как углерод, стекла, кевлара и арамидного волокна армированных полимеров (FRPS), в последнее время получили большое внимание. Сокращение материальных затрат, связанных с экономией труда, присущих его легкий и сравнительно простой монтаж, высокая прочность на разрыв, низкой релаксации, а иммунитета к коррозии, сделали FRP привлекательную альтернативу для традиционных методов модернизации. Применение в полевых условиях в течение последних лет показали отличную производительность и долговечность FRP-модернизированная structures.1
Исследования в области применения внешних связанных FRPS укрепить бетонными плитами были сосредоточены на повышении потенциала изгиб. Существует также возможность FRP ламинаты для улучшения срез из железобетонных плит. Shear сбои происходят внезапно и без предупреждения, могут иметь катастрофические последствия, особенно в сейсмических зонах. Уклонение от такой отказ имеет первостепенное значение, а также выгоды от укрепления существующей плит на сдвиг, либо в целях расширения возможностей и структурных изменений или из-за износа и старения или ошибки в конструкции, большие.
В данной работе по ряду тестов, проведенных для оценки способности из углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика) ламинаты для увеличения двустороннего сдвига потенциала существующих железобетонных slabs.2, 3 в серии летчик-испытатель, три плиты образцы модернизированных с углепластика были испытаны в 2000 году и по сравнению с контрольной specimen.2 На основании этих результатов, было начато осуществление программы, в которых 28 квадратных изотропных двусторонней плиты образцов, опертой на все четыре стороны, были подвергнуты концентрических монотонно возрастающей нагрузки до failure.3 Двадцать четыре из этих плит образцы содержали углепластика ламинат поперечной арматуры. Плиты были разработаны на неудачу при сдвиге до изгиба, чтобы сдвига вклад силы углепластика ламинаты могут быть измерены. Пилотные испытания на трех образцах армированных плит на сдвиг найдено значительное увеличение концентрических потенциал сдвига штамповки и ductility.2 Эта статья подтверждает потенциал углепластика ламинаты на укрепление существующих бетонных плит на сдвиг; расширяет влияние переменных, таких как прочность бетона, изгиб потенциала, и сдвига схема армирования по перфорации сдвига поведения, а также исследует применимости существующих CSA23.3-044 и МСА 318-055 стандартных спецификаций для штамповки сопротивления сдвигу ..
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Это исследование исследует инновационная идея для повышения двустороннего сдвига прочность бетона плит с FRP. FRP подкрепление приводится в отверстия, перпендикулярные к плоскости плиты таким образом, что эквивалентно шить плиты. Конфигурация отверстий зависит эффективность армирования повышения эффективности работы модернизированных плиты. Хотя процедура была проверена на модернизации существующих плит, результаты в равной мере применимы к новым структурам. За исключением огнестойкости, процедура, предложенная в настоящем документе, считается технически лучше, проще в реализации, и производит более прочные структуры, чем традиционные методы укрепления.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОТВЕТ
Концентрические пробивая срез без поперечной арматуры
Перфорация разрушение при сдвиге характеризуется плиты трещиноватости по плоскостям, которые выходят из колонки перекрытия интерфейс на сжатом поверхности плиты по толщине плиты в наклонном направлении от колонны. Для квадратных колонн, отсутствие перфорации сдвига имеет вид усеченного пирамиды (рис. 1).
Большинство исследований по прочности на сдвиг плит занимался вопросом разработки эмпирических формул, основанных на номинальное напряжение сдвига resistance.6 Номинальное напряжение сдвига определяется путем деления поперечной силы по площади предполагается критической секции некотором расстоянии от колонны по периметру. CSA и МСА standards4, 5 предположить плоскости сдвига непринятие мер по угол наклона 45 градусов от поверхности плиты и предложить использование критических периметру разделе половины эффективной толщине пластины из колонки периферии (рис. 2). Глубине критического сечения принимается в качестве эффективной толщине пластины.
В отсутствие несбалансированным момент, напряжение сдвига из-за нагрузки учитываются V ^ е ^ к югу рассчитывается как
V ^ к югу е = V ^ ^ к югу е / (Ь к югу о ^ г) (1)
где V ^ е ^ к югу является поперечной силы из-за учитываться нагрузки, г эффективная толщина плиты на сдвиг, и б ^ о ^ к югу периметр сдвига критической секции D / 2 от колонны периферии. В соответствии со стандартом МСА, 5 номинальной прочности на сдвиг для критического среза D / 2 от колонны периферии вычисляется по формуле маленький. (2) к (4)
... (2)
... (3)
... (4)
где S ^ является неограниченный конкретные прочность на сжатие. CSA standards'4 формулировка совпадает с вышеупомянутым, за исключением завышенных коэффициентов для компенсации строгие существенного снижения факторов, происходящих из колонки design.7 же относится и к формуле. (7) через (11) ниже. Уравнение (4) регулирует для образцов, испытанных в данной работе. Таким образом, концентрических нагрузки, необходимой на провал плиту образцов без поперечной арматуры пробивая в shear4, 5,
... (5)
Концентрические пробивая срез с поперечной арматуры
CSA и МСА standards4, 5 разрешить использование закрытой стремена или вертикального сдвига, как шпильки поперечной арматуры, которые расположены перед заливкой и, как правило, расположенные вдоль периметра, что параллельно колонке периферии (рис. 3). Подкрепления из этих типов также способствовать сдвигу ограничиваясь конкретными и облегчения распределения касательных напряжений в направлении наружу без трещин бетона. Предполагается, что углепластика ламинаты могут быть применены к существующим плит в вертикальных скважин, пробуренных по толщине плиты вокруг колонны. Отверстия могут быть организованы в серию периметров смещение столбца, аналогично сдвигу стержень арматуры. В новой плиты, арматура FRP могут быть предоставлены в аналогичной конфигурации до или после заливки.
Бетонные плиты армированные со сдвигом шипы могут не при сдвиге пределами или в пределах сдвига армированных зоны. Неудачи могут произойти в зоне усиленного когда совокупные силы сдвига арматуры и бетона меньше, чем сила, необходимая на провал плиту в сдвига вне зоны усиленного или при поперечной арматуры, не в полной мере распространения поперечных сил. Чтобы обеспечить адекватное распределение поперечных сил, Объединенного ACI-ASCE Комитет 4218 и CSA Standard4 определить формулой. (6) через (8) для определения расстояния сдвига стержень арматуры.
с ^ о ^ к югу
... (7)
... (8)
В уравнении. (6) через (8), с [под] [о / к югу] расстояние между периферии колонны и первой концентрические линии сдвига шпильки параллельно колонке с периферии и является интервал между последовательными периметров сдвига шпильки (рис. . 2). Кроме того, ACI document8 рекомендует сдвига шпильки быть расположены в углах колонки, в линию с колонкой лицо (рис. 3), а расстояние между шипами сдвига в направлении, параллельном столбце лицо быть не менее 2D ( Рис. 2). По этой программе исследований, несколько касательных укрепления механизмов были исследованы. Чрезмерное количество поперечной арматуры, были применены к плите образцов в попытке избежать сбоев в сдвига армированных зоны. Стандартный CSA и МСА документ, 4,8 Однако, как наложить ограничение на совокупный номинальное сопротивление напряжение сдвига конкретные V [под] [с / к югу] и сдвига V укрепление [под] [с / к югу] для критической В разделе D / 2 от колонны периферии для защиты от диагональной дробления бетона. Для сдвига во главе стада подкрепления.
... (9)
Сдвиговой прочности бетона в критической секции меняется с расстоянием от колонны. Заключения индуцированных трехосного напряженного состояния в окрестности колонке уменьшается с увеличением расстояния от колонки, что приводит к потере прочности на сдвиг. В целом, в непосредственной близости от колонны, сжимающие трехосных государство существует и в какой-то большем расстоянии трехосного сжатия состояние рассеивается в одноосном сжатии государства. CSA и МСА standards4, 5 указать номинальной прочности на сдвиг на расстоянии D / 2 от внешнего периметра поперечной арматуры
... (10)
Если предположить, адекватной лишения свободы по сдвига арматуры, конечной концентрических нагрузки, необходимой на провал плиту образцов в пробивая сдвига, таким образом,
... (11)
где Ь периметру критического сечения д / 2 от внешнего периметра поперечной арматуры (рис. 2 и 4).
Прочность потенциала
Изгибных потенциала квадратных изотропных двусторонней плиты, опертой на все четыре стороны и подвергнут концентрических квадратных нагрузки, можно оценить доходность линии Йохансена теории 9
... (12)
где L длина поддерживаемых плиты, С боковой загрузкой длине пластины, и т ^ г ^ к югу является изгиб потенциала плиты на единицу ширины определяется
... (13)
где РГР; в, г, и ^ ^ у югу это соотношение изгиба арматуры, глубина и предел текучести, соответственно. Уравнение (12) соответствует распада механизма, в котором дает плиты и делится на расквартированных круговой вентиляторов, идущих из уголков квадратные колонны. Для образцов в данной работе, L и С 1,35 м (53 дюйма) и 200 мм (8 дюймов), соответственно (рис. 5).
Экспериментальная программа
Испытательные образцы
Все образцы имели плиты одинаковыми внешними размерами и содержал 15 или M (0,31 in.2 области) или 20 M (0,465 in.2 область) изгиб баров подкрепления. Эффективной глубиной 120 мм (4,75 дюйма) в обоих видах изгиба арматуры (рис. 5). Плиты были брошены с обычного бетона плотности в четыре отдельных партий, в результате чего четыре различных конкретных преимуществ. Каждая серия состояла из нескольких образцов литой плиты с одной из четырех моделей 25 мм (1 дюйм) диаметр отверстия на рис. 4. Дырок позднее были использованы для укрепления плит с углепластика ламинатов. Один плиту в каждой партии был контрольного образца, а не усилить при сдвиге.
Изгибных подкрепление расположенных в равной степени для всех образцов и не вмешиваться в отверстия, предназначенные для углепластика ламинатов. Развития изгибных подкрепление достигается механическим путем сварки концы арматуры с плоскими стальными пластинами, которые заняли периметру плиты образцов (рис. 5). Количество периферийных линий поперечной арматуры варьируется от трех до шести лет между плитой образцов и расстояние между последовательными линиями 0.5d или 0.75d. Первый периметру было компенсировано 0.25d от периферии пластина для всех образцов плит.
В таблице 1 приведены детали плиты образца и свойствах материала. Плита образцов с этикетки загрунтовать картины содержится 15 M изгиб баров подкрепления, в то время как другие плиты образцы содержали 20 M баров. Эти образцы с поперечной арматуры, помечены в соответствии с их сдвига шаблон армирования, A, B, C, или D, с числовыми индексами обозначающие количество периферийных линий поперечной арматуры. Количество углепластика ламинат ACFRP используются в каждом концентрических сдвига укрепление периметра представлены в ширину углепластика ламината. Для плиты образцов ^ ^ 3 к югу, к югу ^ 3 ^ и ^ ^ к югу 3, количество углепластика ламинат, применяемые на каждом усилены по периметру разнообразны и указано в таблице 1, начиная с ближайшего периметра пластина. P ^ Y ^ к югу и к югу P ^ V ^ представляют предсказал нагрузках требуется подвести плиты образцов в изгибе урожайности и сдвига соответственно. P ^ югу Y ^ вытекает из уравнения. (12) и P ^ югу V ^ вытекает из уравнения. (5) или (11). Критических секций периметров сдвига за сдвига армированных зоны б, указанный CSA и МСА стандартов, 4,5 изображены в верхней части рис.
Имеющиеся в продаже углепластика система была использована. Предел прочности при растяжении и модуль упругости на единицу ширины ламината углепластика определяется экспериментально для 97 кН / м (66,6 KIPS / м) и 79,5 МН / м (5452 KIPS / кв.м), соответственно. Разрыв штамм 1,30% и указанной толщины ламината углепластика был 0,89 мм (0,035 дюйма). Углепластика была применена к плите образцов по резке длинных тонких нитей, которые могли бы проходить через отверстия, расположенные в плите. Углепластика нитей вымокли в эпоксидных и петельные постоянно между парами отверстий в несколько раз, в stitchlike образом, пока нужное количество углепластика ламинат охватывала глубину плиты (рис. 5 и 6). Непрерывный цикл из углепластика ламинат сформировали плотным кольцом подкрепления, которые удерживали бетона. Shear укрепление План с нечетными номерами периферической линии поперечной арматуры Таблица 1-Слэб образца переменных и свойств материала образцов бетона на изгиб усиление поперечной арматуры имел два прилегающих внешнего кольца доля углепластика литые отверстие и, как таковая, общая дыра в два раза углепластика арматуры (табл. 1).
Особи, у летчика-испытателя series1 были короткие нити углепластика ламината, которые были переданы через отверстия литой один раз, а их концы присоединились к верхней и нижней поверхности плиты. Большие листы углепластика ламинат позднее установленного на верхней и нижней поверхностей обеспечить крепление бетона (рис. 7). Эксперимента нашли частичное разделение углепластика ламинаты с бетонной поверхности в процессе тестирования и значительное увеличение изгибной жесткости и прочности за счет углепластика добавил ламинаты на верхней и нижней поверхности образцов. Новых предлагаемых твердых кольца подкрепления углепластика свести к минимуму зависимость от связи между конкретным и FRP и избежать увеличения прочности при изгибе и жесткости.
Испытательная установка
Плиты были протестированы в соответствии вертикальной монотонно возрастающая нагрузка концентрических распределенных с помощью 200 мм (8 дюймов) квадрата 100 мм (4 дюйма) в толщину пластины нагрузки. Замкнутой сервоприводом жесткой машина испытания каркаса (рис. 8) было использовано для применения нагрузки в режиме контроля перемещения со скоростью 0,01 мм / сек (4 Универсальный шарнир, мяч был прикреплен к пластина для предотвращения моменты от накладывается на плиту образцов.
Плиты были горизонтально и просто поддерживается на всех четырех сторон роликов состоит из твердого 44 мм (1,75 дюйма) Диаметр стальных прутьев. Роликов лежит на подиуме стали размещены непосредственно на твердой основного металла тестовой машине. Два из роликов были сварены на подиуме, а напротив два ролики были оставлены свободно вращаться. Ролики были размещены 75 мм (3 дюйма) в течение края плиты образцов. Металлические пластины 150 х 25 мм (6 х 1 дюйм) в разделе, были слабо расположены между плитой образцы и распространять ролики подшипника сил.
Для контроля перемещения плиты образцов, шесть линейно переменной дифференциальных преобразователей (LVDTs) были использованы четыре для измерения перемещений несущих конструкций и два для перемещения пластина. Четыре LVDTs используется для измерения смещения несущей конструкции были размещены на четырех углах пластинки, прямо над роликах (рис. 8).
Местные деформации в углепластика ламинаты и изгиб укрепления были измерены с датчиками электрического сопротивления деформации. Четыре тензодатчиков были применены с клея клей на нижнюю два центральных арматуры, которые прошли под пластина. Два датчики были размещены в середине арматуры и другие два были компенсированы 200 мм (8 дюймов) от середины в противоположных направлениях. Долгосрочный датчиков тензометрического были применены к каждому вертикального ствола углепластика ламинат кольца. Датчики придерживались epoxied сегментов на отдельных нитей углепластика (рис. 9), которые позднее были прилагается с эпоксидной смолой для твердых кольца углепластика арматуры (рис. 6). Два манометра придерживались каждую прядь. Датчики были расположены так, что, когда нити были применены к углепластика колец; датчики были приведены в соответствие с центром плите глубиной в двух соседних лунок. Epoxied сегментов были сформированы сэндвич небольшое количество эпоксидной смолы на нити углепластика между листами полиэтилена. Это сделало гладкие поверхности, на которую датчиков может быть привязаны.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Плиты были сконструированы таким образом, что они не смогут при сдвиге. При модернизации, мощность сдвига значительно увеличилось вызывает выход изгибных стали в некоторых плит. Стресс в стали, однако, была значительно ниже, чем разрыв. Таким образом, каждой плиты неудачу в сдвига о чем недвусмысленно свидетельствуют отказов наблюдается в ходе испытания. Результаты испытаний на плите образцов представлены в следующем. После описания моделей неудачи, отзывы плиты образцы обсудили оценить различные модели укрепления углепластика. Теоретическое предсказание возможности и аспекты дизайна заключение этого раздела статьи.
Отсутствие описания плоскости
На рисунке 10 показано эскизы сдвига переломы, изображают пунктирными линиями, на сжатой поверхности плиты неудачных образцов. На рисунке 11 показано фотографии сечений отдельных плит образцов, вырезанных в два раза. Плита образцы были вырезаны такие, что люди с углепластика ламинат шаблоны и C было вырезать через углепластика ламинаты и в образцах с подкреплением Выкройки B и D сократить прошло между углепластика ламинатов. Переломы были выделены черным маркером. Нет опытных образца растяжения или сжатия разрушение при изгибе до неудачи в сдвига.
Неудачи пробивая сдвига произошло снаружи, внутри или до сдвига армированных зон. В плане сдвига переломов за сдвига армированных зоны, как правило, круглую форму. Углепластика ламинат План выставки большую тенденцию к сдвигу неисправностей сдвига усиленного углепластика зоне, чем ламинат Выкройки B и C. Все и только плиты образцов углепластика ламинат План D неудачу в сдвига по периметру пластины. Образцы с большим шагом последовательного сдвига укрепление периметров с были более склонны к сдвигу неисправностей сдвига армированных зоне, чем образцы с меньшим расстояния и приравненных потенциальных критических периметров разделе (то есть, к югу ^ 3 ^ 'по сравнению с ^ к югу 4 ^, B ^ ^ 3 суб 'против B ^ ^ 4 к югу, к югу C ^ 3 ^' по сравнению с C ^ ^ 4 к югу, и D ^ ^ 3 суб 'по сравнению с D ^ ^ к югу 4').
В разделе, трещины скола продлен до глубины плит под углом наклона в целом меньше, чем 45 градусов. Дойдя до изгиба арматуры, отказ самолеты продолжали горизонтально по отношению к периметру плиты между слоями изгиб арматуры.
Той или иной степени сдвига и трещин от изгиба проявились у плиты образцов. Образцы с большим числом сдвига укрепление периметров, большие интервалы между последовательными сдвига укрепление периметров и нижнего изгиба укрепление отношений выставлены большей степени растрескивание бетона в сдвига армированных зоны. Для образцов, вырезанных по углепластика ламинаты, было отмечено, что ни один из ламината натянутое сдвиговых трещин, подразумевая тем самым образцы не проходят прогрессивного сдвига неисправностей сдвига армированных зоны и поперечной арматуры, а также конкретные вели себя сплоченно.
Нагрузки деформации ответ
Нагрузки деформации кривых для всех исследованных образцов плит приведены на рис. 12. Деформации плиты принимается в виде разницы между прогиба пластины и среднего отклонения на опорах. Нагрузка была нормализована по отношению к ... для сравнения образцов с различной конкретные сильные и соответствует совокупным напряжения сдвига на расстоянии D / 2 от периферии пластины нагрузки. Таблица 2 показывает результаты всех тестов. Поглощенной энергии деформации U ^ ^ 80 к югу берется как площадь под кривой нагрузки и деформации до 80% от предельной нагрузки P к югу ^ ^ тест после пика. Рисунок 13 сравнение кривых нагрузки деформации для образцов плиты к югу ^ 6 ^ B ^ югу 6 ^ C ^ ^ 6 к югу, и D ^ ^ 6 к югу, а также их контроль образца. Нагрузка-смещение кривой образца B югу ^ ^ 5 показана на рис. 14 вместе с loadaverage деформации кривых для каждой периферийной линии поперечной арматуры и изгиб арматуры. Углепластика штаммов и штаммов усиление изгиба меньше, чем у 3000
Плита образцов с поперечной арматуры продемонстрировали увеличение грузоподъемности и пластичности до 82 и 768% соответственно, за этот соответствующих образцов контроля и, в некоторых случаях, изменили режим отказа от штамповки сдвига для изгиба (см. P ^ югу тест ^ / P ^ югу контроля ^ U ^ ^ 80 к югу / (U ^ ^ 80 к югу) контроль и P ^ югу тест ^ / P ^ Y ^ к югу в таблице 2). Увеличение сдвига прочность и пластичность сопровождается увеличением звуковой сигнал бедствия. Формирование полного отказа плоскости сдвига часто не мгновенный и образовали частично на различных участках плиты, расширение до отказа. Этот рост плоскости сдвига провал определяется плиты образцов без резких потерь груза и / или убытки нагрузки следует плато (рис. 12). Как и ожидалось, жесткость плиты образцов с большим количеством изгибных стали выше, чем у особей с более низким содержанием изгиб стали. Плита образцов армированных в сдвиге показали никаких существенных изменений в жесткости более, что их соответствующих образцов управления (рис.
Это можно наблюдать на рис. 12 и в таблице 2, что loadcarrying потенциала плиты образцов возрастает с увеличением числа периметров углепластика. Плита образцов со сдвигом поддерживал Шаблоны и D выставлены сдвига улучшения возможностей, которые были примерно вдвое меньше, чем тех, кто поддерживал сдвига Выкройки B и C. образцов с большей сдвига укрепление периметра интервал с проявили никакого заметного потеря прочности или пластичности по сравнению с образцами с меньшим сдвига укрепление периметра Расстояние между потенциальным и приравненных к критической периметру сечения (A ^ 3 ^ к югу, и по сравнению с ^ ^ 4 к югу, к югу B ^ 3 ^ 'по сравнению с B ^ ^ к югу 4, C ^ ^ к югу 3 'по сравнению с C ^ ^ 4 к югу, и D ^ ^ 3 суб' по сравнению с D ^ ^ к югу 4 '). Другое важное замечание, что можно сделать из рис. 12 связано с отсутствием существенного повышения в деформируемость и вязкость, несмотря на дополнительное армирование углепластика в плите образцы шаблонов и D. В отличие от такого поведения, для образцов сдвига укрепления Выкройки B и C, в котором углепластика распределяется более равномерно, увеличение числа укрепление периметров приводит к существенному увеличению вязкости и, следовательно, способность к рассеянию энергии плит.
Отказ характеристики
Конкретный вклад в сопротивление сдвигу V ^ с ^ к югу в углепластика ламинат усиленный зоны может быть аппроксимирована путем вычитания номинальное сопротивление сдвигу углепластика ламинат сдвига к югу V ^ укрепление углепластика ^ от общего сопротивления сдвига V ^ г ^ к югу.
V ^ к югу с ^ = V ^ ^ г к югу - к югу V ^ ^ углепластика (14)
V ^ к югу г = P / BD (15)
V ^ к югу углепластика = (F ^ ^ к югу углепластика cot
где P является мгновенной приложенной нагрузки, F ^ ^ к югу углепластика это общее усилие натяжения в углепластика ламинатов в линию с Предполагается сдвига критической секции, б периметр предположить критической секции сдвига Принцип сжимающих напряжений от плиты поверхности, а с это шаг сдвига укрепление периметра перпендикулярного от периферии пластины нагрузки. Рисунок 15 представляет ответов всех сдвига армированных плит периметров Образцы ^ ^ 6 к югу, к югу Б. ^ 6 ^ ^ CA подпункта 6 ^, Д. А. ^ ^ 6 к югу в связи с приложенной нагрузки. Прочности бетона сдвига было получено из уравнения. (14) через (16). На основании наблюдаемых углов наклона плоскостям сдвига провала, средний угол 31 градусов была использована для Углепластика ламинат растягивающая сила была получена из непосредственных измерений деформации в ходе испытаний, таких, как показано на рис. 14, ^ ^ к югу углепластика приведены в таблице 1, а также экспериментально определить углепластика ламинат модуля.
Два общих замечания могут быть сделаны. Во-первых, прочность бетона сдвига зависит от расстояния от периферии пластины нагрузки. Периметров вблизи пластины выставка высших конкретные сильные сдвига, чем периметр подальше от плиты. Во-вторых, касательные напряжения распределены по-разному у плиты образцов. Слэб образцами ^ ^ 6 югу показывает постепенный рост сопротивления сдвигу всех сдвига армированных периметров и внезапной потери прочности на сдвиг на провал. Образцы плит B ^ ^ 6 к югу и к югу C ^ 6 ^ также показывают постепенный рост сопротивления сдвигу всех усиленный по периметру. Эти образцы, однако, представить в постепенной потере прочности на сдвиг до отказа. Слэб образца D ^ ^ 6 югу показывает постепенное потери прочности на сдвиг до отказа только в первые три усиленный периметров и полной потери прочности на сдвиг во внутренних периметру.
Плита образцов углепластика ламинат Шаблоны и D были склонны к преждевременной сдвига крахи shearreinforced зоны. План основном не удался между вторым и третьим сдвига укрепление периметров. План работы всегда не удался между лицом пластина и первый периметру поперечной арматуры. Вполне вероятно, что касательные напряжения в углах пластина значительно выше, чем в лицо пластина. Это может быть связано с кривизной изгиба пластинки образца, соответствующую прямоугольной пластины нагрузки. Углы пластина наблюдались прорвать поверхность плиты во время тестирования, и вполне вероятно, что в этих конкретных местах разрушенных в сдвига на начальном этапе. Отсутствие поперечной арматуры в непосредственной близости от пластина уголков План может быть разрешено этих переломов размножаться. Дойдя до поперечной арматуры, трещины скалывания, получила значительное развитие, и уже не мог сдерживаться поперечной арматуры, что позволило им пройти между сдвига армирующих элементов.
Это находит свое отражение внезапной потери в V ^ с ^ к югу значений в зоне сдвига армированных до отказа. Постепенное упразднение V ^ с ^ к югу значения в первом сдвига укрепление периметра и отсутствие вершин в VC значения во внешней сдвига укрепление периметров для плиты образцов D6 означает, что поперечные силы не были должным образом переданы внешнему периметру поперечной арматуры, в результате чего первая периметру чрезмерной подчеркнул и разрушения образца ..
Плита образцов углепластика Выкройки B и C были меньше подвержены поломкам преждевременно в сдвига армированных зоны. Отсутствие внезапная потеря силы и наличие вершин в V ^ с ^ к югу значения для большинства из армированных периметров означает, что модели обеспечивает достаточную устойчивость и заключения, чтобы предотвратить развитие крупных трещин сдвига и эффективно распространяются поперечные силы, чтобы без трещин конкретные вне зоны сдвига армированных.
Оценка теоретических предсказаний
Таблица 2 содержит результаты тестирования и загружать конечном счете в том числе те, которые используют положения CSA и МСА standards.4, 5 экспериментальных предельных нагрузках P ^ ^ к югу испытания были нормированы по ... сделать прямой оценки уравнения. (5) и (11). Это соответствует сдвига прочность бетона на расстоянии D / 2 от периферии пластина и от внешнего периметра поперечной арматуры, соответственно. Как отмечалось ранее, чрезмерное количество поперечной арматуры, были предоставлены, чтобы избежать неудачи подкрепления. Таблица 2 показывает, что CSA и МСА standards4, 5 очень недооценили возможности штамповки сдвига образцов, в частности, усилить образцов при сдвиге (см. P ^ югу тест ^ / P ^ V ^ к югу). Это объясняется консервативной прогнозирования прочности бетона сдвига. Стандартов сделал предвидеть возникновение большинства сдвига крахи сдвига армированных зоны.
Нормы определяют, что номинальное сопротивление напряжение сдвига конкретные быть приняты в качестве ... и ... на расстоянии г / 2 с периферии и из столбца внешнего периметра поперечной арматуры, соответственно. Стандарты и ввести предел ... на совокупный сопротивления напряжение сдвига бетона и поперечной арматуры в критической секции, д / 2 от колонны периферии. V ^ с ^ к югу значения всех контрольных образцов и образцов сдвига армированных вне зоны сдвига армированных были гораздо выше, чем ... ... и, соответственно, (см. ...). Большинство сдвига армированных плит образцов достигается сдвиг сильные больше ... на расстоянии г / 2 от периферии пластина (см. ...).
Все плиты образцов углепластика ламинат План работы и плиты Образцы югу ^ 3 ^ ^ ^ 4 к югу, к югу ^ 6 ^ B ^ ^ 3 к югу, к югу C ^ 6 ^ 'и C ^ 5 ^ к югу не преминул при сдвиге за сдвига армированных зоны. Как отмечается в Невыполнение характеристики, высокое напряжения сдвига инициировать отказ в углах пластина. Это подтверждается выводами "Шериф" и Dilger.10 Shear укрепления План не было сдвига на укрепление пластина углы в соответствии с рекомендацией ACI standards5 и был не в состоянии ограничить трещины скола начало от них. План работы был поперечной арматуры по углам, но не поддерживают передачу напряжений сдвига достаточно далеко от загрузки пластины. Образцы плит B ^ 3 ^ к югу и к югу C ^ 3 ^ 'были последовательными сдвига укрепление периметров расположенных на 0.75d. Уравнение (7) указывает, что для этого расстояние между касательное напряжение не должно превышать ... в критический периметру раздел D / 2 от колонны периферии. Оба эти образцах превышало этого ограничения (см. ...).
Обоснование проекта
Консервативные силы сдвига конкретных указанных в CSA A23.3-04 и ACI 318-05 стандарты могут быть отнесены к предположению, что сдвиг в соотношении изгиб потенциала почти единства. Предел прочности на сдвиг, как известно, уменьшается степень изгиба уступая в слое увеличивается. Уменьшение прочности на сдвиг объясняется потеря мембранного действия вследствие большей изгибной yielding.11 Hognestad12 определили влияние изгиба урожайность и представил переменной Правильно спроектированная горбыль изгиб меньше прочности на сдвиг. Для упрощения методики расчета, МСА и CSA standards4, 5 считать
Использование предельных и specified4, 5 критической области сечение на рис. 16 участков номинальное сопротивление сдвига бетона для плиты образцов со сдвигом неудач за сдвига армированных зоны (табл. 2), с учетом и без учета изгиба на срез отношения. Потенциала были нормированы по прочности бетона. Сдвига к изгиб потенциала отношение Сдвигу ссылается в связи с Видно на рис. 16 является то, что сдвиговая прочность бетона ниже образцов, которые имеют большие и ... для контроля и сдвига армированных образцов, соответственно, являются консервативными. Кроме того, очевидным является то, что эта разница в прочности на сдвиг по сравнению с CSA и МСА положения, как представляется, смягчить, когда прочность бетона нормирована по отношению к
Сдвиговой прочности бетона составляет около ... на расстоянии ... и уменьшается асимптотически к ... на расстоянии Совокупный номинальное сопротивление напряжения сдвига на расстоянии D / 2 от периферии пластины загрузка не превышает ... для любого из образцов (см. ... в таблице 2) ..
Исходя из наблюдаемого сдвига переломов (рис. 10), можно сделать вывод, что влияние прямоугольной пластины загрузки придать равномерного распределения напряжений сдвига рассеивается с расстоянием от пластины, и что отказ самолеты далеко от пластины имеют круглую форму. В нижней части рис. 4 изображен предлагаемый критических периметров сдвига, круглые по углам. Таким образом, предлагаемый периметры около прямоугольного в непосредственной близости от пластина и стали близкие к круговым далеко от загрузки пластины. Используя оба определены и предлагаемых критических периметров, прочность бетона определяется формулой. (14) через (16) для каждой периферийной линии поперечной арматуры для всех образцов, за исключением тех План D (рис. 17). План работы не включены из-за ее неспособности эффективно распределять напряжения сдвига между поперечной арматуры. Тот факт, что внутренние периметры поперечной арматуры План C уже не в соответствии с предлагаемой периферической линий (рис.
4), только внешний периметр готовились. Понятно, что разброс в результатах с использованием указанного критического периметров сдвига значительно снижается при использовании предлагаемого критических периметров сдвига, и что результаты рис. 16, которые включают
В таблице 2 колонки P ^ югу тест ^ / P ^ югу V ^ 'пересмотрел прогнозы код, основанный на критических участках предлагаемых сдвига определены на рис. 4 и конкретные преимущества отнесенного к югу Совершенно очевидно, что эти прогнозы значительно ближе к фактической, но все еще консервативны. Потому что CSA и МСА нормы определяют конкретные сдвиговой прочности ... независимо от того, насколько поперечной арматуры, будет продлен, емкость будет недооценивать в случаях, когда поперечной арматуры, надлежащим образом распространяется и простирается на расстояние Поперечной арматуры, продлен не был достаточно в данном исследовании для оценки этого параметра.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Инновационные методики модифицированной бетонные плиты для укрепления их потенциала пробивая сдвига впервые был предложен авторами в 2000,2 Дальнейшие испытания были завершены, и сообщила в 2002,3 Это обширные экспериментальные работы приводится в настоящем документе. Этот подход предусматривает усиление плиты в непосредственной близости от колонны с FRP ламинаты через сложную структуру вертикальных скважин. Концептуально плита скреплены FRP ткани и отверстия заполняются эпоксидной смолой. Экспериментальная программа состояла из 32 1,5 м (4,9 м) площади и 150 мм (5,9 дюйма) глубокий плит под концентрических нагрузки для проверки предложенной методики. Результаты из четырех образцов экспериментальной серии, не упомянутые здесь, поскольку крепление FRP ламинаты привело к увеличению прочности при изгибе плит в дополнение к укреплению потенциала сдвига. Результаты 28 образцов представлены здесь на основании которых можно сделать следующие выводы выводы:
1. Плита образцов оснащаться углепластика ламинат поперечной арматуры продемонстрировали существенное увеличение сдвига прочность, пластичность и способность к рассеянию энергии. Предел прочности на сдвиг более чем на 80% и повышению пластичности более 700%, были зарегистрированы;
2. Дальнейшее увеличение пластичности, возможностей и звуковой бедствия выставлены с большим количеством сдвига укрепление периметров, особенно в сдвига укрепления структуры с более близкой шаг поперечной арматуры по периферической линий;
3. В рамках группы плит образцов с одинаковой потенциальной сдвига критической секции вне сдвига армированных зоны, большей последовательный шаг поперечной арматуры, не имеют какого-либо неблагоприятного влияния на прочность или пластичность, но вызвало большую степень растрескивание бетона и увеличило вероятность сдвига неисправностей сдвига армированных зоны;
4. Ближе шаг поперечной арматуры, привело к увеличению улучшений в поведении плит. Таким образом, shearreinforcing Шаблоны и D (рис. 4) выставлены сравнительно низкие улучшения пластичности и сдвига потенциала. Моделей, были чувствительны к преждевременной сдвига неисправностей сдвига армированных зоны. Модели B и C выставлены сравнительно высокой пластичностью и сдвига улучшения потенциала. Эти модели предлагаются эффективные заключения, чтобы предотвратить развитие сдвига неисправности shearreinforced зоны;
5. Предлагаемого критических среза периметров с закругленными углами в порядке, изображенной на рис. 4 лучших представлять поведение сдвига моделей укрепления тестирование в этой исследовательской программы, а также
6. Номинальное сопротивление напряжение сдвига конкретные меняется с расстоянием от грузового пространства и могут быть приняты в качестве ... при при Все плиты образцы имели совокупный предел прочности на сдвиг меньше, чем ... при
Авторы
Исследование, о котором здесь было профинансировано за счет субсидий из области естественных наук и инженерного совета Канады (СЕНТИ) и ISIS Канады, СЕНТИ сети центров передового опыта. Техническая и финансовая поддержка от RJ Уотсон инк Ист Амхерст, штат Нью-Йорк, Файф Ко ООО "Сан-Диего, Калифорния, и премьер-защита от коррозии Сервисез Инк из Oakville, Онтарио, Канада, с благодарностью признана. Экспериментальная работа была проведена в структурах лаборатории университета Торонто, Торонто, Онтарио, Канада. Благодаря распространяются на О. Байрак за помощь в экспериментальной программы во время своего кандидата наук пребывания в университете Торонто.
Нотация
^ К югу углепластика = ширина сдвига углепластика ламинат концентрические линии, параллельной загрузки периферии области
Ъ = сдвига критической периметру раздел D / 2 от внешних периферической линии поперечной арматуры
Ь к югу о = периметр сдвига критической секции D / 2 от грузового пространства периферии
с = ширина прямоугольной пластины загрузки
D = эффективной толщине пластины на сдвиг
F ^ югу углепластика = Суммарная сила растяжения в периферической линии углепластика ламинатов
е '^ к югу с = цилиндрическая прочность бетона на сжатие
F ^ югу U = предел прочности на изгиб укрепление
F ^ югу Y = текучести изгиб укрепление
L = ширина опертой плиты
м ^ к югу г = изгиб способность плит на единицу ширины
P = мгновенная приложенной нагрузки
P ^ югу продолжение = применяется предельная нагрузка при испытании образца соответствующего контроля
P ^ югу тест = применяется предельная нагрузка во время испытаний
P ^ югу V = CSA A23.3-04 и ACI 318-05 стандартов штамповки срез
P '^ к югу V ^ = PV ценностей, основанных на е' ^ с ^ к югу отнесенного к югу 4 (б)
P ^ югу Y = теории выхода линии изгиба потенциала
S = расстояние между соседними периферической линий сдвига параллельно укрепление загрузкой периферии области, с тем = расстояние между загрузкой периферии области, и первым периферической линии поперечной арматуры
U ^ подпункта 80 = штамм поглощенной энергии до 80% от предельной нагрузки, помимо пика
(U ^ 80 ^ к югу) продолжение = штамм поглощенной энергии до 80% от предельной нагрузки, помимо пика соответствующего контрольного образца V ^ югу е = поперечная сила из-за нагрузки учитываются vCFRP = номинальное сопротивление напряжение сдвига углепластика ламинат поперечной арматуры VC = номинальное сопротивление напряжение сдвига конкретных
V ^ к югу F = номинальное напряжение сдвига из-за нагрузки учитываются УГ = номинальное сопротивление напряжения сдвига
Ссылки
1. Шейх, SA, и Homam, С. М. десятилетия Выполнение FRPRepaired железобетонных конструкций ", Труды Второй Международный семинар по структурной надзору в сфере здравоохранения инновационных гражданских сооружений, Виннипег, Манитоба, Канада, сентябрь 2004, с. 525 - 534.
2. Sissakis, К., и Шейх, SA, "Использование углепластика Пряди для повышения сопротивления перфорации Shear из бетонных плит," Research Report, Департамент строительства, Университет Торонто, Торонто, Онтарио, Канада, 2000, 86 с.
3. Sissakis, К., "Укрепление из бетонных плит для штамповки Shear с углепластика слоистый пластик", MASC тезис, Департамент строительства, Университет Торонто, Торонто, Онтарио, Канада, 2002, 215 с.
4. CSA-A23.3-04, "Проектирование железобетонных конструкций", Канадская ассоциация стандартов, Рексдейл, Онтарио, Канада, 2004, 214 с.
5. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2005, 430 с.
6. Крисуэлл, ME, и Хокинс, NW, "Прочность на сдвиг плит: Основные принципы и их связь с существующими методами анализа," сдвиг в железобетоне, SP-42, т. 2, 1974, с. 641-678.
7. CPCA, бетона Справочник Дизайн, Канадская ассоциация цемента Портланд, Оттава, Онтарио, Канада, 1995.
8. Совместное ACI-ASCE Комитет 421 ", поперечной арматуры для плит (ACI 421.1R-99)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1999, 15 с.
9. Йохансен, KW, доходность Теория строка, цемента и бетона Ассоциации, Лондон, 1962, 181 с.
10. "Шериф", AG, и Дилгер, WH, "Критический обзор CSA A23.3-94 Штамповка Shear Резервы на внутренних колонн," Canadian Journal гражданского строительства, V. 23, 1996, с. 998-1011.
11. Хокинс, Н.М., и Митчелл, Д. ", прогрессирующее обрушение плоских структур плиты", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 76, № 7, июль 1979, с. 775-808.
12. Hognestad Е. "сдвиговой прочности железобетонных Колонка Фундамент", ACI ЖУРНАЛ, Труды V. 50, № 11, ноябрь 1953, с. 189-208.
Кириакос Sissakis является Инженер с Халолл Associates Limited, Торонто, Онтарио, Канада. Его исследовательские интересы включают сложные структуры, цифровой приложений, а также разработать инноваций.
Шамим А. Шейх, ВВСКИ, является профессор гражданского строительства в Университете Торонто, Торонто. Он является членом комитета ACI 374, основанным на показателях деятельности проектирование сейсмостойких зданий и сооружений бетона, а также член и бывший председатель Совместного ACI-ASCE Комитет 441, железобетонных колонн. В 1999 году он получил ACI структурных исследований Award. Его исследовательские интересы включают сейсмостойкости железобетонных конструкций, родов бетона, использование армированных волокном полимера в бетонные конструкции, и экспансивный цемент и ее приложениям.
Единая модель Шир прочности для железобетонных балок-Часть II: Проверка и упрощенный метод
Прогноз передачи Длина пряди предварительного напряжения с помощью нейронных сетей
Перфорация Shear Ответ высокопроизводительных армированных волокном композитных Цементная плита
Ведж типа дюъели в высокопрочный бетон
Влияние совокупного размера на Beam-Прочность на сдвиг толстых плит
Упрощенный Трилинейные Поведение диагонали Железобетонная Муфта Балки
Аксиально-Shear-изгиб Взаимодействие подход для железобетонных колонн