Исследование глубоких пучков с различными конфигурациями нагрузки

Серии опытов на глубоких балок выполнены, чтобы изучить влияние распределения нагрузки и поперечной арматуры на поведение лучей. Образцы подвергались одинарной или двойной сосредоточенных нагрузок или равномерно распределенных нагрузок. Результаты испытаний свидетельствуют о различиях в поведении образцов, подвергнутых различным распределением нагрузки. Различия были очевидны в крекинге моделей, отказов, пределы прочности и деформации распределения в пучках. Эти различия показывают, что распределенной нагрузки гораздо менее тяжелыми, чем при загрузке сосредоточенных нагрузок. Номинальной сильных образцов определяли с помощью стойки и галстук моделирования положения обоих AASHTO LRFD и ACI 318-05, а затем по сравнению с измеряемой силы.

Ключевые слова: нагрузка; сдвига; стойки и галстук модели.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Использование стойки и галстук моделирования (СТМ) становится все более популярной на практике дизайн США. ACI Комитет 3181 добавил положения, касающиеся использования СТМ в 2002 версии строительном кодексе. AASHTO LRFD мост Дизайн Specifications2 включены положения, касающиеся использования СТМ в первом издании в 1994 году.

Одновременно с новыми положениями, STM в МСА 318, специальные publication3 был разработан, чтобы представить примеры по использованию стойки и галстук моделей в конкретных структурах. Кроме того, портландцемент ассоциации (СПС) опубликовал множество примеров, в которых problems4 AASHTO LRFD STM положения были использованы при разработке типовых структур моста. Каждый из примеров, приведенных в МСА специальной publication3 является структурой, или его части, подвергаются усиленной нагрузки. Четыре из пяти примеров представлены в СПС publication4 являются структурами, подвергаются усиленной нагрузки. Пятый пример основе подвергаться сосредоточенной нагрузки в верхней части фундамента и распределенных давления грунта на дне основе.

В реальной здания, балки часто загружаются через плиту, которая распределяет нагрузку. Очень немногие примеры, касающиеся использования СТМ для распределенной загрузки доступны. Оба Marti5 и др. Muttoni al.6 настоящее концептуальных примеры применения СТМ для структуры с распределенной нагрузки, но не представляют подробные расчеты.

Серия испытаний была проведена экспериментальное исследование применения СТМ для пучков с равномерной нагрузкой. Эти испытания состояли из глубоких пучков загружен один или два сосредоточенных нагрузок, или с равномерно распределенной нагрузкой. Испытаний были использованы для наблюдения различия в поведении, если таковые имеются, между различными конфигурациями нагрузки. На основе наблюдаемого поведения, рекомендации могут быть сделаны относительно моделирования распределенной нагрузки с сосредоточенными нагрузками для применения СТМ.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Серии испытаний балок проводились для изучения поведения распорок в пучках. Образцов пучка тест состоял из глубоких балок, различных форме или сосредоточенных нагрузок. Нагрузка на эти члены уделялось также асимметрично течение жизни. Асимметрично применяется распределенная нагрузка делает эти образцы уникальное дополнение к технической литературе. Эти лучи, содержащиеся горизонтальной и вертикальной поперечной арматуры. Горизонтальные поперечной арматуры состоит из сдвига параллельно подкрепление изгиб усиление напряженности. Тензометры были использованы для измерения деформации распределения в пучки выявить различия в поведении между балок, форму и сосредоточенных нагрузок. Рекомендации по применению СТМ для структуры с распределенной нагрузки также предложил.

TEST SETUP

Испытания проводились при Phil М. Ferguson зданий и сооружений лаборатории. Реакция кадр показано на рис. 1 с образцом установлены для тестирования. Рамка состоит из четырех колонн, связанных с тяжелыми стали W-формы для формирования траверсы. Каждая из колонн был привязан к сильным полом. Максимальная нагрузка кадр может выдержать было 480 кип (2140 кН). Максимальная нагрузка была ограничена потенциала якорей, которые связаны колонны сильного пола. Реакция кадр был натянут после сильного пола для предотвращения перемещения весь кадр во время тестирования.

Реакция кадр был разработан в целях различных нагрузках. На рис. 1, кадр настроены применять единый сосредоточенной нагрузки на образец. Обратите внимание на одного гидравлического овна в центре кадра. Сосредоточенных нагрузок были произведены при помощи гидравлических баранов умеющим 200 кип (890 кН).

В тех случаях, когда образцы были подвергнуты равномерной нагрузки, нагрузки был подготовлен 30 идентичных гидравлических баранов (10 кип [44,5 кН] в каждом). Фотография равномерной нагрузки аппарата показано на рис. 2. Каждый из баранов был подключен к той же гидравлической многообразии с идентичными шланга и муфты для того, чтобы давление подведено к каждой барана была идентичной. В ранних стадиях исследование, датчиков давления, были размещены на случайно выбранных для проверки баранов постоянное давление по всей гидравлической системы. Бараны были расположены так, что пару баранов действовали по одной опорной плиты вдоль верхней поверхности балки. Был небольшой зазор между соседними опорные пластины в верхней части образца.

Экспериментальная программа

Основные детали испытания образцов приведены на рис. 3 и в таблице 1. Пучков было сечения, который был 6 х 30 дюймов (152 х 762 мм) с эффективной глубиной 27 дюйма (686 мм). Для предотвращения сбоев крепления, продольных балок, были закреплены стандартные крючки согласно ACI 318-05. Стандартный крючок, как описано в разделе 7.1 ACI 318-05, состоит из 90-градусный изгиб с расширением 12 раз больше диаметра стержня за поворотом. Крюк был расположен таким образом, что точка, в которой баров может быть полностью разработаны находился за пределами внешнего края опорной плиты. С точки зрения STM, галстук (продольной арматуры напряжения) может быть полностью разработана в вертикальной плоскости от сквозной узла (наружная поверхность опорной плиты) на каждом поддержки.

В каждом тесте, груз был помещен асимметрично в 10 футов (3048 мм) службы. Размещая нагрузки асимметрично, нагрузка на один реакция была увеличена по сравнению с другими. Расположение неудачи можно было бы заранее с определенной долей уверенности. Таким образом, приборы могут быть использованы более эффективно. Если образцы были симметричными, что вдвое превышает количество контрольно-измерительных приборов необходимо будет по существу то же самое количество измерений, так как только одна сторона образца потерпят провал.

Различных конфигураций нагрузки приведены на рис. 4. Для каждой из конфигураций нагрузки, отказ Ожидается, что в Северной части пучка за счет повышения поперечной силы в этом разделе. В целях дальнейшего обеспечения того, чтобы нужный режим отказа произошло, несущие пластины использовали на севере поддержка была меньше, чем опорная плита на юге поддержки. Меньше опорной плиты на северо реакция 6 х 6 дюймов (152 х 152 мм) и больших пластин на юге реакция 6 х 8 дюймов (152 х 203 мм). Меньше опорной плиты в северной части образца в результате меньшего ЧМТ узел, прилегающих к поддержке и, следовательно, меньшие площади на концах стоек разработки в этом узле.

Два режима отказа возможны в конкретных стоек: дробление стойки и расщепление стойки за счет поперечной напряженности. Дробление стойка в первую очередь, пострадавших от прочности бетона и размер подшипников области, которая, в свою очередь, влияет на минимальную площадь поперечного сечения из стойки. Расщепление стойки зависит в первую очередь поперечной арматуры в стойку. Для экспериментального наблюдения обоих режимах отказа, вероятность отказа обоих типов должны быть сбалансированы в рамках образцов. Если большая опорная плита, которая была более представительным области практике, были использованы, поперечного расщепления стойка была бы единственным наблюдаемым режиме, так как прочность на раздавливание будет значительно больше, чем расщепление силы. И наоборот, если только очень большое количество поперечной арматуры были использованы только стойка дробления бы не наблюдается. На основании предыдущих тестов изолированных распорок, 7,8 вероятность неисправности узлов вряд ли из-за благотворное влияние заключение в узловые зоны ..

Кроме того, было бы желательно, образцов, различных конфигураций нагрузки были аналогичные виды разрушения так, что результаты опытов можно было бы сравнить. Уменьшение размера подшипника на севере реакции ограничивает возможности того, что дробление может происходить непосредственно под нагрузку для образцов, подвергнутых одной сосредоточенной нагрузки. Дробление непосредственно под приложенная нагрузка вряд ли режим выхода из строя образец подвергается распределенной нагрузкой. Эти два режима отказа совершенно различны, и мало что будут получены путем сопоставления таких результатов.

Каждый из 10 образцов можно идентифицировать по уникальному коду. Коды поясняет рис. 5. Первый набор символов указывает на тип загрузки, которая была применена к пучку. Загрузки конфигурации показаны на рис. 4. Второй и третий номера расстояние между вертикальной и горизонтальной поперечной арматуры в дюймах, соответственно. Нулевое значение в любом заполнителя показывает, что нет такого подкрепления используется. Вертикальные поперечной арматуры состояла п. 3 закрытые стремена (Г югу у = 73 KSI [503 МПа]; Абар = 0,11 in.2 [71 мм2]), и горизонтальной поперечной арматуры, состояла из пары прямой № 3 бара ( F ^ югу у = 73 KSI [503 МПа]). Укрепление горизонтального сдвига был распространен по вертикали лица членов, схожую с кожей подкрепление, который часто используется для глубокой балки. Один бар находился вблизи каждой грани, а также бары интервал вертикальное расстояние между теми, баров. В течение 10 испытаний, были две номинально идентичных образцов. Эти два образца отличаются письма и b.

Подробная информация о пакете образцов приведены на рис. 3 и в таблице 1 ..

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

В ходе испытаний, автоматизированная система сбора данных была использована для сбора и регистрации данных. В каждом тесте, оба опорных реакций были измерены с датчиков, и приложенной нагрузки осуществлялся с помощью датчика давления. Балки были испытаны такие, что реакция на северной оконечности пучка наибольшее по абсолютной величине. На рис. 4, на севере реакции поддержки, указанном стрелкой в верхней части фигуры. Во время тестирования, возраст бетона для всех тестовых образцов составляет от 50 до 150 дней.

Диагональ трещин и предельными нагрузками

Периодически во время тестов, нагрузка была приостановлена, чтобы наблюдать трещины. Нагрузки, при котором произошло трещины определяется путем визуального осмотра потом подтвердили, используя данные из внутренних, так и в случае необходимости, внешних датчиков деформации. Для всех тестов, визуальные наблюдения в отношении нагрузки, при которой трещины были в хорошем согласии с электронным собранных данных. Диагональные трещины и предельными нагрузками, приведенные в таблице 1. Диагональных трещин нагрузки приведены в таблице 1 не нагрузки, при которой первые трещины образуются, но нагрузки, при которой диагональные сдвига трещина, образовавшаяся в северной части света. Часто небольшой изгиб трещины произошло вблизи точки максимального момента до создания диагональных трещин. Поперечные силы, представленные в таблице 1 включать сдвига из-за собственный вес испытываемого образца до лицо поддержки. Кроме того, значения сдвига приведены в таблице 1 представляют собой сдвиг пика перевозимых образца. Для оформления с использованием традиционных методов секционные, сдвиг будет рассчитываться на расстоянии и от лица поддержки равномерной загрузке образцов.

В секционных методов проектирования, последствия сдвига полностью отделены от последствий изгиба. Опыт показывает, что часть нагрузки на членов, которые применяются у поддержка потоков непосредственно в поддержку сжатия в Сети над наклонной трещины сдвига, как это описано в разделе R11.1.3.1 МСА 318-05. Потому что это небольшое количество нагрузки прямой путь нагрузки в упор, то это не считается сдвига дизайн-членов. STM явно считает, что поток силы у опоры и дополнительных сил связано с прямым нагрузки пути. Кроме того, размер плодоносящей площади напрямую влияет на прочность, рассчитываемые на основе стойки и галстук модели. Таким образом, все силы, действующей на подшипник, что области должны быть рассмотрены. В секционных сдвига методы проектирования, только сдвига пересечения наклонной трещины исходящие от лица поддержки рассматривается. Таким образом, при использовании STM, нагрузка у поддержка не может быть забытыми, как в секционных процедур дизайна.

В южной части образцов, есть области пучка, не на расстоянии Н от геометрической или силы разрыва. Следовательно, существует B-регион на юге часть образцов. С другой стороны, весь участок к северу от пучков находится на расстоянии Н от приложенной нагрузки и реакции, что делает D-области. Предполагается, что силы на юге часть образцов будет контролироваться секционные сдвига поведения в то время как силы к северу часть будет регулироваться стойки и галстук действий. Перед тестированием считалось, что 3-в-1 отношение опорных реакций в сочетании с большей опорной плиты на юге реакция будет адекватной силы сдвига неудачи происходят в северной части. Эта неудача имела место место в девяти из 10 тестов. Следует отметить, что образцы UL-17-17 не удалось при сдвиге в южной части, тогда как все другие образцы не удалось в северной части.

Таблица 1 показывает количество поперечной арматуры в образце. Образцы содержали различные комбинации горизонтальных и вертикальных подкрепления. Для сравнения различных сочетаниях, уравнения представлены в ACI 318-05, Приложение A, (уравнение (1)) была принята. Это уравнение базируется на компонентах вертикальной и горизонтальной поперечной арматуры, перпендикулярной к оси ребра. Если стоимость составляет не менее 0,003, стойка считается усилена в соответствии ACI 318-05, раздел A.3.3.1 положения.

... (1)

Соотношение сдвига, при котором произошло диагональных трещин сдвигу предельной нагрузки в зависимости от поперечной арматуры в пучке на рис. 6. Существует не сильная корреляция между диагональных трещин нагрузку и количество подкрепления через расщепление трещины. Тем не менее, средний коэффициент сдвига, при котором диагональных трещин происходит сдвиг предельной нагрузки для образцов без поперечной арматуры, как представляется, больше, чем для образцов с большим количеством поперечной арматуры. Существует возможных объяснений этого наблюдения. Укрепление мало влияет на диагональных трещин нагрузки, но может увеличить предел прочности. На основании этого рассуждения, вполне возможно, что соотношение сдвига, при котором произошло диагональных трещин сдвига конечной нагрузка уменьшается с увеличением вертикального сдвига арматуры. Нагрузки по сравнению с-смещение участков во всех 10 образцов приведены на рис. 7.

Влияние распределения нагрузки

Образцы подвергаются равномерной нагрузки не удалось на более высоких поперечных сил, чем пучки с один или два сосредоточенных нагрузок, а диагональных трещин нагрузки оставалась такой же (от 25 до 66% от предельной нагрузки) между нагрузки конфигураций. Там не представляется тенденция между суммой, или типа сдвига арматуры и первым диагональных трещин нагрузки. Начальные формы трещины за счет упругих напряжений. Укрепление мало влияет на распределение напряжений в железобетонных конструкций до растрескивания. После формы трещины, однако, существенно влияет на усиление стресса распределения и силы.

Существовали две группы номинально идентичных образцов, испытанных. Первый набор пучков UL-0-0, 2С-0-0, и CL-0-0 (на рис. 8). Эти лучи не поперечной арматуры. Из этих трех лучей, образец испытан под равномерной нагрузки, наибольший сдвиг, а остальные две образцов удалось почти на ту же силу сдвига. Следует отметить, что образцы, UL-0-0 и 2С-0-0 был примерно такой же прочности бетона, а прочность бетона для CL-0-0 был несколько меньше (табл. 1).

Для образца UL-0-0 (внизу на рис. 8), трещины, по которым произошло разрушение при сдвиге, не распространяются в сторону центра тяжести равномерно распределенной нагрузкой. Вместо того, трещина распространяется в направлении точки, в которой сдвиг был равен нулю. Для образцов, которые подвергаются равномерной нагрузки, точка нулевого трения был расположен в 45 дюйма (1143 мм) с севера реакции. Этот момент отмечается в нижней фотографию на рис. 8.

В опытах, где два сосредоточенных нагрузок были применены, одна из нагрузок (нагрузки ближе к середине пролета) была применена в 45 дюйма (1143 мм) с севера поддержки. Такое расположение совпадает с точкой нулевого сдвига для образцов, равномерно распределенной нагрузкой. В образце 2C-0-0, как это было в случае с образцами UL-0-0, неспособность трещина распространяется в направлении точки, где применяется сдвиг был равен нулю. Форма отказа трещин образцами UL-0-0 и 2С-0-0, очень похожи, в то время как растрескивание структуры образцов CL-0-0 совсем иная. Аналогичные модели для крекинга образцы с равномерным или два сосредоточенных нагрузок предположить, что эти два распределения нагрузки заставить сопоставимые уровни бедствия в образцах.

Другой набор номинально идентичных пучков (UL-8.5-0a, UL-8.5-0b, 2С-8.5-0, и CL-8.5-0) показывают аналогичную тенденцию (рис. 9). Образцы CL-8.5-0 не удалось на самом низком сдвига силу 10 образцов, испытанных в этой серии, а также образцами UL-8.5-0a несли наибольшую силу сдвига. Как распределение нагрузки стал более равномерным, прочность на сдвиг пучков увеличилось. Интересно отметить, что эта тенденция может наблюдаться в лучах без поперечной арматуры (рис. 8) и поперечной арматуры (рис. 9). Из этих четырех образцов, три из них были очень похожи конкретные сильные стороны, но Образцы 2С-8.5-0 был несколько больше, измеряется конкретный прочность на сжатие.

В образцах UL-8.5-0a и UL-8.5-0b, все трещины распространяются к точке нулевого трения, как и в спутник образца без поперечной арматуры (UL-0-0). Кроме того, диагональные трещины, которые образуются вблизи разрушающая нагрузка образцов CL-8.5-0 был подобный местоположение и направление его компаньон образца, что не имеет поперечной арматуры (образцов CL-0-0).

Образцы CL-8.5-0 (в которых содержится поперечной арматуры) не при нагрузке менее образцов CL-0-0 (который не имеет поперечной арматуры). Образцы CL-8.5-0 также сильнее, чем конкретные CL-0-0. Предполагается, что CL-8,5-0 будут сопротивляться более поперечной силы, однако это не так. Это противоречащий результат скорее всего из-за большого количества разброс связан с сдвиговой прочности железобетонных балок. Обсуждение общего разброс занимается испытание на сдвиг в силу, можно найти в номер 9.

Влияние укрепления

Фотографии всех образцах при равномерной нагрузки можно увидеть на рис. 10 и 11. Эти фотографии показывают образцы после аварии. Образцов приведены на рис. 10 являются идентичными, за исключением поперечной арматуры. Прочности бетона в тех членов номинально одинаковыми. Подробнее образцов приведены в таблице 1 и рис. 3.

Из шести образцов нагруженных равномерно распределенной нагрузкой, только два не имеет вертикальной усиление сдвига. Эти два образца (UL-0-0 и UL-0-8.5) провели мере сдвига шесть лучей, хотя сокращение прочность на сдвиг был невелик. Образец лишь с горизонтальной усиление сдвига на самом деле повезло меньше, чем сдвига образца без каких-либо поперечной арматуры любого рода. Эти два испытания (UL-0-0 и UL-0-8.5) указывают на усиление горизонтальных сдвига не оказывают положительное влияние на прочность на сдвиг образца. Образцы UL-0-0 имели большую прочность бетона на сжатие, чем образцов UL-0-8.5. Разница в прочности бетона может быть причиной отсутствия крупных изменений в прочности этих двух образцов. Образцы UL-17-0, однако, должны быть также учтены, поскольку он связан с этими двумя экземплярами. Образцы UL-17-0 был усиление вертикальной, которая была 1 / 2 суммы горизонтального армирования образца UL-0-8.5 примерно такой же прочности бетона. Образцы UL-17-0 осуществляется примерно на 15% больше груза, чем UL-0-8.5.

В отличие от горизонтального сдвига подкрепление, небольшое количество вертикальных усиление сдвига оказали значительное положительное влияние на обычную прочность образцов, испытанных в ходе исследования. Образцы UL-17-0, UL-8.5-0a и UL-8.5-0b всех были аналогичные режимы отказа. Этот режим участвуют конкретные дробления на севере реакции. Те же три образцов также провела три наибольшее поперечных сил. Образцы UL-17-0 лишь в два раза меньше вертикального сдвига, как укрепление образца UL-8.5-0, а следовательно, на половину того, что требуется МСА 318-05, раздел A.3.3.1 положения (уравнение (1)), но тот же режим отказа привели. Эти тесты показывают, что лишь небольшое количество вертикальных усиление сдвига могут быть необходимы для изменения режима отказа от диагональной напряжения (образца UL-0-0) к конкретным дробления прилегающих к узлу (образцы UL-17-0). Дополнительное увеличение поперечной арматуры, похоже, не производить дополнительные силы сдвига. Образцы UL-8.5-0a и UL-8.5-0b осуществляется сдвига пика силы 162 и 143 кип (719 и 634 кН), соответственно.

Образцы UL-17-0 носил Пиковое усилие сдвига 143 кип (638 кН). Сокращение шаг поперечной арматуры из 17 дюйма (432 мм) (образца UL-17-0) до 8,5 дюйма (216 мм) (образцы UL-8.5-0a и UL-8.5-0b) не приводит к значительным увеличивается в силе ..

Причина дополнительные подкрепления в настоящее UL-8.5-0a и UL-8.5-0b по сравнению с UL-17-0 содержится мало дополнительных сил связано с наблюдаемым отказов. Как упоминалось ранее, Есть два возможных механизмов отказа для конкретного стойка: дробление или расщепления в поперечном направлении. Расщепление в поперечном направлении, находится под контролем сумму подкрепления, которая пересекает расщепления трещины. Существует критическая сумма подкрепления, которые необходимы для поддержания равновесия в стойку после cracking.10 После критического количества арматуры при условии, режим отказа от изменения расщепления в поперечном направлении на подавление конкретных вдоль оси ребра. Стойка дробления сил не зависит от поперечной арматуры. Эти результаты показывают, что для образцов, испытанных, критическая сумма подкрепления, не больше, чем сумма подкрепления приводится в UL-17-0.

Штамм распределений

Для пяти из 10 испытаний, тензодатчики были размещены на поверхности пучков. Тензодатчики были распределены по оси, которая была поперек линии, соединяющие север реакции и тяжести приложенные нагрузки. Расположение датчиков деформации можно увидеть в верхней части рис. 8. Для образцов, подвергнутых одной сосредоточенной нагрузки, стойки, как ожидается, форма от точки загрузки и поддержки. Тензометры были размещены для измерения распределения напряжений по ширине, что стойка. Для образцов с равномерным или пары сосредоточенных нагрузок, тензодатчики были размещены на тех же позициях, чтобы сравнить распределение штаммов среди образцов.

Штамм распределений из образцов CL-0-0, 2С-0-0, а также UL-0-0, показаны на рис. 12. На рисунке, отрицательные значения расстояния от оси ребра соответствуют тензометрами ниже и слева от оси ребра, то есть, тензодатчики ближе к крайней напряженности волокна. Деформации распределения показали представляют штаммы оцениваются по предельной нагрузки. Для образцов с одной сосредоточенной нагрузки, максимальная деформация измерялась на оси ребра и величины деформации уменьшается с расстоянием от оси. Этот штамм распределения свидетельствует о наличии одной стойки между моментом нагрузки и реакции опоры.

Деформации распределения из балок загружены два сосредоточенных нагрузок или равномерной нагрузки были очень отличается от распределения производства одной нагрузки (рис. 12). Существовал не резко выраженный пик в распределении из балок с двойным или равномерной нагрузки. Напротив, распределение в основном равномерно, за исключением больших деформации растяжения зарегистрированных поверхности тензодатчиков ближайшей напряженности лицо пучка. Отсутствие четкий пик в распределении деформации образцов 2C-0-0 и UL-0-0 на рис. 12 указывает, что одной стойки не образуют между тяжести нагрузках и поддержку. Если такая стойка сложилось, деформации распределения для тех образцах было бы гораздо больше похожа на том, что образцы CL-0-0. Эти данные свидетельствуют о различных loadcarrying механизмов или стойки и галстук моделей, для пучков загружается с одним сосредоточенных нагрузок и балки с несколькими нагрузками, например, две нагрузки или равномерной нагрузки, различны. Только распределения для образцов без поперечной арматуры приведены на рис.

Распределения деформаций в образцах с грузом пара сосредоточенных нагрузок или равномерной нагрузки показывают, что большая часть пучка для перевозки грузов, чем экземпляры, только с одной сосредоточенной нагрузки. Однородном случае нагрузка может быть меньше наказания нагрузки случай, потому что штаммы распространяются на большую часть света. Равномерно распределенной нагрузкой, скорее всего генерации сжатия вентилятора между моментом, когда нагрузок и поддержку. Это сжатие вентилятора причин сокращения деформации на большую площадь по сравнению с одной стойкой, как и в случае сосредоточенной нагрузки. Такое распределение деформации наряду с сокращением деформации мобилизует большую часть образца сопротивляться приложенной нагрузки. На основании экспериментальных данных, приведенных в настоящем документе, трудно точно определить, где граница между несколькими диагональные распорки и сжатия вентилятора лежит. Чтобы сделать такое заключение, больше испытаний образцов с дополнительной нагрузкой конфигурации не требуется.

Как показано на рис. 8, главной диагонали трещину в северной части образцов прошло между пятно колеи в центре картины и калибровочных чуть ниже центра колеи. В образце 2C-0-0 только раздался треск у тензометрических ближайшей напряженности волокна образцов. Для образцов, UL-0-0 и 1С-0-0, область вблизи поверхностного монтажа тензометрических ближайшей крайней напряженности волокна остаются без трещин.

Наблюдения из тестов

Неспособность ряда опытных образцов участвуют конкретные дробления, прилегающих к поддержке. Прежде чем произошел сбой, однако, две почти параллельные трещины сдвига наблюдались во многих тестах. Формирование параллельных трещин сдвига произошло между 60 и 80% от предельной нагрузки. Этот тип параллельных диагональных трещин свидетельствует о предстоящем разрушение при сдвиге в опытных образцах, независимо от суммы сдвига настоящее подкрепление. Тензометры были размещены на продольной арматуры в месте максимального момента в течение испытательного образца. Чтения из этих приборов показывают, что продольных балок, не дали ни в одном из тестов.

Распределения деформаций в глубокой балки при одной сосредоточенной нагрузки показал четкий пик на оси стойки и снижение деформации от этой оси. Поскольку нагрузка распределения стало более равномерным, деформированное также стал более равномерным, указывающие на наличие различных несущих механизм для пучков с множественным или равномерной нагрузки.

В ходе тестирования в двух режимах неудачи, были зарегистрированы среди опытных образцов: 1) дробление диагональной стойки, прилегающих к северо реакции, и 2) расщепление диагональной стойки, прилегающих к северо реакции, за исключением образцов UL-17-17, который неудачу в южной части. Дробление стойки, когда это произошло, произошло на границе между ЧМТ узел над северной реакции и диагональная распорка. Дробление стойки произошло в основном в образцах с распределенной нагрузкой, тяжелые усиление сдвига, или обоих. Strut расщепления характеризуется большой диагональные трещины, что примерно соответствует оси диагональной стойки. Когда этот режим отказа произошло, было сравнительно мало дополнительные повреждения этого образца. В этом режиме происходит в основном в образцах с сосредоточенной нагрузки, мало усиление сдвига, или обоих.

ПРИМЕНЕНИЕ положения Кодекса STM ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦЫ

Фермы модель любая математическая модель структурного элемента, который использует фермы поведения в качестве своей основы. Стойки и галстук модель фермы модели, которая применяется к полностью трещины конкретные структуры, которая способна прохождения пластической деформации. Все образцы испытаны подпадают под СТМ положения обоих ACI 318-05 и AASHTO LRFD мост проектной документации. Каждый из этих кодов, используемых для определения номинальной емкости образцов, то есть, не в силах понижающие коэффициенты F. Это номинальная мощность, то по сравнению с измеренной мощности.

Же стойка и галстук модели были использованы для расчетов, основанных на МСА 318-05 и AASHTO LRFD. Три различные стойки и галстук модели были использованы для трех различных распределений нагрузки. Ферм, на которых стойки и галстук модели были основаны на рис. 13. В каждом случае важным элементом различные стойки и галстук моделей взаимодействия между ЧМТ узел над северной реакции и примыкающие диагональная распорка. Этот конкретный узел ЧМТ и стойки были на основе проектных расчетов, независимо от критической нагрузки распределений. На основании расчетов, выполненных в соответствии с Кодексом положения, все образцы должны были иметь одинаковый режим отказа: дробления в стойку рядом с ЧМТ узел выше к северу реакции.

В этих образцах, 3 / 4 от приложенной нагрузки должны вытекать на севере реакции поддержки на основе статического равновесия. Как можно рассчитать из данных, приведенных в таблице 1, отношение приложенной нагрузки для загрузки измеряется на севере реакции варьировались от 0,73 и 0,76. Следовательно, отношение к северу реакции на юг реакции варьировали от 2,70 до 3,16. Узел формируется в первую, что реакция была подвергнута максимальной силы в опытных образцах, и что сила ограничена минимальной площади. Стойкой разработки в узел над северной реакция на прочность предельных часть стойки и галстук модели. Узел на примыкающие стойка (ы) должны разделять общие лицо одного числового значения области для этого лица. Использование положений ACI 318-05 или AASHTO LRFD очень редко, что для эффективного напряжения в узловых региона составляет менее эффективных напряжений в примыкающих стойки. Таким образом, стойка, которая несет нагрузку к северу реакции имеет решающее значение, независимо от стойки и галстук выбранной модели.

Простейшим из трех ферм, которое было использовано для модели образцов, подвергнутых одной сосредоточенной нагрузки (рис. 13 (б)). По этой модели, нагрузка была проведена к северу реакции прямой стойки, что связано погрузки с севера реакции. Между месте погрузки и на юге реакции, более сложные фермы была использована. Это фермы включены два вертикальных связей, что позволило для формирования нескольких ферм панели, а не одной стойки на очень мелкой наклона, соединяющих точки с загрузкой на юге реакции. Поскольку прямые стойки, прилегающих к северо реакция углом примерно 45 градусов, маловероятно, что вертикальные связи не потребуется.

Для образцов, два сосредоточенных нагрузок, немного сложнее, фермы необходимо (рис. 13 (с)). Северо реакции поддерживает 3 / 4 от общего приложенной нагрузки. Некоторые из нагрузку на внутренней точки нагрузки должны, следовательно, поток на север реакции вместе со всей нагрузкой на внешней точки погрузки. Это распределение нагрузки приводит к канатной арка, показано нести груз к северу реакции. Для части фермы ближайшей Южной реакции, число вертикальных связей был сокращен с двух до одного, чтобы ребра бы наклона около 45 градусов.

Некоторые объяснения фермы модели, используемой для равномерной загрузке образцов (рис. 13 (а)) являются обоснованными. На основании распределения деформаций, представленные в предыдущем разделе, два сосредоточенных нагрузок были выбраны модели равномерно распределенной нагрузкой. Чтобы сохранить простой модели, две нагрузок, модель равномерной нагрузки были не равны друг другу. Отношение двух нагрузки был приравнен к соотношению две реакции поддержки. Таким образом, нагрузка правая точка была принята равной 3 / 4 от общего приложенной нагрузки, и левой нагрузка равнялась 1 / 4 от приложенной нагрузки. Сосредоточенных нагрузок помещали в центры тяжести частей равномерной нагрузки они были предназначены для модели. Путем деления равномерной нагрузки таким образом, нет необходимости для канатной арка, которая была использована для образцов, два сосредоточенных нагрузок. Стойка поддержки 3 / 4 нагрузки можно рассматривать как стойки, действующих на центр тяжести сжатия вентилятора.

Применение ACI 318-05 STM положения

STM положения ACI 318-05 позволяет метод, который будет использоваться на образцах без сдвига или усиления контроля трещины. Если такое подкрепление настоящее время эффективных напряжений в стойках увеличивается по сравнению со стойками без подкрепления. Strut и галстук моделирования методом пластического конструкции и, как таковая, она требует умения для пластиковых перераспределения средств в рамках структуры. Способности членов практически без укрепления пройти пластиковых перераспределения, вызывает сомнения. Потому что ACI 318-05 положения позволяют применение STM для образцов без поперечной арматуры, однако, все 10 образцов будет моделировать с помощью этих положений.

Для определения возможности опытных образцов согласно рекомендациям ACI 318-05, только наклонные стойки, что кадры в реакцию северо должно быть проверено. Все образцы были сконструированы так, чтобы наклонной стойкой была ключевым элементом в СТМ.

По ACI 318-05, эффективное сжатие в стойку определяется

F ^ югу се = 0.85

Эффективного сжимающие напряжения в стойку, е ^ ^ се к югу, был затем умножается на площадь в конце стойки. Области на конец стойки равна площади склонен лицом ЧМТ узла. Схематическое изображение ЧМТ узла можно увидеть на рис. 14. Для всех образцов, испытанных, л ^ подпункта б = 6 дюймов (152 мм) и ^ т = 6 дюймов (152 мм). Угол наклона Узел на рис. 14 основывается на положениях, так и AASHTO LRFD ACI 318-05. Эти положения производства минимально возможной площади, на которой могут выступать напряжений при заданных значениях L ^ югу Ь и ш ^ т ^ к югу. Это минимальная площадь также перпендикулярной к оси стойки, прилегающих к узлу, что предполагается, что все напряжение перпендикулярно к лицевой узел. Узла, предполагается действовать по всей ширине сечения (B = 6 дюймов [152 мм]). На основании прочности бетона, узловой области, а коэффициент полезного действия, который является функцией усиления в стойку, сила из важнейших элементов STM может быть определена.

Применение положений AASHTO LRFD STM

STM положений в рамках AASHTO LRFD являются более сложными, чем в МСА 318-05. Основные уравнения, используемые в AASHTO LRFD положения STM повторяются здесь

... (3)

Три вклада в вышеупомянутых уравнений наклон стойки, бетон прочность на сжатие, и напряжение в направлении галстук. Наклон стойки была основана на стойки и галстук используемой модели, а галстук штаммы были измерены в ходе испытания. Галстук штаммы измеряется электрическое сопротивление тензодатчиков, которые были размещены на продольной арматуры в центре ЧМТ узла. Измеряется напряжение было несколько иным, чем это следует AASHTO LRFD. Штаммов, необходимых для ввода в AASHTO процедур LRFD STM конструкция должна быть средней между штаммами трещины бетона. Даже несмотря на различные меры деформации используются в данном документе и авторами AASHTO LRFD стойки и галстук положения моделирования, сравнение может быть сделано.

В практике проектирования, растяжения Для лабораторного исследования, однако, Есть нет дизайн нагрузки, которые могут быть учтены для расчета соответствующего значения напряжения. Кроме того, если галстук разработана таким образом, что она будет учитываться доход по нагрузок напряжение в том, что связь не поддаются на основе простых учредительных модель, которая используется для обычного подкрепления. Если напряжение в арматуре в точности равна текучести, напряжение в этом баре может варьироваться от деформации при первом урожая ( деформационного упрочнения в подкрепление (

Узел геометрии используется AASHTO LRFD идентична той, которая используется ACI 318-05 (рис. 14). Результаты AASHTO LRFD STM основе проектных расчетах приведены в таблице 2.

Допустимых нагрузок рассчитывается AASHTO LRFD чуть менее консервативной, чем их коллеги ACI 318-05. Тем не менее, по-прежнему с большим отрывом от предсказать и измерить потенциал. Коэффициент вариации отношения намерены предсказал силы для ACI 318-05 и AASHTO LRFD лишь немного отличается. Повышенной сложности, используемых в AASHTO LRFD не приведет к увеличению точности в рамках этих 10 образцов, но AASHTO LRFD положения, как представляется, несколько менее консервативной, чем ACI 318-05 спецификаций.

Следует отметить, что ни один из 10 образцов, испытанных удовлетворил требуется усиление контроля трещины предусмотренные в разделе 5.6.3.6 в AASHTO LRFD мост характеристики дизайна. Это требование определяет усиление отношение 0,003 в горизонтальном и вертикальном направлениях.

РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ

Эта экспериментальная программа была использована для изучения влияния распределения нагрузки и поперечной арматуры на прочность глубокой балки. Кроме того, в силу этих образцов была рассчитана на простых стойки и галстук модели, основанной на положениях два индексы США. Использования STM положения обоих ACI 318-05 и AASHTO LRFD мост проектной документации привело к скромным подсчетам на прочность все 10 экземпляров. Strut и галстук моделирования соответствует снизу теории пластичности. Таким образом, его применение должно привести к получению консервативной оценки сил. На основании экспериментальных данных, разработанные в данном исследовании, применение STM делает производство консервативные ценности силы.

Результаты этих тестов показывают, что для моделирования равномерной нагрузки с STM, два сосредоточенных нагрузок может быть адекватной, в зависимости от особенностей государств-членов. Экспериментальные результаты показывают, что различные несущие механизмы имеются для различных распределений нагрузки. Для одного сосредоточенной нагрузки, прямые формы стойки между приложенной нагрузки и ближайшей поддержки реакции. В случае распределенной нагрузки, сжатия вентилятора вероятных форм. Сжатия вентилятора сосредоточена распределенных нагрузках к реакции точки. Для этих испытаний, два сосредоточенных нагрузок оказался достаточным для производства такого же нагрузки сопротивления механизма присутствующих с истинным равномерной нагрузки, о чем свидетельствует сходство измеряется напряжение распределения между 2С и UL случаев нагрузки (рис. 12).

Количество грузов, однако, не может быть единственным критерием для определения подходящей моделью для равномерной нагрузки. Так как длина пучка увеличивается, две нагрузки стали менее похожи на равномерно распределенной нагрузкой. Расстояние между нагрузки должны быть также рассмотрены. Конечно, если расстояние между нагрузках меньше, чем глубина член нагрузки достаточно, чтобы считать однородным. Верхний предел нагрузки расстояние, чтобы создать равномерную нагрузку, однако, нуждается в изучении.

В большинстве тестов, разрушение при сдвиге предшествовали образованию трещин сдвига, который был почти параллельно первому диагональные трещины сдвига. Второй параллельных трещин, образовавшихся от 60 до 80% от конечной потенциала образца. Невыполнение этих образцов был тогда вызвало конкретные дробления между двумя трещинами. Такого рода неудачи лучше всего иллюстрирует фотография образца UL-0-8,5 на рис. 10. Для образцов с небольшой сдвиг пролета до глубины отношений, параллельно диагональных трещин может быть индикатором надвигающейся неудачи сдвига. Дальнейшие экспериментальные наблюдения должно быть сделано, чтобы изучить весь смысл образования параллельных сдвиговых трещин в различных образцов типов. Несколько испытаний, описанных в данном документе, являются недостаточно, чтобы сделать твердый вывод о важности формирования параллельных трещин сдвига.

Для 10 образцов, испытанных в этой серии, помимо горизонтального сдвига подкрепление-видимому, не оказывает существенного влияния на прочность на сдвиг образцов. Тем не менее, небольшое количество вертикальных усиление сдвига (примерно 1 / 2, что требуется использование ACI 318-05 STM положения и 1 / 3 того, что требуется по AASHTO LRFD положения STM) было достаточно, чтобы изменить режим отказа от диагональной напряженности распороть- дробление стойки, прилегающих к поддержке.

Авторы

Авторы хотели бы поблагодарить Техас Департамента транспорта за предоставление финансовой поддержки для этой программы исследований, а также руководством Руководитель проекта Д. Ван Landuyt с благодарностью признана. Мнения, выводы, выводы и рекомендации, содержащиеся в данном документе, являются мнениями авторов.

Нотация

е '^ с ^ к югу = заданная сжатие прочность бетона

F ^ югу се = фактическая численность сжатие в стойку

F ^ югу у.е. = полезная сила сжатия

л ^ к югу Ь = длина плодоносящей площади определения узла

V ^ к югу кр = Сила сдвига, при котором диагональных трещин в северной части образцов произошло

V ^ к югу макс = максимальное усилие сдвига перевозимых северо часть образцов

W ^ югу т = ширина галстука в стойку, и галстук модели

= 0,75 для бутылочной формы стоек, удовлетворяющая уравнению. (1)

= 0,60 для бутылочной формы стоек, не отвечающей формуле. (1)

Ссылки

1. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2005, 430 с.

2. Американская ассоциация шоссе государства и перевозки должностных лиц ", AASHTO LRFD мост характеристики Дизайн", 2-е издание, Вашингтон, DC, 1998, 1253 с.

3. Reineck, К., под ред. Примеры для проектирования Железобетона с Strut-и-Tie модели, SP-208, американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 2002, 242 с.

4. Митчелл, D.; Коллинз, М.; Bhide СО и Rabbat, BG, "AASHTO LRFD Strut-и-Tie Примеры Модель Дизайн", портландцемент Ассоциации Скоки, штат Иллинойс, 2004, 65 с.

5. Марти, П., "Основные инструменты в железобетонных Дизайн Beam," ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 82, № 1, январь-февраль 1985, с. 46-56.

6. Muttoni, A.; Шварц, J.; и Th

7. Браун, MD; Санкович, CL; Байрак, O.; Jirsa, JO; Брин, JE, и Вуд, SL, "Дизайн для сдвига в железобетонных Использование Strut-и-Tie модели", доклад № 0-4371-2 , Центр транспортных исследований, Университет штата Техас в Остине, Остин, Техас, апрель 2006, 354 с.

8. Браун, MD; Санкович, CL; Байрак, О. и Jirsa, JO, "Поведение и эффективность бутылочной формы Struts," Структурные ACI Journal, В. 103, № 3, май-июнь 2006, с. 348 - 355.

9. Браун, MD; Байрак, О. и Jirsa, JO, "Дизайн для сдвига в зависимости от нагрузки Конфигурации", ACI Структурные Journal, В. 103, № 4, июль-август 2006, с. 541-550.

10. Браун, MD, и Байрак О., "Минимальные Арматура бутылочной формы Struts," Структурные ACI Journal, В. 103., № 6., Ноябрь-декабрь 2006, с. 813-821.

Входящие в состав МСА Michael D. Браун Персонал инженер Уитлок, Далримпл, Постон, а Associates, Остин, Техас Он получил докторскую степень, MSE, и ОЧЭС из Университета Техаса в Остине, Остин, Техас, в 2005, 2002 , и 2000, соответственно. Он является членом Совместного ACI-ASCE Комитет 445, сдвига и кручения.

Входящие в состав МСА Огузханского Байрак является адъюнкт-профессор гражданского строительства в Университете штата Техас в Остине. Он является членом комитетов МСА 341 и сейсмостойких железобетонных мостов и E803, факультет сети Координационного комитета и совместных ACI-441 ASCE комитетов, железобетонные колонны и 445, сдвига и кручения.