Перфорация Shear Ответ высокопроизводительных армированных волокном композитных Цементная плита
Ответ высокопроизводительных армированных волокном композитных цементные (HPFRCC) плиты панели для штамповки сдвиговом нагружении исследована. Плиты были квадратные, 180 мм (7 дюймов) толстые, опертой на их периферии, и концентрически загружен. Обычные распределенной стальной арматуры, если это предусмотрено состояли из одного или двух слоев нижней арматуры (одно-или двусторонний подкрепление) или четыре слоя арматуры (два сверху и два внизу, по одному в каждом главном направлении). Четыре слоя моделируется типичная палубы моста разработан в соответствии с AASHTO LRFD спецификаций. Кроме того, влияние на поведение сдвига штамповки из трех разных волокон (поливинилового спирта [PVA]; сверхвысоких полиэтилена определены в качестве SPE и искореженной стали определены как Torex) был оценен. Результаты испытаний показали, что сопротивление перфорации сдвига, способность поглощения энергии, а также Термостойкость плит HPFRCC имеющих только два нижних слоев арматуры (по одному в каждом направлении) были значительно лучше, чем у контрольного образца с четырьмя слоями арматуры и регулярные бетона.
Ключевые слова: мост палубы; диагональных напряженности, полиэтилена, удары сдвига; стали.
(ProQuest-CSA LLC: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
В предварительного расследования, 1,2 возможности новой системы палубе мост построен с пластичной армированных волокном композитных цементных и снижение арматуры был оценен. Для исследования поведения изгиб, что новая система палубе, ссылка железобетонных палубе, разработан в соответствии с AASHTO LRFD мост юбки, 3 был использован для целей сравнения. Эта ссылка палубу (блок) была усилена четыре слоя арматуры (два верхних и два нижних слоев, в каждом главном направлении) при поддержке пучков вдоль моста продольном направлении, например, в композитных моста, где балки изготавливаются из стали или сборного предварительно напряженного бетона (рис. 1 (а)).
В новой системе палубы моста предложенный Chandrangsu и Naaman1, 2 бетонной матрице заменяется растяжение упрочнения, высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композитный (HPFRCC) и тремя слоями армирования устранить, оставив только один слой нормально опорных балок, как показано на рис. 1 (б). Арматуры были прямо с постоянной нижней крышке приблизительно 1 / 3 глубины плиты. Это было в случае с опор, где отрицательные моменты происходят. Результаты испытаний на изгиб показали, что предлагаемая система палубы обеспечивает общую производительность лучше, чем обычные палубе разработан в соответствии с моста спецификации AASHTO LRFD с точки зрения нагрузки прогиб и момент вращения ответ, и, в частности, пластичности и пластического шарнира вращения capacity.2, 3 Кроме того, трещин поведение с точки зрения ширины щели и расстояния и их влияния на проникновения агрессивных агентов, существенно улучшилось. Преимущество новой системы палубе, что она не требует укрепления верхней, снижая тем самым влияние агрессивных агентов, устраняя СПАЛ-лин верхней крышки из-за коррозии бар, снижение ремонт потребности, и увеличения срока службы на палубе. .
Хотя в исследовании сообщили Chandrangsu3 представлена информация об изгибе поведение и односторонние сопротивления сдвигу, информация была размещена на сопротивление перфорации сдвига предлагаемой системы палубе. Действительно, влияние действий дюбель бар на сопротивление сдвигу плит, как известно, имеет важное значение, и, таким образом, что необходимо для оценки воздействия на пробивая сопротивление сдвигу устранения нескольких слоев арматуры. Оценка штамповки сопротивления сдвигу предлагаемой системы мост палубы HPFRCC тогда основная цель данного исследования.
Перфорация сдвига провала в железобетонных плит подвергаются сосредоточенной нагрузки, например, на стыках с колоннами, хрупок и трудно исправить. Некоторые ученые исследовали этот тип разрушения и предложили empirical4, 5 или theoretical6-12 моделей и альтернативных решений для укрепления позволяют практикующих инженеров для ее решения в конструкции перекрытия. Эти модели обычно приводят к консервативной аппроксимации силы штамповки сдвиг плит.
С внедрением современных фибробетона (FRC), было настроения среди исследователей, что добавление волокон должна улучшить сопротивление сдвигу бетона и тем самым уменьшить или полностью устранить необходимость сдвига поперечной арматуры (хомуты) в пучках. Впоследствии, многие исследования были проведены, чтобы оценить вклад волокон на сопротивление сдвигу и как учитывать его в design.5 ,13-17 Насколько известно авторам, однако, ни одно исследование до сих пор специально направлены на штамповки сдвига ответ высокопроизводительных (сопротивление упрочнения) армированных волокном цементных композитов (HPFRCCs), 18 как это определено в следующем. Это необходимо, чтобы выяснить, что новая система палубе было описано выше (рис. 1 (б)) не только превосходит при изгибе на условно железобетонных палубы, а также обеспечивает равные или выше производительность при перфорации сдвига.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
HPFRCCs это класс FRC композитный, которые обладают упрочнения, квази-деформационного упрочнения, или псевдо-упрочнения поведения в сопровождении многочисленных трещин, при воздействии прямых tension.18-21 они, как известно, большой пластичностью и высокой -поглощению энергии по сравнению с простой бетон. На сегодняшний день существует никакой информации о поведении пробивая сдвиг плит HPFRCC подвергаются сосредоточенной нагрузки, а также приняты либо в качестве самостоятельных или в комбинации с арматуры. Это исследование, направленное на применение в железобетонных палубы моста, предоставляет информацию по этому вопросу и должна вызывать интерес в применении HPFRCCs для повышения сопротивления сдвигу штамповки обычных армированных и предварительно напряженных железобетонных плоских плит и плоских пластин в их связи с колоннами.
ЦЕЛЬ
Основная цель данного исследования заключалась в изучении реакции пробивая сдвига палуб HPFRCC подвергаются сосредоточенной нагрузки и сравнить их производительность с традиционными железобетонных палубы, которые содержат четыре слоя арматуры и бетонной матрице без волокон. Палубе HPFRCC системы оценки включали использование волокон, а также либо не стали барах или один, два или четыре слоя распределенной арматурой. Вторая цель исследования было рекомендовать минимальное сопротивление сдвигу штамповки для проектирования по сравнению с действующими положениями ACI code22 для железобетонных плит.
Предыдущие исследования
Многочисленные экспериментальные программы исследования по поведению сдвига штамповки из железобетонных плит и плит-столбец соединения были зарегистрированы в технической литературе. Все они подчеркивают хрупкость штамповки разрушение при сдвиге, который следует избегать. Помимо волокон в бетонной матрице рассматривается в качестве одного потенциального решения для повышения производительности или даже предотвратить провал пробивая сдвига типа. Хотя многие типы волокон, таких как полипропилен (PP), поливинилового спирта (PVA), стали на крючок, и стали гофрированных и армированных волокном бетонной смеси были использованы и в прошлом, не ясно, если в результате композитных квалификацию упрочнения FRC композита. Тем не менее, следующий краткий обзор соответствующих результатов наблюдается в данном исследовании.
Александр и Simmonds23 сообщили об увеличении сопротивления перфорации сдвига плит колонки соединений содержащих гофрированных стальных волокон до 30%, а также повышения пластичности связи. При добавлении 2,0% крючковатым волокон стали по объему, и др. Harajili al.5 наблюдали почти 40%-ное увеличение предельных сдвига штамповки плит столбцов соединения. Увеличение сдвига потенциала характеризуется мелких угол поверхности сдвига пробивая по сравнению с обычной конкретных соединений. Они также отметили, изменения в режиме отказа от хрупкого типа сдвига штамповки для более пластичным и привилегированные типа разрушение при изгибе. Предоставляя волокон в объемной долей около 2,0%, Шаабан и Gesund16 также показали, что отказ пробивая сдвига армированных изменения конкретных плоских пластин из хрупкого вязкостью. Кроме того, они пришли к выводу, что добавкой стальных волокон значительно увеличить прочность штамповки сдвиг плит. Однако, они не заметили большой разницы в углах перфорации поверхности между образцами стальными волокнами и лиц без волокон; углов сообщили колебался между 16 и 20 градусов ..
Прогресс в HPFRCCs носит постоянный характер с течением времени. Стоит отметить две области, представляющие интерес: 1) разработка и наличие новых волокон высокой производительности, такие, как Torex искореженной стали fibers20, 21 и 2) развитие новых цементных смесей, таких, как само собой уплотнение самостоятельной консолидации смеси, которые позволяют высоким содержанием волокна быть практически использована.
Экспериментальная программа
2 показана схема изображением экспериментальной программы для этого исследования. Девять HPFRCC слябов и один контроля железобетонной плиты были протестированы в соответствии монотонной нагрузки. Плиты были квадрат со стороной 790 мм (31 дюйма) и толщиной 180 мм (7 дюймов). Они определяются с помощью трех сокращенные термины: первый член представляет собой волокна добавил в матрицу (CON для контроля или вообще не волокна добавил, PVA для PVA волокна, SPE для ультра-высокой молекулярной волокна полиэтилена, а также технического задания для Torex витой волокна стали) , второе слагаемое представляет собой количество слоев армирования в поперечном направлении плиты (0T не для армирования, 1T для армирования на нижний слой и 2T для армирования как на верхнем и нижнем слоях), а последний член представляет собой количество слоев армирования в продольном направлении (0L для какого-либо укрепления, 1L для армирования на нижний слой, а также 2L для армирования как на верхнем и нижнем слоях). Образцы ТОР-0T-1L, то представляет собой конструкцию, только один слой арматуры в продольном направлении плиты образца.
Оно имитирует случае, показанном на рис. 1 (б), где только один нижний слой подкрепления приводится в поперечном направлении моста ..
Композиция из армированных волокном композиционных материалов цемент
Три матрицы композиций и три типа волокон, используемых в данном исследовании. Таблица 1 показывает пропорции смеси по весу матрицы использовали, тип волокна и волокна объемная доля Vf, а средняя сила сжатия f'of композита. 3 показаны типичные кривые напряженно-деформированного получить сжатие 100 х 200 мм (4 х 8 дюймов) цилиндров. Средняя прочность на сжатие из армированных волокном композиционных цемента на 28 дней, используя PVA, Torex и SPE волокон 56,2, 69,6 и 44,9 МПа (8,2, 10,1, 6,5 и KSI), соответственно. Обратите внимание, что раствор смеси, используемые в ПВС и ТЗ серии, в то время как бетонная смесь была использована в серии SPE. Для контрольного образца, бетона была использована при средней прочности при сжатии 43,9 МПа (6,4 KSI) на 28 дней. Хотя первоначальный план был добавить 2,0% волокна по объему смеси для всех, только объемной долей 1,75% для волоконно-оптических спектров была использована из-за смешивания трудом. В таблице 2 приведены основные сведения о волокна, которые использовались в данном исследовании. Дополнительная информация по растяжение и изгиб свойства HPFRCCs выбрали в этом исследовании можно найти в номер 19 ..
Подробная информация о образцах
Рисунок 4 показывает сечения плиты образцов с различной конфигурацией арматурной стали. Нету 10М (№ 3) Оценка 60 деформированных бары с модулем упругости 200 ГПа (29000 КСИ) и номинальным пределом текучести 414 МПа (60 КСИ) были использованы, где показано на рисунке. Арматуры были расположенные на расстоянии 100 мм (4 дюйма) по центру и помещены в различные слои, как это указано. Для плит с волокнами, ясно крышка верхнего и нижнего слоев армирования, если таковые имеются, составляла примерно 50 и 60 мм (2 дюйма и 2-5/16), соответственно. Прозрачная крышка в нижней части слоя арматуры для плит HPFRCC было выбрано на основе конфигурации предложенные ранее Chandrangsu3 Нааман и Chandrangsu2 сопротивление на изгиб, а четкие покрова на верхний слой был выбран исходя из минимальных требований AASHTO .1 Таким образом, эффективная глубина нижней арматуры в образцах HPFRCC было 115 мм (4,5 дюйма) для 0T-1L серии и 110 мм (4-5/16 дюйма) для 1T-1L и 2T-2L серии.
Для контрольного образца, минимальное свободное крышку верхнего и нижнего слоев подкрепление 50 и 25 мм (2 и 1 дюйма), соответственно. Количество арматуры и четкие покрытие выполнено проектирование моста AASHTO specifications.1 эффективная глубина нижней усиление контроля образца 145 мм (5-5/8 дюйма). Эффективная глубина верхней подкрепления примерно 60 мм (2-5/16 дюйма), если использовать ..
Порядок проведения испытаний и измерительные приборы
Цифры 5 (а) и (б) показывают экспериментальные установки и связанные с ними оборудования. Все плиты образцы помещались на стальной раме, что при условии простой поддержки на их периферии. Наружные размеры стальной рамы были 810 х 810 х 50 мм (32 х 32 х 2 дюйма) шириной. Три линейных дифференциальных трансформаторов напряжения (LVDTs) были размещены по вертикали, два на противоположных сторонах верхней грани, а один в центре нижней гранью каждого образца. Два преобразователя размещается в верхней были призваны дать представление о поддержке урегулирования, если таковые имеются, и подобрать какой-либо отмене плиты из-за чрезмерного вращения, а датчик под плитой был использован для записи прогиб в центре. Существовал 150 мм (6 дюймов) в ширину открытия вдоль стальной раме в поперечном направлении, как показано на рис. 5 (а). Это открытие, направленные на: 1) обеспечить доступность LVDT находиться в центре пластинки и 2) по расследованию крекинга в нижней части лица образца во время тестирования.
Плиты были протестированы с использованием сервоприводом гидравлический контроль при перемещении управления по ставке 0,25 мм / мин (0,01 дюйма / мин). Машина мощность 2450 кН (550 KIPS). 50 мм (2 дюйма) толстой стальной блок с контактной поверхности площадью 100 х 100 мм (4 х 4 дюйма) был использован для передачи сосредоточенной нагрузки с машины привод верхней поверхности плиты. Для размеры образца и стальная рама, сдвиг пролета, определенным в настоящем документе, как расстояние от лица стали блокировать к центру поддержка = 345 мм (13,5 дюйма). Для справки железобетонная плита, глубина от крайней волокна сжатия к центру нижней подкрепление D = 145 мм (5-5/8 дюйма), что приводит к сдвигу службы к глубине отношение 2,4.
Приложенной нагрузки измеряется нагрузки ячейки, смещение поперечного начальника испытательной машины, и смещения три LVDTs были записаны с помощью системы сбора данных. В ходе тестирования, почти пирамидальной формы пробивая поверхность разрушения обычно формируется, как показано на рис. 6 (а), в этом случае проверка была прекращена, как стальная пластина практически полностью проник образца (рис. 6 (б)). Для защиты нижней LVDT от повреждений, он был удален после плиты отклонение центра около 13 до 15 мм (от 0,5 до 0,6 дюймов) произошло, дополнительные данные перемещения были взяты из машины перекрестного головой. После испытания образцов плит были исключены из испытания установки и сверху и снизу сторонами были рассмотрены с целью исследовать повреждение, например, по периметру провала поверхности сдвига штамповки и растрескивания картины на нижней лицо.
На рисунке 7 показана типичная история времени кривые перемещений получить LVDTs приводится в центре образца и на одной из опор. Данные LVDT на правом поддержку образцов CON-2T-2L был выбран для этого участка. Максимальное смещение центра LVDT была 14 мм (0,54 дюйма), а соответствующие перемещения в нужное поддержку 0,06 мм (0,0024 дюйма), то есть примерно 0,44% от перемещения в центре плиты. Таким образом, был сделан вывод о том, что деформации образца и стальная рама вместе поддержка малого и тем самым незначительным.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ: Влияние волокон на пробивая НОЖНИЦЫ ПОВЕДЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ палубы
Контроль железобетонных образцов CON-2T-2L
Обратите внимание, что у контрольного образца был усилен аналогично AASHTO предназначен мост палубы. На рисунке 8 показана нагрузка-смещение реакции образца CON-2T-2L. Части кривой с маркерами ссылается на данные, перемещение была получена из LVDT, тогда как остальные части были использованы данные, перемещение была получена из испытательной машины. Максимальная нагрузка была 384 кН (86 KIPS) на 3 мм (0,11 дюйма) перемещения. Дойдя до своего пика, нагрузка упала внезапно и стабилизировался на уровне около 130 кН (30 KIPS), то есть, примерно 35% от пиковых нагрузок. Конкретные сопротивления, по существу, исчезли, и основное сопротивление оказали решеткой через дюбель действий. Возможно также, что совокупные блокировки, возможно, способствовали пробивая сопротивление сдвигу при малой ширине трещины. В конце испытания, некоторые послышался шум последующим снижением нагрузки до 58 кН (13 KIPS), который был 15% от пиковых нагрузок. Поглощения энергии было рассчитано до центра отклонение 45 мм (1,75 дюйма) (приблизительно службы length/18) и 6120 кН мм (54,2 KIPS в.).
В ходе испытания, сразу же после пиковых нагрузок, кусками бетона с spalled из нижней части панели (рис. 9). Цифры 10 (а) (с) показывают, ущерб, нанесенный образца. Сосредоточенной нагрузки на стальной пластине привело к дроблению (штамповка) на бетонной плите в зоне контакта (верхней грани), а некоторые трещины по периметру (рис. 10 (а)). На нижней грани (рис. 10 (б)), площадь перфорации сдвига наблюдалось приблизительно 500 х 500 мм (20 х 20 дюймов) площади. Бетона в нижней части лица и был взломан, разбитая на множество кусков, delaminated, и его можно легко снять (рис. 10 (с)) ..
RC палубе с волоконно-армированного цемента матрицы: 2T-2L серии
Следующее описание относится к образцам волокон, которые в дополнение к панели усиление контроля палубе, а именно: Образцы SPE-2T-2L, ТОР-2T-2L, и PVA-2T-2L. Кроме того, образцами SPE-2T-2L использовали бетон похож на контрольном образце, а образцы ТОР-2T-2L и PVA 2T-2L использовали раствор (табл. 1). Все образцы не удалось таким же образом, как контроль плиты, то есть неспособность пробивая сдвига затем падение нагрузки, что стабилизировалась на определенном уровне нагрузки при высоких перемещений.
Как правило, первоначальный упругая реакция наблюдается при начале загрузки. С увеличением нагрузки, диагональные трещины, вытекающие из разных стран сосредоточены нагрузка на область (стальной лист), образованный, раздувая в пирамидальной формы. Перфорация сдвига провала конкретные произошло, когда неудача поверхность была полностью сформирована и нагрузка упала вдруг. С этого момента, пробивая нагрузки сопротивление бар арматуры (штырь действий) и волокон. Больших трещин, образовавшихся преимущественно вдоль стержня подкрепление в нижний слой. Для контроля железобетонных образца, сопротивления сдвигу быстро упали после пиковых нагрузок, а нагрузки постепенно уменьшалось для образцов HPFRCC (рис. 11), стабилизации при больших перемещениях. HPFRCC образцов также показали значительное улучшение поглощения энергии до 45 мм (1,75 дюйма) центра изгиба. Информация о пиковой нагрузке, отклонение при пиковой нагрузке, остаточную прочность, и поглощению энергии для каждого образца приводится в таблице 3 ..
Полиэтиленовые волокна (образца SPE-2T-2L)-Так как образец со слоем SPE использовать конкретные, а не раствора, используется первый сравнить его с контроля образца с конкретными почти такую же прочность на сжатие. Рисунок 11 сравнивает нагрузка-смещение кривых образцов HPFRCC в 2T-2L серии с контрольного образца. Пиковой нагрузки образца SPE-2T-2L было 549 кН (124 KIPS) на перемещение 8 мм (0,32 дюйма). На перемещения 25 мм (1,0 дюйма) или больше, нагрузка стабилизировалась на уровне 307 кН (69 KIPS), то есть 56% от пиковых нагрузок. Как было отмечено на рис. 11, добавление SPE волокон привело к значительному улучшению в ответ, а именно 44%-ное увеличение пиковой нагрузке, 190%-ное увеличение смещения при пиковой нагрузке, и почти 180%-ное увеличение остаточной прочности. Поглощения энергии до 45 мм (1,75 дюйма) центр прогиба 2,8 раза выше, чем у контрольного образца. Цифры 12 (а) и (б) сравнить модели крекинга на дне лицом контрольного образца и образца SPE-2T-2L в конце тестирования.
Растрескивание структуры провал поверхности в нижней части лица было приблизительно круглым диаметром приблизительно 635 мм (25 дюйма), почти до опоры. Хотя он не в режиме сдвига штамповка, образцами SPE-2T-2L проявляли гораздо плотнее массива трещин по сравнению с контролем образца ..
Torex волокон (образца КВ-2T-2L)-Прежде всего отметим, что в то время как у контрольного образца использовали конкретные матрицы образца с волокнами Torex использовали раствор, как показано в таблице 1. Нагрузка-смещение реакции HPFRCC образца КВ-2T-2L является по сравнению с контрольного образца (CON-2T-2L) и других образцов волокна на рис. 11. Максимальной нагрузки и перемещения при пиковой нагрузке для образца с волокнами Torex были 759 кН (171 KIPS) и 10,5 мм (0,42 дюйма), соответственно, что было около 100, и 280%-ное увеличение максимальной нагрузки и перемещения на пике нагрузки в сравнении с контролем образца, соответственно. Кроме того, остаточная нагрузку 347 кН (78 KIPS), который был 160% выше, чем у контрольного образца. Трещины в контрольном образце (CON-2T-2L) и Torex HPFRCC образца (ТОР-2T-2L) в нижней части лица в конце тестирования приведены на рис. 12 (а) и (с), соответственно. Перфорации поверхности в нижней части лица Torex HPFRCC образца был примерно с круговой 560 мм (22 дюйма) диаметра.
Многочисленные картины крекинга Было также отмечено, в этом образце. Это была менее плотной, однако, по сравнению с образцами SPE-2T-2L. Поглощения энергии до 45 мм (1,75 дюйма) отклонения центра для образца КВ-2T-2L было 3,8 раза больше, чем у контрольного образца ..
PVA волокна (образца PVA-2T-2L)-На рисунке 11 показана нагрузка-смещение ответ контрольного образца и образца PVA-2T-2L. Пиковой нагрузки для этого образца 503 кН (113 KIPS) на перемещение 5 мм (0,20 дюйма). Стабилизировалась нагрузки на нисходящей ветви было 245 кН (55 KIPS), примерно 50% от пиковых нагрузок. Форма отказа поверхности в нижней части лица имел прямоугольную форму, а не круглые, с размерами в поперечном и продольном направлениях примерно 500 и 380 мм (20 и 15 дюйма), соответственно. Этот образец имел наименьшее количество мелких трещин в сравнении с другими образцами HPFRCC в 2T-2L серии. Поглощения энергии до 45 мм (1,75 дюйма) центр прогиба 2,2 раза больше, чем у контрольного образца.
Железобетонные палубе с волоконно-армированного цемента матрицы: 1T-1L серии
В предыдущем разделе было описано влияние добавления волокон на сопротивление перфорации сдвиг обычного бетона палубе мост усиленный двумя слоями арматуры, сверху и снизу, в каждом главном направлении. В этом разделе результаты по существу те же тесты, которые представлены, кроме того, что верхней арматуры в каждом направлении, был снят (см. палубе 1T-1L на рис. 4). Это моделируется конструкция палубы испытаны в ходе предыдущих исследований для оценки изгиба поведения. Образцы SPE-1T-1L и "Тор-1T-1L были протестированы. Как испытаний 2T-2L конфигурации образца SPE-1T-1L использовать конкретные аналогичные контрольного образца, а образца КВ-1T-1L использовали раствор (табл. 1). Кривых прогиба от нагрузки ответ на рис. 13 и по сравнению с обычной ссылкой железобетонных палубе CON-2T-2L. Можно отметить, что образцы армированных один слой арматуры в каждом направлении и волокон вели себя не лучше, чем контрольные образцы с двумя слоями армирования в каждом направлении.
Образцы SPE-1T-1L удалось путем пробивать разрушение при сдвиге с круглой формы в нижней части плиты примерно 635 мм (25 дюйма) в диаметре (рис. 14 (б)). Образца КВ-1T-1L удалось в том, что, как представляется, сочетание перфорации сдвига и текучести типа линии изгиба (рис. 14 (с)); малого диаметра (около 200 мм [8 дюйма]) кулаками области, образовавшейся вокруг которой трещин распространилась на углы и края образца. Значительные крекинга наблюдалась в обоих образцах. Из таблицы 3, можно отметить, что образец с волокнами Torex достигли сопротивления нагрузки примерно вдвое больше, чем у контрольного образца в то время как поглощение энергии мощностью до отклонение 45 мм (1,75 дюйма) в 3,3 раза выше, чем у контрольного образца ..
Палуба только волоконно-армированного цемента матрицы: 0T-0L серии
В этой серии испытаний, ни арматуры были предоставлены только волокон (рис. 4 (б)). Три Испытания образцов, а именно: Образцы SPE-0T-0L, ТОР-0T-0L, и PVA-0T-0L. Их нагрузка-смещение кривых на рис. 15 и по сравнению с контрольной образцов CON-2T-2L. Конкретные значения, связанные с максимальной нагрузкой, прогиб при максимальной нагрузке и способность поглощения энергии приведены в таблице 3. По разгрузки и погрузки образца КВ-2T-2L примерно 60% от пиковой нагрузки на смягчение отрасли, остаточной деформации 13 мм (0,51 дюйма) не наблюдалось. Из рис. 15, то можно отметить, что образцы SPE-0T-0L и PVA-0T-0L достигнут примерно такой же максимальной нагрузке, но образец со слоем SPE выставлены более пластичным ответ. Кроме того, как образцы имели сопротивление меньше, чем образцов CON-2T-2L. С другой стороны, образцами ТОР-0T-0L проявляли более высокую устойчивость и поглощению энергии, чем у контрольного образца. Рисунок 16 иллюстрирует крекинга картина наблюдается в образцах этой серии испытаний.
Нет пробивая сдвига произошло. Вместо этого, неспособность урожая тип линии не наблюдалось. Кроме того, в образце с волокнами PVA разбился при выходе из машины для испытания, которые предлагает обширный провал волокон ..
Образцы ТОР-0T-1L
Этот образец был подготовлен для имитации случае железобетонных мостов палубе только один слой усиление в главном направлении, где сопротивление других эффектов предположить принятые волокон. Потому что ТЗ серии образцов, дала лучшие результаты по сравнению с образцами с другими волокнами (рис. 11, 13 и 15), один экземпляр с волокнами Torex была подготовлена и проверена. Его реакция была почти идентична образца КВ-0T-0L. Ее пик нагрузки и соответствующие перемещения центра было 592 кН (133 KIPS) и 7 мм (0,27 дюйма), соответственно, почти те же лица, образцами ТОР-0T-0L. Наличие арматуры только в одном направлении, однако, привело к большой трещины вдоль этом направлении, и, таким образом, отказ в основном режиме вращения урожайные вокруг этих трещин (рис. 17).
РЕЗЮМЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ
В таблице 3 приведены пиковой нагрузке, смещение при пиковой нагрузке, поглощение энергии, сбоев, и угол наклона поверхности штамповки отказа (если таковые имеются). Для всех испытательных образцов, поглощение энергии было рассчитано до смещением центра 45 мм (1,75 дюйма), что является максимальным смещением контрольного образца, за исключением образцов SPE-0T-0L, PVA-0T-0L, и ТОР-0T-0L, где поглощение энергии было рассчитано до отклонение составляет от 30 до 35 мм (1,2 до 1,4 дюймов), который был достигнут пик отклонения в ходе испытания. Угол разрушения поверхности штамповки была рассчитана для образцов, которые проявляли неспособность пробивая сдвига. Наконец, в таблице 4 показывает соотношение максимальной нагрузке, прогиб при максимальной нагрузке и поглощенной энергии для каждого из образцов HPFRCC в соответствующие параметры контрольного образца (CON-2T-2L).
ОЦЕНКА штамповки Прочность на сдвиг высокопроизводительных волоконно-армированные композиты ЦЕМЕНТ ПЛИТ
Для образцов, которые не по перфорации сдвига среднего напряжения сдвига отказа может быть рассчитана как
... (1)
где P является максимальной нагрузкой, г-расстояние от крайней волокна сжатия тяжести напряженности подкрепление, и Бо периметру критической секции, предполагается, что находится на половине расстояния между лицом пластины погрузки и пересечения поверхности неудачи и нижней плиты лицо измеряется от экспериментов, x Цифры 18 (а) и (б) иллюстрируют размеры по периметру Бо. Для анализа в соответствии с МСА Строительный кодекс, 22 под углом 45 градусов относительно горизонтальной плоскости, как предполагается, с х = D.
Коррелирует с дизайном уравнения, используемые в коде МСА, прочность на сдвиг выражается в виде множителя В.Ф. 'с, что привело к
... (2)
Результаты тестов, используя наблюдается критическая по периметру и с ACI приобрела критическую периметру приведены в таблице 5. На основании экспериментов, можно отметить, что коэффициент колебался от 0,41 и 0,63, когда волокна были использованы, в то время составляла примерно 1 / 3 для контроля палубе, предложил дизайн значения, указанного в коде ACI. Крупнейших множитель был найден экземпляр с волокнами Torex с верхней и нижней арматуры в продольном и поперечном направлениях, что примерно вдвое больше, чем у контрольного образца. В анализ, основанный на критических ACI периметру, множитель для образцов с волокна колебалась от 0,72 до 0,99, все из которых были выше, чем рассчитанные на испытания. Таким образом, ограниченные экспериментальные результаты показывают, что для плит HPFRCC с аналогичными геометрические свойства, минимальное сопротивление сдвигу пробивая использовании критических периметру в соответствии с Кодексом ACI можно смело рассматривать как с 2/3vf (МПа).
ВЫВОДЫ
Это исследование оценили влияние волокон на ответ пробивая сдвига железобетонный мост палубы и без арматуры. Контроль палубе был разработан в соответствии с AASHTO-LRFD характеристики и содержала четыре слоя арматуры, два верхних слоев и два нижних слоев, в каждом из главных направлений (продольных и поперечных). Влияние добавления волокна дизайн палубе контроля первую оценку. Дополнительные параметры испытания включали использование: 1) только два слоя арматуры (1T-1L) в нижней палубе, 2) один нижний слой арматуры в плите продольном направлении (0T-1L), и 3) нет арматуры на всех (0T-0L). Три различных волокон, PVA, SPE, и Torex витой волокон стали были использованы. Смеси, были отобраны таким образом, чтобы достичь высокой производительности (сопротивление упрочнения) волоконно-армированного цемента composite.18, 19 поведение плиты образцов изучалось в условиях пиковых нагрузок, образец отклонение центра на пике нагрузки, наклонение перфорации поверхности по отношению к горизонтальной плоскости, поглощению энергии (площадь под кривой прогиба от нагрузки), а также сбоев.
1. Сопротивление сдвигу штамповки обычных железобетонных палубы увеличилась с 15% и около 100%, когда волокна были добавлены в достаточном количестве, чтобы достичь растяжение ответ упрочнения композита. Наибольший рост был достигнут с добавлением волокон Torex стали;
2. Способности поглощения энергии обычных железобетонных палубы измерено до 45 мм (1,75 дюйма) отклонения центра (примерно службы length/18) увеличилась от 90 до 280%, когда волокна были добавлены. Здесь, кроме того, использование волокон Torex сталь привело к высоким совершенствования;
3. Ликвидация в верхние слои арматуры из обычного бетона палубы и заменить простой бетона волокна высокой производительности армированного цемента композитный, либо с SPE или Torex волокон, не приводит к пагубно сказывается на производительности штамповки сдвига. Это также верно для отдельного случая, когда Torex волокна были использованы, и все четыре слоя арматуры были ликвидированы. В самом деле, палубе без арматуры и только волокон Torex было производительность выше обычных железобетонных палубе четыре слоя арматуры и без волокон;
4. В отличие от обычных железобетонных палуб, использование волокон не приводит к скалывания бетона при больших деформациях;
5. Ограниченные экспериментальные результаты показывают, что сопротивление перфорации сдвиг плит HPFRCC с аналогичной геометрии, независимо от того используется один или в сочетании с арматуры, можно смело рассматривать как вдвое больше, чем рекомендовано для проектирования в коде ACI, то есть с 2/3vf ' (МПа), а также
6. Среди волокон испытания для штамповки сдвига производительность, Torex витой волокон стали оказался лучшим, а затем SPE и PVA волокон. Только образцов волокон PVA прошли большую неудачу в конце испытаний и образца без арматуры сломал на несколько частей.
Авторы
Это исследование было частично поддержана Национальным научным фондом (гранты № 0096700 CMS и CMS 0408623) и в Мичиганском университете в Колледж инженерной инфраструктуры инициативы. Любые мнения, результаты и выводы, содержащиеся в настоящем исследовании, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения авторов.
Ссылки
1. Нееман, AE, и Chandrangsu, К., "Инновационная система палуба мост Использование высокопроизводительных волоконно-армированные композиты Цемент", ACI Структурные Journal, В. 101, № 1, январь-февраль 2004, с. 57-64.
2. Chandrangsu, К. "," Инновационный мост палубы с ограниченной Армирование и упрочнения армированного волокном Цементные композиты ", кандидатскую диссертацию, Мичиганский университет, Анн Арбор, 2003.
3. Американская ассоциация шоссе государства и перевозки должностных лиц ", AASHTO LRFD Спецификация шоссе Дизайн моста, Вашингтон, DC, 1998, 265 с.
4. Chen, C.-C., и Ли, C.-Y. ", штамповка сдвиговой прочности железобетонных плит с Укрепление стекловолокном Усиленный Полимерные слоистый пластик", ACI Структурные Journal, В. 102, № 4, июль -августе 2005, с. 535-542.
5. Harajili, MH; Маалуф, D.; и Хатиб, H., "Влияние волокон на прочность на сдвиг перфорации Слэб-Column Подключения" Цемент
6. Гуан, JS, "Прогнозирование повышенной прочностью Штамповка сдержанного Плиты," Механика исследований коммуникации, V. 20, № 4, 1993, с. 361-366.
7. Гуан, JS, и Морли, КТ, "штамповка Shear Поведение Сдержанная железобетонных плит", ACI Структурные Journal, В. 89, № 1, январь-февраль 1992, с. 13-19.
8. Мансур, MA; Ахмад И., Paramasivam П., "штамповка сдвиговой прочности опертой плиты Ferrocement" Журнал материалы в строительстве, т. 13, № 6, ASCE, ноябрь-декабрь 2001, с. 418-426.
9. Matthys, S., и Taerwe Л., "Бетонные плиты Усиленный FRP сетках. II: штамповка сопротивления" Журнал композиты для строительства, V. 8, № 5, август 2000, с. 154-161.
10. Му, B., и Майер, C., "Изгиб и перфорация Прочность на сдвиг волоконно-армированные стекла бетонных плит," ACI материалы Journal, В. 100, № 2, март-апрель 2003, с. 127-132.
11. Муфтий А. А., Ньюхук, ДП, "Об использовании стали свободной железобетонный мост Палубы сплошных мостов", Canadian Journal гражданского строительства, V. 26, № 5, октябрь 1999, с. 667-672.
12. Муфтий А. А., Ньюхук, ДП, "штамповка Прочность на сдвиг сдержанного железобетонный мост плиты палубы", ACI Структурные Journal, В. 95, № 4, июль-август 1998, с. 375-381.
13. Khuntia, M.; Stojadinovic, B.; и Goel, SC, "Прочность на сдвиг нормальной и высокопрочного армированного волокном бетона балок без стремян," Структурные ACI Journal, V. 96, № 2, март-апрель 1999, с. 282-289.
14. Ди Приско М., Felicetti Р., "Некоторые результаты о Штамповка Shear в равнинных и армированных волокном Micro-бетонных плит," Журнал конкретных исследований, V. 49, № 180, сентябрь 1997, стр. 201. -209.
15. Роеслер, JR; Ланге, DA; Altoubat, SA; Ридер, K.-A. и Ulreich, GR, "Разрушение равнины и волоконно-железобетонных плит под монотонным Загрузка" Журнал материалы в строительстве, В. 16 , № 5, сентябрь-октябрь 2004, с. 452-460.
16. Шаабан часов утра, и Gesund, H., "штамповка Прочность на сдвиг стали армированного волокном бетона плоских пластин", ACI Структурные Journal, В. 91, № 4, июль-август 1994, с. 406-414.
17. Tan, К.-Х. и Paramasivam П., "штамповка прочность стальных волокон железобетонных плит", журнал материалов в строительстве, В. 6, № 2, ASCE, май 1994, с. 240-253 .
18. Нееман, AE, и Reinhardt, HW, "Высокопроизводительные армированного цемента композиты-HPFRCC2", RILEM Труды 31, E
19. Chandrangsu, К., Нааман, AE, "Сравнение растяжение и изгиб Ответ трех высокопроизводительных волоконно-армированные композиты Цемент", высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композиты (HPFRCC-4), А. Е. Нааман и HW Reinhardt, EDS ., RILEM публикации, материалы 30 июня 2003, с. 259-274.
20. Нееман, А.Ф., "Новые технологии Fiber: цемента, керамических и полимерных композиционных материалов", бетона International, V. 20, № 7, июль 1998, с. 57-62.
21. Sujivorakul, C., "Развитие высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композиты Использование витой Полигональные стальных волокон", кандидатскую диссертацию, Мичиганский университет, Анн-Арбор, штат Мичиган, 2001, 330 с.
22. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2005, 430 с.
23. Александр, SDB, и Симмондс, SH, "штамповка Shear Испытания бетонной плите-Column шарниры содержащих волокном", ACI Структурные Journal, В. 89, № 4, июль-август 1992, с. 425-432.
Антуан Е. Нааман, ВВСКИ, является профессор гражданского строительства в Мичиганский университет, Анн Арбор, штат Мичиган Он является членом комитетов МСА 544, фибробетона; 549, тонкая Усиленный цементной продукции и Ferrocement и совместных ACI -ASCE Комитет 423, предварительно напряженного железобетона. Его исследовательские интересы включают высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композитов и предварительно напряженного бетона.
Визит Likhitruangsilp является аспирант Университета штата Мичиган. Он получил BEng из университета Чулалонгкорн в Бангкоке, Таиланд, и его MS из Техаса
Входящие в состав МСА Густаво Парра-Монтесинос является адъюнкт-профессор гражданского строительства в Университете штата Мичиган. Он является секретарем комитета ACI 335, композитный и гибридных структур, а также является членом комитетов МСА 318-F, новые материалы, товары и идеи, 544, армированного волокном бетона, а также совместное ACI-ASCE Комитет 352, узлов и соединений в монолитных бетонных конструкций. Его исследовательские интересы включают сейсмических поведения и проектирования железобетонных гибридных железобетонных и волоконно-железобетонных конструкций.