Деформируемости железобетонных замкнутых Холлоу Колонны с углепластика
Большое количество железобетона (RC) мосты в Европе между 1950 и 1970-е годы характеризуются полого причалов разделе. Многие из них сегодня нуждаются в сейсмических обновления для улучшения их реакции при землетрясении. Для изучения поведения прямоугольного полого сечения подвергаются комбинированному осевой нагрузки и изгиб, в общей сложности семь 1:5 масштабных образцов был испытан в университете Неаполя Федерико II. Испытано образцы имеют внешний размер раздела 14,17 дюйма (360 мм), толщиной стенки 2,36 дюйма (60 мм) и высотой 4,27 футов (1,30 м), представляющие, в меньших масштабах, характерных квадратных полых опор моста. В статье рассматриваются результаты проведенных исследований упором на анализ сечения кривизны, член деформируемость, удельная энергоемкость, и модель ограничений. Первое применение более совершенный метод в стадии разработки представляется предсказать поведение unstrengthened образцов.
Ключевые слова: изгиб; углеродного волокна армированных полимерных; волоконно-армированные полимерные заключения.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Для максимального структурной эффективности прочности жесткости и масс-массовых показатели и уменьшить массу вклад колонке сейсмического отклика и высокой пропускной спрос на фонды, желательно использовать полые сечения. Это может быть экономичной в использовании полых армированных вертикальной членов свести к минимуму вес конкретных членов, в некоторых ситуациях или стоимости бетона в некоторых местах. Даже современные кодексы практики, ориентированной на новые разработки не признают каких-либо конкретных проблем, связанных с пустотелого профиля. Большое число существующих мостов полые опоры, и полые армированных вертикальной члены могут потребоваться для рассеивания энергии, образуя вязкий пластических шарниров, когда они подвергаются сейсмических и других боковых сил, и вопрос об имеющихся у них пластичности, возможно, потребуется изучить. Мост причалы являются уязвимыми в результате землетрясения, а также разработка надлежащих пластичного опор не требуется. Мост опор разработана в соответствии со старыми кодами дизайн может понести серьезный ущерб во время сейсмических событий, вызванных недостаточным сдвиг или изгиб или низкой пластичности.
Во всяком случае, в силу своей хрупкой природе, отказ в сдвиговых железобетона (RC) моста опорах следует избегать, а также необходимость обеспечения того, что фактическая численность сдвига превышает фактический предел прочности при изгибе была признана в последнее время. Исследования могут быть найдены на оценки сдвига потенциала, однако, стройные колонны могут страдать от изгиб и изгиб оценки потенциала до сих пор не в полной мере учитывать ..
Научно-исследовательские программы в основном рассматривается вопрос о твердых колонны либо с прямоугольным или круглым сечениями. Эти программы показывают, как из армированных волокном полимера (FRP) заключение может играть важную роль в сдерживании бетонного ядра, тем самым повышая прочность на изгиб и пластичность и добавить дополнительные подкрепления в обруч направлениях, что также повышает прочность на сдвиг и снижает сейсмической уязвимости.
В отличие от традиционных материалов, таких как рубашки стали или раздел расширения, FRP позволяет несколько возможных решений, которые могут быть использованы для пиджак рубрики: мокрой планировки до процесса с использованием ткани, препрегов в виде жгута, ленты или ткани, а также сборных оболочек . Лучший способ определяется среди них анализ стоимости и обработки материалов оболочки. По сравнению с традиционными материалами, такими как сталь и бетон, FRP материалы улучшенными свойствами по прочности к весу, жесткости и веса и прочности (инертность к химическим и факторов окружающей среды). По этой причине, они были использованы во всем мире модифицированной существующих железобетонных мостов и зданий. Важные характеристики FRP по ремонту и укреплению приложений скорость и простота установки. Труда, остановку расходов и компанией "Сахалин Энерджи обычно компенсировать материальные затраты композитов, делая FRP укрепление систем очень конкурентоспособной с традиционными методами укрепления, таких как стальная пластина связи, внешних после натяжения, а в разделе расширения ..
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В настоящем документе основное внимание уделяется обновлению и модернизации существующих причалов RC прямоугольного полого сечения использованием FRP композитных материалов, применяемых в поперечном направлении (заключения) для повышения прочности при изгибе и пластичности.
Исследование направлено на изучение поведения unstrengthened и FRP рубашкой квадратных полых опоры подвергаются комбинированному осевой нагрузки и изгиб отцепили от сдвига, поэтому тонкие образцы, поведение которых преобладают прогиба, были исследованы. Наряду с результатами испытаний на сдвиг контролируемого / доминируют тесты, 1 данной работы было призвано обеспечить полное резюме на поведение членов, полые некруговых сечений.
ПОВЕДЕНИЕ FRP-размерных HOLLOW PIERS
Неадекватная сейсмических подробно способствовали преждевременному полых неудачи колонке, как только конкретные откола произошло во время землетрясения. Исследования эффективности FRP упаковка для сейсмических обновление RC некруговых полых опорах моста находятся на ранней stage.2-4
Эти исследования указали на следующие важные параметры, которые определяют поведение полых колонок:
* Форма раздел: круглые или некруговых;
* Сумма продольной и поперечной арматуры (сталь отношение?);
* Номера слоев усиления размещены вблизи и за ее пределами лица раздела и связали по толщине стенки;
* Толщина стенки (к краям диаметру Di / De), а также
* Отношение осевой нагрузки.
В колонках испытания с низким уровнем осевой нагрузки и высокой горизонтальной нагрузки, приложенной к верхней части колонны, с наиболее запросил сечения подвергнут как изгиба и сдвига, FRP показали хорошие совершенствование перекрестных свойств раздела, увеличивая прочность на сдвиг и избегать преждевременной потери устойчивости продольного армирования, опытных в разделах с очень высокой заключения reinforcement.3
Соответственно, необходимо увеличить размер удержания продольных балок, в колонках с высоким уровнем осевой нагрузки, чтобы избежать преждевременного разрушения вызваны выпучивания продольной арматуры является выдающимся.
Другие испытания показали, что results4 пластичности фактора возрастает с увеличением числа листов FRP, а также прочность на сдвиг полого сечения, ликвидации всех сдвиговых трещин и изменение режима неисправности образца от сдвига на изгиб. Когда FRP также приняты для укрепления изгиб, важность крепления волокон на базе причала emphasized1 как ключевой проблемой, и только после нарушение сцепления было предотвращено, в интересах укрепления были полностью достигнуты.
Поперечной арматуры в колоннах выполняет три функции: оказание сопротивления сдвигу, чтобы предотвратить преждевременное выпучивания продольной арматуры, а также ограничить сжатого бетона.
Спиральные или кольцевой арматуры обруч находится возле внешнюю сторону круговой колонны сдержать рост диаметра вызванных продольного сжатия. В твердых членов, при условии ограничения по поперечной стали против конкретных расширение создает ограничиваясь действий с точки зрения внутреннего радиального давления. Напротив, в thinwall круговых полых членов, действие поперечной стали создает окружные напряжения сжатия на трубчатых стены. В этом случае радиальной составляющей удерживающего напряжения достаточно низка, и способствует слегка повышения прочности бетона.
Что касается круговых сечений, было подчеркнуто, что положение нейтральной оси играет важную роль по разделу behavior.5 Низкий осевой нагрузки, умеренные продольной процент стали, или достаточно толстые стены может привести к нейтральной оси, близкой к внутренней лицо стенки трубы и колонка может быть как ожидается, будет вязкостью. В противном случае, если нейтральная ось проходит через полую часть на некотором расстоянии от внутренней поверхности трубы, колонки можно ожидать, что неудачу в хрупких образом в результате быстрого распада бетона в зоне сжатия.
РЕЗЮМЕ экспериментальной программы
Экспериментальная программа была запланирована на полых колонн в уменьшенном масштабе. Испытательные образцы воспроизвести в масштабе 1:5 типичных опор моста, имеющие сечение 70,87 х 70,87 дюйма SUP ^ 2 ^ (1800 х 1800 мм ^ 2 ^ SUP), толщиной стенки 11,81 дюйма (300 мм) и высотой, равной до 21,33 футов (6,50 м). В общей сложности семь каре крест колонны конкретных раздел с полыми размеры разделе 14,17 х 14,17 дюйма SUP ^ ^ 2 (360 х 360 мм ^ 2 ^ SUP) и толщиной стенки 2,36 дюйма (60 мм) были протестированы. Тест матрица была разработана для оценки эффективности FRP обертывания в соответствие три P / M отношения. Таким образом, три unstrengthened образцов (U1, U2, U3 и), а три других образцов укрепить с углеродом FRP (углепластика) ламинатов (S1, S2, S3) были протестированы с нагрузкой эксцентриситета постоянным во время испытания. Три эксцентриситеты 1,97, 7,87 и 11,81 дюйма (50, 200 и 300 мм) были изначально выбраны для исследования поведения участников в соответствии с полым P / M комбинации проведения конечной нейтральной оси за пределами сечения (е = 1,97 дюйм
[50 мм], полностью с компрессией), в midheight (е = 7,87 дюйма [200 мм]), и близко к сжатым фланец (е = 11,81 дюйма [300 мм]). Строительство вопрос не позволяют испытания образцов U1 и S1 с эксцентриситетом 1,97 дюйма (50 мм), но фактическая эксцентриситета была 2,05 и 3,15 дюйма (52 и 80 мм), соответственно, как показано в таблице 1. В общей сложности два слоями углепластика мокрый лежал деятельности однонаправленные ткани 0,123 кг / м ^ 2 ^ SUP (600 г / м ^ 2 ^ SUP) были применены в поперечном направлении, во всех образцов для укрепления всей высоте образца. Количество установленных слоев считалось, что верхний предел может быть получена из экономического и технического анализа, которые также составили по шкале сокращения. На данной схеме, отношение углепластика подкрепление в четыре раза больше, чем коэффициент усиление стремена. Тем не менее, было отмечено, что влияние числа слоев на FRP образцов при эксцентричной нагрузки не столь резким, как у образца под концентрических loading.6 Один unstrengthened образца (U0) в чистом осевой нагрузки также была испытана. .
Все колонны были проверены с тензодатчиков на внутренние стали продольной арматуры и с линейным переменным преобразователей (LVDTs) на внешних граней измерения средней растягивающих и сжимающих деформаций бетона по расчетная длина 15,75 дюйма (400 мм) на противоположных стороны сечения. Другие LVDTs были использованы для измерения прогибов и конечных поворотов проверенных членов. Укрепление колонны были также приборами с семь горизонтальных датчиков нагрузки на углепластика обертывания помещен в середине пролета.
Основные результаты и глобальные результаты экспериментальных исследований с точки зрения прочности и отказов масштабной полые колонны приведены в Lignola др. al.2 краткое изложение основных результатов с точки зрения прочности и отказов представлена в следующем.
Упаковка задержал выпучивания стали продольной арматуры и бетона откола, обеспечивая полное развитие несущей способности бетона. Благотворное влияние заключения увеличился сжатой части сечения растет. Увеличение прочности составляет примерно 7% в случае крупных эксцентриситет (то есть, по сравнению с образцами S3 образцов U3 в таблице 1) и 19% в случае более мелких эксцентриситет, а постепенно, более пластичным поведение наблюдалось при увеличении эксцентриситета. При нейтральной оси мигрировали в сечении, отказов был изменен напряженное состояние изменилось из чистого сжатия в сжато и изгиб и изгиб подчеркивает стал преобладающим. Стены провалились из-за конкретных дробления или в сочетании баров потери устойчивости и бетона отслаивание, а местное выпучивание сжатых тонких стен никогда не было.
Значение P ^ ^ макс югу определяется как экспериментальные конечной осевой нагрузки и Экспериментальных моментов на основе уравнения M югу ^ II = P ^ югу тах (е .
THEORETHICAL АНАЛИЗ
Учредительный законов материалов
Теоретический анализ был проведен учредительный рассматривает две модели для бетона и отношений для арматурной стали в том числе в зависимости от изгиба Козенца и Prota.7 др. Мандер и др. model8 и Типового кодекса 19909 будут приняты конкретные сочетании с теорией размер эффекта Hillerborg, 10, где сжатие конкретной конечной деформации считается обратно пропорциональна глубине зоны сжатия. Согласно этой теории, как только кривой деформации вступает в нисходящей ветви, локализация напряжений как ожидается, произойдет на некотором диапазоне длины так, что форма этой кривой не материальное имущество, и может варьироваться в зависимости от позиции сечения в структуре. Эта длина может считаться пропорциональной глубине зоны сжатия сечения х, так что можно определить конкретные конечной деформации определена в качестве официального локализованной деформации, когда напряжение достигает нуля. Удержания зоны сжатия менее важна, полые сечения по сравнению с твердыми них.
Две конкретные модели были приняты на восходящей ветви кривой растяжения, тогда как для нисходящей ветви, прямая линия по убыванию от вершины сжимающих напряжений к нулю при
Параметры, которые имеют влияния, следовательно, прочность бетона пик (цилиндрической силы сжатия от 4,64 KSI (32 МПа), оценивается по чистой осевой нагрузкой на колонке U0) и соответствующие деформации (это было принято равным 2,2 [тысячу], согласно к Типовой кодекс 1990 года, или 2,0 [тысячу]), локализованных диапазоне длины деформации W ^ с ^ к югу (т.е. изменялась в анализов от 0,04 до 0,06 дюйма [1 до 1,5 мм]) и конечной конкретные деформации от нейтральной оси глубины, в соответствии с теорией Hillerborg.
Бетонные Предполагается, что трещины, когда она достигает своего изгибной прочности рассчитывается в соответствии с Типовой кодекс 1990 (который, как предполагается, как 0,56 KSI [3,86 МПа]). Поведение растяжение конкретные линейна вплоть до предела прочности, и после конкретные трещины, растяжения жесткости происходит в железобетонных со стальной арматуры. Напряженность жесткости составляет механизм передачи нагрузки между арматурной стали и окружающих растяжение бетона и, как правило, представлены постепенной деградации конкретных растяжения после раскрытия трещин. Растяжения из-за напряженности влияние жесткости предполагается уменьшить линейно от 70% от растрескивания напряжение в растрескивания деформации к нулю при
Экспериментальных зависимостей напряженно-деформированного были использованы для арматурной стали. Тесты проводились на сжатых стержней с длина / диаметр соотношения (L / D) от 8 и 16 (соответствует связи промежутках между 3,15 и 6,30 дюйма [80, 160] для продольного стержня диаметром 0,39 дюйма [ 10 мм]). В случае L / D = 16, выпучивания произошло почти без пластической деформации; 7, когда стали достигнуто штаммов порядка 2,5 [тысячу], бар начал потери устойчивости и постепенно утратил способность loadcarrying. Наблюдение за отказавших элементов показал, что бар выпучивания произошло на пролет длиной два связей расстояние, что, вероятно, из-за потери устойчивости стержней и на внутренней стороне. Основные параметры прочности на разрыв 87 KSI (600 МПа), текучести 73,39 KSI (506 МПа) (что в случае сжатия приблизительно соответствуют напряжения изгиба в случае L / D = 16), модуль упругости, и упрочнения отрасли после уступая плато.
Аналитическое моделирование
Теоретических грузоподъемность и общие закономерности взаимодействия для полых прямоугольных колонн были разработаны в основном для стали structures11, 12 и примерно на unstrengthened окно конкретные крест sections.13
С помощью модели, которая волокна сетки конкретные сечения геометрии в серию дискретных полос, участков совершенно произвольной формой поперечного сечения (в том числе полых призматических сечения) могут быть смоделированы. Каждая отдельная полоса предполагается, что постоянный стресс. В указанном месте нейтральной оси и кривизны указанного раздела (с учетом ссылки деформации в данной точке сечения и с нейтральной оси известно), внутренних войсках разделе вычисляются (рис. 2).
Нейтральное положение оси изменился до чистых внутренних осевое усилие в разделе находится в равновесии с приложенным извне осевой нагрузки, действующей на секции, то внутренняя часть изгибающий момент вычисляется и соответствующие диаграммы кривизны момент готовились. Perfect связи предполагается, на стыке бетона и арматуры; пластины изгиба (как местного выпучивания тонких фланец сжатия) не учитывается, так что предел прочности достигается тогда, когда отказ материала и / или стальной арматуры изгиба происходит. Напряженности влияние жесткости, потери устойчивости сжатых стержней, а также бетона откола включены в модель.
Скалывания бетона и выпучивания укрепление учитывать, рассматривая поведение (ступенчатый) бетона охватывают более хрупкой по сравнению с бетонного ядра и принятия экспериментальной кривой напряженно-деформированного со стрессом сокращения для стальных при сжатии . Конкретные отслаивание покрытия довольно хрупкого в образцах загружается с малым эксцентриситетом и становится более постепенным при увеличении эксцентриситета. В рамках предлагаемого метода, конкретные отслаивание покрытия были смоделированы принятия нисходящей ветви в напряженно-деформированного отношений для большинства внешних сжатого конкретных полос покрова, нулевое напряжение в бетоне деформации равна деформации изгиба стальной арматуры. Предложенный метод может быть улучшен рассмотрении более точные модели для бетона сколов. Этот алгоритм позволил также обратить теоретического взаимодействия г. диаграмме. Сравнение теоретических схема взаимодействия г. по два конкретных моделей с помощью аналитических предлагаемого метода и экспериментальные результаты представлены на рис.
Нелинейных процедура была разработана теоретически оценивать конечный предел прочности при изгибе M ^ югу II ^ ^ SUP й = P ^ югу II SUP ^ ^ й ^ (е ^ эффектов второго порядка в связи с теоретическими колонке отклонения Прогиба в середине пролета зависит от кривизны (за счет изгибающий момент M ^ югу II ^ ^ ^ SUP-й). Равновесия и условия совместимости предоставляются разделе подвергается осевой нагрузки с увеличением эксцентриситета е Принятая процедура описана в Приложении 1.
Таблица 2 докладов теоретических пределов осевой нагрузки P ^ ^ SUP-й и конечной изгибной потенциала unstrengthened столбцов M ^ ^ SUP-м (без учета столбца отклонения) и P ^ югу II ^ ^ ^ й SUP и M ^ югу II ^ ^ SUP-й ^ прогнозы с учетом P-
Воздействие учредительных моделей
Принятой модели может адекватно предсказать кривизны нейтральной оси глубины, а также развития деформаций в случае полого поперечного сечения членов. Конкретные основные параметры деформации сжатия пика, локализованных со деформации ^ с ^ к югу длины, а параметр Анализ подчеркнули, что первые два параметры, влияющие на сжатие поведение конкретных имеют отношение к меньшим эксцентриситетом, где конкретное поведение является доминирующим. Эти параметры влияют только на предел текучести и в случае е = 300 мм (11,81 дюйма), а для больших значений деформации пика и к югу W ^ C ^, конечной предсказал увеличение момент. Напротив, напряженность влияние жесткости более актуально в случае изгиба и высоким эксцентриситетом. Увеличение параметра Наиболее подходящие значения для этого параметра составляет
Смягчение в материальном учредительных права приводит к смягчению поведения в разделе и в структурных элементов. В разделе без потери устойчивости стержней арматуры, только конкретные оказывает смягчающее поведение: таким образом, момент кривизны смягчает отношения в присутствии высоких осевое усилие сжатия только. Если сталь оказывает смягчающее поведение после потери устойчивости, реакция становится разделе размягчения для любого значения осевой силы тоже.
Только Мандер и др.. model8 в следующем будет рассматриваться. Для моделирования укрепить колонны, Spoelstra-Монти model14 будет использоваться, то есть эволюция др. Мандер и др. модели для ограниченных бетона. Типовой кодекс 1990 была принята для сравнения кода. Он подчеркнул, что модель, которая лучше соответствует экспериментальным данным др. Мандер и др. модели, в то время Типовой кодекс 1990 года, чуть более консервативный (то есть, премьер-диаграмма взаимодействия на рис. 3).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И численное сравнение
Изысканный методологии, разработанной до сих пор в некоторых моделях материала и допущений кажется, прогнозировать и секционных прочности и деформируемости unstrengthened полых колонн.
Прочность
3 показано сравнение между теоретическими unstrengthened г. диаграмм взаимодействия, приняв два конкретных учредительных законов и опытном участке результаты. Большой пробел (S-Series) и твердых (U-Series) знаки экспериментальных учета значения для столбца в середине пролета прогибов (то есть, к югу M ^ II ^). Малый марки являются экспериментальные значения не приходится P-
Все экспериментальные результаты unstrengthened образцов, как было отмечено в хорошем согласии с теоретическими предсказаниями (рис. 3). По сравнению с экспериментальными значениями, теоретические г. находятся на достаточно консервативны и разброс составляет примерно 10% (с единственным исключением U2 тест, где потенциал переоценить менее чем на 0,5% по первому анализ порядка). Принимая во внимание колонке упругой деформации, которая возрастает по мере увеличения кривизны с ростом эксцентриситета е, дальнейшее сокращение предсказал мощность обеспечивается и теоретическими предсказаниями еще находятся на консервативной стороне с разбросом менее чем 18%.
Он отметил, что прирост силы Экспериментально установлено в усиленном колонны довольно мало для столбцов загружаются с большим эксцентриситетом. Такой результат объясняется теоретически, так как положительный эффект лишения свободы увеличивается с сжатой части сечения растет.
Продольные деформации диаграммы оценки
Штамм диаграммы, полученные по данным вертикального LVDTs размещены на внешней стене хорошо согласуется как правило, найти с тензометрических измерений на стальной арматуры. Экспериментальных кривизна вычисляется подключения три точки: одна на сжатие цементного волокна и два внутренних стальной арматуры (деформации сжатия положительны).
Сравнение теоретических (сплошная линия) и экспериментальные (пунктирная линия) деформации распределения для образцов U1 на рис. 4. диаграмм в середине пролета деформации относятся к пиковой нагрузки. Влияние местных бар выпучивания образцами U1 пострадавших глобальное поведение столбца, который был хрупкий с внезапным дробления и скалывания покрытия бетона в сжимающей части конкретных штаммов, как малые, как 2,5 [тысячу].
Также в тесном S1 колонке пиковой нагрузке, замечательного приращение деформации сжатых стальных стержней достигается за счет потери устойчивости, что, по сути, проходила как раз в середине пролета, где тензодатчиков, не применяются. Влияние местных бар выпучивания (ясно заметной на рис. 4, где экспериментальные распределения деформаций, имевших место в S1 колонке указаны в часы пик и в 80% от пиковой нагрузки), не влияет на пост-пик пропускная способность укрепить образца. Кроме того, в Колонном U2 и U3, достигнутых конкретных штаммов ниже, чем 2,5 [тысячу] при пиковой нагрузке.
На рисунках 5 и 6 показывают сравнения теоретических и экспериментальных деформации развития Столбцы U2 и U3. Численная модель может предсказать развитие деформации очень хорошо. Восходящей ветви очень хорошо предсказал, тогда как кривая падение в целом достигли конкретных штаммов ниже, чем прогнозировалось (в численный анализ, сколы покрытия конкретных и глобальных ответных ухудшается при сжатии стали достигает деформация продольного изгиба).
Кривизны, деформируемость, и конкретные оценки энергии
Цифры от 7 до 9 показать момент кривизны диаграмм, где сравнение теоретических и экспериментальных результатов для U-серии сообщалось. Соответствующие ( В первой фазе линейного упругого до растрескивание бетона, можно сослаться на известную упругих отношения: После крекинга, эффективного момента инерции должен быть рассмотрен и напряженности жесткости эффекты имеют место. Теоретические зависимости момент кривизны были рассчитаны с использованием значения осевой нагрузки и постоянной введенных эксцентриситета без учета эффектов второго порядка. Резкое падение грузоподъемность секции, когда стали на сжатие достигнуто деформации изгиба явно заметно.
Наиболее распространенным и желательным источником неупругих структурных деформаций вращений потенциальных пластиковые петли. Для элементов, не выполняет изгиб, кривизна пластичности Кривизны пластичности может быть определен как отношение кривизны на смягчение отрасли на 80% предельной нагрузки, к югу у ^). M ^ у ^ к югу является изгибающий момент оценить, когда стали уступая измерялась тензодатчиков, если приносит не произошло, как и для образцов U1 и U2, M ^ у ^ к югу принимается равной момент, отвечающий пиковых нагрузок. Пластичность уменьшается прирост осевой нагрузки. При увеличении эксцентриситета (то есть, снижение осевой нагрузкой), следует отметить, что нейтральные движется в направлении оси внутри раздела, а некоторые пластичности был достигнут за счет растяжения собственности стали.
Таблица 3 докладов кривизны значения вязкости. Он отметил, что кривизна пластичности один для unstrengthened Столбцы U1 и U2: это связано с внезапной подшипника падение потенциала, который не допускает увеличение кривизны после пика (то есть, уступая стали бары не была достигнута). .
В укрепить серии, в пользу заключения явно указал. Конфайнмента позволяет разрабатывать большие кривизны после максимальной нагрузки и пластичности кривизны больше, чем три к усилению колонн.
Испытание показало, S2 кривизны пластичность меньше, чем S1, даже несмотря на эксцентричность была больше. Это можно объяснить, учитывая, что его отказ произошло неподалеку от части, где в середине пролета через деформации данные были приобретены. Для образцов U3 и S3, то можно отметить, что увеличение
Увеличение пластичности поставляется заключение может быть также оценивалась путем сравнения удельных энергий получены (табл. 4), а замечательная увеличивается рассеивать возможности для укрепления колонны находятся. Энергетическая ценность рассчитывается как площадь под M /
Максимальная вязкость Например, (табл. 3) при раз удельная энергия рассеивается в часы пик E ^ тах к югу от хрупкого образца (U3) (табл. 4). Удельная энергия прироста E ^ 80% к югу тах / E ^ югу тах в S3 колонке больше, чем 3,71, подчеркнув, существенного увеличения пластичности только структурными элементами.
Таблица 5 показывает сравнительный анализ теоретических кривизны Представлены результаты экспериментальных образцов unstrengthened отметил быть рядом с теоретическими предсказаниями при пиковой нагрузке с разбросом менее чем 8% в случае кривизны и 20% в случае удельной энергии. Лонжероном стали выпучивания, что причиной хрупкого поведения в столбцах U происходит в меньшей деформации по сравнению с ожидаемым теоретически. Этот эффект особенно важно для небольших эксцентриситетов нагрузки. Для больших эксцентриситетов, гипотеза о постоянной кривизны вдоль оси столба не совсем верно, и это может повлиять на теоретические результаты. Экспериментальные кривизны укрепления образца, как представляется, в соответствии с численные результаты для unstrengthened столбцов.
Теоретическая модель ограничения проверки
Модель предположения об ограничениях можно тщательно доказал сравнения теоретических и вращения шарнира в середине пролета прогибов с числовыми данными. Как поясняется в теоретической части анализа вращения шарнира Предполагается, что в связи с постоянной кривизной полой части колонны (в постоянных гипотезы момент и кривизна оценивается от экспериментальных данных о деформации продольных балок, стальных и бетонных стен). Прогиба в середине пролета рассчитывается посредством объединения теоретических кривизны.
Петля повороты были зарегистрированы два LVDTs сделан на стальной пластине в нижней части колонны. Расчетная вращения шарнира были сравнению со сметными вращений. На рисунке 11 показано проверки к колонке S3; в этом тесте, крупнейший поворотов не ожидается. Симметрия соображения позволяют оценить вращения путем умножения постоянной кривизны в середине пролета длиной половины столбце (только полые части, потому что для оценки оборотов, твердые части должны жесткие).
Две полученные кривые (рис. 11) практически соответствует перед пиковых нагрузок, проверка гипотезы о различных жесткостей полых и сплошных участков. Вместо этого, различные склона на стадии пост-пик можно легко объяснить. Глобального вращения численно путем интеграции связано с трещинами разделе кривизны, и не принимать во внимание известные напряженности жесткости эффектов. Кроме того, искривление не очень постоянен вдоль колонны и в середине пролета оценке кривизны завышению средней кривизны. Бары потери устойчивости может также повлиять на экспериментальных локальных данных.
Кривизны увеличивается эксцентриситет растет, а следовательно, увеличивается колонке отклонения. Хорошее соглашение, достигнутое между экспериментальными измеряется шарнир поворота и вращения рассчитывается по кривизне показывает, что петли правильно работал (ограничение предположения).
В середине пролета прогибов Хорошее согласие расчетных и экспериментальных оценок находится до пиковой нагрузке, растрескивание эффекты и эффект второго порядка состоится решительно поведение пика должности.
Твердой части, должны жестких, дает лишь отклонения вклад за счет жесткой ротации петли. Тем не менее, высокая чувствительность была обнаружена на перемещение прогнозы из-за двойного интеграции, твердых гипотезы жесткости часть, и постоянное предположение момент.
Цифры 12 и 13 показано сравнение с теоретической кривой отклонения нагрузки; штриховые линии первый анализ порядка и второго порядка анализа (в том числе С- Аналитическая модель недооценивает столбце отклонений. Более точные теоретических прогибов могут быть предсказаны, если нелинейного распределения кривизной, а не идти постоянно, поскольку эффективные осевые нагрузки эксцентриситета меняются вдоль полых и сплошных части колонны. Бары 'выпучивания особенно заметно в малых внецентренно загруженных столбца, а напряженность жесткости значительные и в случае больших эксцентриситетов.
ВЫВОДЫ
В общей сложности семь каре крест колонны конкретных разделе были протестированы. Провал полых членов существенно зависит от появления преждевременных механизмов (сжатых стержней потери устойчивости и бетона откола); заключения FRP позволяет задержки этих механизмов, в результате чего численность улучшение и значительное увеличение пластичности. Прочность улучшения были более актуально в случае образцов загружен меньше эксцентриситет, а пластичность улучшения были более актуальным в случае большой эксцентриситет.
Пластичность увеличивается быть получены путем сравнения кривизны индекс вязкости и удельной энергии. Анализ кривизны индексы вязкости свидетельствует замечательное усовершенствование сейсмического отклика завернутый колонны, после пиковых нагрузок, они все хорошие loadcarrying возможностей, которые хорошо диссипации энергии.
Результаты данной работы позволяют предположить, что надежный численный метод для прогнозирования поведения полый крест разделе под сочетание изгиб и сжатие должна включать в себя соответствующие модели для сжатых стержней потери устойчивости и бетона сколов. Кроме того, надежной stressstrain поведение конкретных необходимо. Бетонные параметры, влияющие на теоретические предсказания были признаны и рассмотрены в данной статье.
Результаты испытаний образцов unstrengthened и теоретический анализ показывают, что хорошая была достигнута договоренность между экспериментальными прочности и результаты анализа, ведется работа по продлить использовать аналитический метод для прогнозирования поведения FRP пленку столбцов.
Авторы
Авторы благодарят за поддержку итальянского правительства в финансировании научно-исследовательского проекта Митрас. Укрепление FRP колонн была поддержана MAPEI Spa., Милан, Италия. Вклад А. и П. Balsamo ЗАФФАРОНИ обязательна.
Ссылки
1. Павезе, A.; Bolognini, D.; и Peloso С., FRP сейсмических Модернизация RC-сквер-Холлоу мост Пирс разделе "Журнал сейсмостойкого строительства, специальный выпуск № 1, 2004, с. 225-250.
2. Lignola, ГП; PROTA, A.; Manfredi, Г. и Козенца Е., "Экспериментальные РК Холлоу Колонны замкнутых с углепластика," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 11, № 1, 2007, с. 42-49.
3. Osada, K.; Ямагути, T.; и Икеда, S., "Сейсмическая производительности и Модернизация полого кругового железобетонных Пирс После Укрепление Кат-Офф Самолеты и переменной толщины стенки," Бетон исследований и технологий (Япония), В. 10, № 1, 1999, с. 13-24.
4. Mo, YL; Yeh, Y.-K. и Се, DM, "Сейсмическая Модернизация полых прямоугольных колонн мост", журнал композиты для строительства, ASCE, V. 8, № 1, 2004, с. 43-51 .
5. Зан, Ф.; Парк, R.; и Пристли, MJN ", при изгибе прочность и пластичность циркуляра Холлоу железобетонных колонн без лишения свободы по внутренней поверхности", ACI Структурные Journal, V. 87, № 2, март-апрель 1990, с. 156-166.
6. Ли Дж., Хади, МНБ, "Поведение внешне замкнутых высокопрочного бетона Колонны под Эксцентрическая нагрузка", журнал композиционных структур, ASCE, В. 62, 2003, с. 145-153.
7. Козенца, Э., PROTA А., "Экспериментальная Поведение и численное моделирование Гладкие стальные прутки при сжатии," Журнал сейсмостойкого строительства, V. 10, № 3, 2006, с. 313-329.
8. Мандер, JB; Пристли, MJN и Парк Р., "Теоретические модели напряженно-деформированного для замкнутых Бетон," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 114, № 8, 1988, с. 1804-1826.
9. КСР-МФП Типового кодекса, "Разработка кодекса," комитет Евро-International-дю-Beton, Томас Телфорд, Лозанна, Швейцария, 1990, 437 с.
10. Hillerborg, A., "Кривая сжатия напряженно-деформированного для проектирования железобетонных балок," Механика деформируемого твердого тела: применение для бетона, SP-118, VC Ли и ZP Бажант, ред. Американские бетона институт, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1989, с. 281-294.
11. Чжоу, SP, и Чэнь, WF, "Разработка критериев Box Колонны под двухосном нагружении" Журнал строительной техники, ASCE, В. 111, № 12, 1985, с. 2643-2658.
12. Магди М. М. четырех сторон, FOR, "Пластик отношения взаимодействия для сквер Холлоу Структурные разделы: Нижняя граница решения" Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 130, № 9, 2004, с. 1381-1391.
13. Recupero, A.; D'Aveni, A.; и Ghersi, A., "Взаимодействие NMV Домены Box и I-образный железобетонных Участники" ACI Структурные Journal, В. 100, № 1, январь-февраль 2003, с. 113-119.
14. Spoelstra, MR, и Монти Г., FRP-замкнутых конкретной модели, "Журнал композиты для строительства, ASCE, В. 3, 1999, с. 143-150.
Джан Пьеро Lignola является выпускником ассистент и докторант Университета Федерико II, Неаполь, Неаполь, Италия, где он получил степень бакалавра в строительстве. Его исследовательские интересы включают численного моделирования и укрепления бетонных и кирпичных строений с самых современных материалов.
Андреа PROTA является доцент структурной инженерии в университете Неаполя Федерико II. Он получил степень магистра по гражданской инженерии в Университете Миссури-Ролла, Ролла, Миссури, и защитил докторскую диссертацию в структурной инженерии в университете Неаполя Федерико II. Его исследовательские интересы включают сейсмических поведения железобетонных и кирпичных строений, использование современных материалов для нового строительства, и модификация существующих структур с использованием инновационных технологий.
Гаэтано Manfredi является профессором структурной инженерии в университете Неаполя Федерико II. Его исследовательские интересы включают сейсмические инженерные и использования современных композиционных материалов в гражданских структурах.
Edoardo Козенца является профессором структурной инженерии в университете Неаполя Федерико II. Его исследовательские интересы включают сейсмической инженерии, железобетонных композитных конструкций и композитных материалов для строительства.