Армированных волокном полимерные замкнутых прямоугольных колонн: Оценка модели и Руководящие принципы разработки

Шесть моделей для заключения конкретных прямоугольных колонн оснащаться внешними связями армированных волокном полимеров (FRP) суммируются. прогнозных значений модели сравниваются с результатами экспериментов с участием прямоугольных колонн краткое оснащаться FRP и испытан при сжатии. Базу данных о соответствующих параметров и результатов на FRP-ограниченных прямоугольных колонн испытания при сжатии и в литературе была разработана. Кроме того, прогнозы европейских FIB, канадский CSA-S806, а также руководящие принципы дизайна ISIS были сопоставлены с теоретическими моделями заключения и с экспериментальными результатами. Сравнительный параметрическое исследование было проведено на заключение модели и прогнозы в руководящих принципах ограниченного конкретные преимущества. Параметры были рассмотрены, таких, как соотношение FRP-камере, неограниченный прочности бетона, формы поперечного сечения, а также механических свойств FRP. Кроме того, это исследование определили наиболее и наименее консервативных моделей, а также в руководящих принципах прогнозы, которые переоценили только бетон ..

Ключевые слова: только конкретные, разработка руководящих принципов; волоконно-армированные полимерные; прямоугольной колонки; испытания.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Использования извне армированных волокном полимера (FRP) приобрел популярность для укрепления и ремонта бетонных конструкций. FRP материалы были успешно использованы для удержания круговой железобетонные колонны. Их эффективность удержания прямоугольных колонн, однако, до сих пор не в полной мере. Например, дизайн ACI guidelines1 обеспечить уравнения для круговой колонны только с обертывание FRP, но ни для прямоугольных колонн. Канадских и европейских принципов дизайна признать увеличилось прочности бетона за счет удержания и обеспечить проектирование уравнений для прямоугольных колонн завернуты в FRP. Все руководящие принципы дизайна были опубликованы до 2002 года, и некоторые результаты испытаний и заключения моделей для прямоугольных колонн были доступны в этом году. В 2003 году четыре модели заключения были опубликованы и более экспериментальных данных стала доступной.

Разработать руководящие принципы для прямоугольных колонн укрепить с внешним связям FRP, как правило, на основе заключения одна модель, которая, в свою очередь, основана на экспериментальных испытаний, имеющие некоторые недостатки. Влияние размеров образцов, соотношение сторон сечения, радиус образца углы, а также ряд конкретных преимуществ считается, являются примерами таких недостатков. Кроме того, прогнозы существующих руководящих принципов, таких как CSA, 2 ISIS, 3 и FIB4 для бетонных колонн прямоугольного оснащаться FRP отличаются друг от друга. В самом деле, они могут вообще не быть консервативным и поэтому не в состоянии обеспечить безопасную дизайна. Чтобы проверить обоснованность рекомендаций по руководящим принципам разработки "на целый ряд конкретных преимуществ, пропорций и FRP свойства, сравнительное изучение параметрических моделей заключения и разработки руководящих принципов ведется, и сравнение результатов с результатами испытаний в собранном базы данных. Следует отметить, что в последнее время аналогичных усилий была выполнена авторами для круглых колонн укреплены FRP.5.

Цели этой работы заключаются в следующем: а) обеспечить сравнительные исследования по параметрической модели заключения и разработки руководящих принципов, б) обеспечить сопоставление значений предсказал этих моделей, разработать руководящие принципы, а также лабораторные испытания результатов, и с ) обеспечить критический взгляд на сильные и слабые стороны модели и разработать руководящие принципы в отношении конкретных прямоугольных колонн укрепить с внешним связям FRP.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В последние годы число заключения модели были разработаны для прямоугольных колонн. Эти модели, однако, не сходится к тому же прогнозных значений, и их действия на целый ряд конкретных преимуществ и для серийного колонны должна быть доказана. Пригодности прогнозы принципов "может быть продемонстрирована путем сравнения с удержанием моделей предсказания и с экспериментальными результатами. Сравнительные исследования параметрических даст более четкое заключение, в котором модели и разработать руководящие принципы более точной количественной оценки выигрыша в силе только конкретных столбцов. Следует надеяться, что результаты этой деятельности позволит повысить существующих руководящих принципов к более безопасному дизайна.

В МЕСТАХ ЛИШЕНИЯ СВОБОДЫ МОДЕЛИ ДЛЯ прямоугольных колонн

Прямоугольные колонны ведут себя совершенно иначе, чем круговая столбцов. Прямоугольные образцы заниматься высоким давлением удерживающего по углам, но мало давление на своих плоских сторон. Сечение представляет собой лишь частично ограничена, что приводит к меньшим увеличение прочности на сжатие. Эта форма связанных негативное воздействие, однако, может быть уменьшена на округления углов прямоугольного членов.

Ван и Restrepo6 продолжил исследования, проведенного Рестрепо и DeVino7 и предлагаемые аналитические выражения, основанные на Мандер в model8 пропускной способности аксиально нагруженный железобетонных колонн прямоугольного только с внутренней стальной обруч в дополнение к извне композитных куртки. Эта модель будет представлена в настоящем документе, с учетом только размерный эффект из-за куртку FRP. Согласно этой модели, несущей способности столбец состоит из вклада эффективно замкнутом пространстве и неограниченный район, как показано на рис. 1. Зона за пределами эффективно только конкретные считается неограниченном с прочностью на сжатие е '^ с ^ к югу. Среднем только прочность бетона е '^ ^ к югу вв определяется следующим образом

^ F 'к югу куб.см = е' ^ с ^ к югу [1 K ^ югу е ^ (к югу с ^ ^ - 1] (1)

где А ^ е ^ к югу это соотношение фактически ограничивается площадь поперечного сечения (определяется формулой. (2)), а также к югу ^ с ^ является конкретным фактором повышения прочности, которую можно рассчитать по формуле. (3) в (9).

... (2)

К ^ к югу с

где б и ч общего столбца перекрестного размеров раздела, г-радиус закругленными углами; определяется формулой. (4)), и

... (4)

... (5)

где F ^ ^ к югу л и е ^ ^ к югу л максимальной и минимальной ограничивая боковые напряжения, соответственно.

Боковые ограничиваясь стресс из-за куртку FRP е ^ к югу л, J ^ могут быть вычислены в х-и у-направлениях сечения (см. рис. 1) следующим образом

... (6)

... (7)

, где т ^ к югу J ^ является толщина рубашки FRP и / ^ к югу J ^ является напряжение в рубашке FRP, определяется следующим образом

F ^ югу J = E ^ югу J ^ ^

, где

Кроме того, максимальное боковое F стресс ^ ^ л к югу для комбинированного заключения могут быть вычислены в том же порядке, как для / ^ л ^ к югу.

Шехата и др. al.9 предлагается два уравнения для расчета конечной прочности бетона ограничивается е '^ ^ к югу см, по одному для квадратных колонн (уравнение (10)), а другой для прямоугольных колонн с пропорции 2 и угловой радиус 10 мм (0,3937 дюйма) (уравнение (11)).

е '^ к югу вв = е' ^ с ^ к югу 0.85ft (квадратные колонны) (10)

е '^ к югу вв = е' ^ с ^ к югу 0.70ft (пропорции 2) (11)

Удерживающего напряжения F ^ ^ л к югу дается

... (12)

где / ^ е ^ к югу является пределом прочности на растяжение и упаковка FRP D длина стороны или долгосрочной длиной стороны сечение для квадратных и прямоугольных колонн, соответственно. Все иные сроки определенные ранее.

Кампионе и Miraglia10 предложил модель для удержания квадратных колонн. Конечная только прочность бетона может быть получена по формуле. (13) (16), следующим

^ К югу F 'сс = е' ^ с ^ к югу к '^ ^ 1 подпункта е ^ л ^ к югу (13)

к югу, где А ^ ^ 1 является экспериментальным коэффициента принимается равным 2 для конкретных членов армированные FRP упаковка, е '^ л ^ к югу является эффективное боковое давление ограничить из-за конкретных FRP и может быть рассчитана следующим образом

^ К югу е-л ^ = А ^ е ^ к югу е ^ ^ к югу л (14)

где А ^ е ^ к югу является эффективность коэффициент, характеризующий отношение фактически ограничивается районом к общей площади поперечного сечения, он может быть рассчитан по формуле. (2); и / ^ л ^ к югу является боковое давление Предполагается, равномерно распределенных по поверхности бетонного ядра, оно дается для квадратных колонн с закругленными углами на

... (15)

где Ь длиной стороны квадратного сечения и СР является стресс FRP упаковка, которая может быть рассчитана следующим образом

... (16)

фу, где предел прочности FRP и суб К ^ ^ я это экспериментальное постоянная, равная 0,2121.

Maalej др. al.11 предлагается аналитическая модель для прогнозирования нагрузки перемещения ответ железобетонных колонн с большими пропорциями укреплена упаковка FRP. В дополнение к боковой эффект лишения свободы по прочности бетона, модель учитывает эффект упрочнения продольных волокон FRP и внутренней арматуры. В этой статье, только боковой ограничивая влияние упаковка FRP будет обсуждаться. Только прочность бетона может быть рассчитана по формуле. (17), (20).

^ F 'к югу куб.см = е' ^ с ^ к югу к югу ^ 1 ^ е ^ ^ л к югу (17)

К югу ^ 1 = 6.7f ^ ^ л к югу -0,17 (18)

F ^ югу л = К ^ к югу е ^ е ^ к югу J ^ (19)

... (20)

ке, где это коэффициент эффективности, которые можно рассчитать по формуле. (2) при диапазоне пропорции изучены в работе (то есть, от 1 до 2), R-радиус эквивалентного превращается сечения. Все другие переменные, определенные ранее. Модель предполагала максимальный боковой деформации упаковка FRP равной доходности деформации в поперечном стали.

Chaallal др. al.12 предложил трилинейной напряженно-деформированного экспериментальной модели, основанной в обоих осевых и поперечном направлениях. Конечная только прочность бетона рассчитывается по формуле. (21) и (22)

^ F 'к югу куб.см = е' ^ с ^ к югу 72K (МПа) (21)

... (22)

где к эффективной заключения коэффициент ^ к югу J ^ есть площадь ограничиваясь композитных волокон на метр длины (к югу ^ J = T ^ J ^ югу упругости неограниченном бетона, а также Ацо является площадь поперечного сечения в неограниченном короткий столбец.

Лам и Teng13 представил проектно-ориентированной модели для прямоугольных колонн с достаточной заключения. Достаточные заключения определяется как то, что обеспечивает коэффициент бокового горное давление в неограниченном прочности бетона больше или равен 0,07 (т. е. / ^ ^ к югу L / F '^ к югу с ^ = 0,07). Конечная только прочность бетона дается как

^ К югу F 'сс = е' ^ с ^ к югу к югу ^ 1 ^ ^ к югу S1 F ^ ^ ^ л к югу (23)

... (24)

к югу, где А ^ ^ 1 является экспериментальным коэффициент, равный 3,3; югу К ^ ^ S1 является коэффициент формы определены в формуле. (25); е ^ к югу J ^ является фактическим разрывом обруч деформации равна 0,586 SUP ^ 2 ^ H ^ SUP 2 ^] 0,5 для прямоугольной колонки с размерами Ь и ч). Коэффициент формы А ^ ^ к югу S1 для прямоугольной колонки B (25) и (26). То есть

... (25)

... (26)

где Все иные сроки определенные ранее.

В последние годы многие исследования были проведены и целенаправленного в основном на численного моделирования. Ян и др. al.14 исследовано влияние угла радиусом концентрации напряжений в куртке FRP. Карам и Tabbara15 исследовали влияние на форму заключения эффективности. Кроме того, усилия были сделано для разработки аналитических и численных моделей, достаточно воспроизвести результаты тестирования других researchers.16-18 Экспериментальные исследования были выполнены также для лучшего понимания реального поведения FRPconfined железобетонные колонны. П. Мукерджи и др. al.19 исследовали влияние некоторых сложных последствий заключения прямоугольных колонн, таких как геометрические несовершенства и погрузка чудачества. Tastani др. al.20 исследовали ограничений, налагаемых лонжероном усиление изгиба и пиджак нарушение сцепления на удержание эффективности. Результаты этих исследований, имеющих отношение к настоящей работе будут представлены далее в этой статье в ходе обсуждения параметрические исследования ..

Руководящие принципы разработки

Руководящие принципы в Канаде (CSA и ISIS) и Европы (FIB) обеспечить проектирование уравнений для укрепления прямоугольных колонн оснащаться внешними связями ограничиваясь намотки из композиционных материалов. Повышение прочности бетона только зависит от пассивного заключения из-за бокового давления, создаваемого боковых волокон FRP. Проектирование и строительство руководство для укрепления бетонных конструкций с внешней связанных системы FRP сообщает Комитет ACI 4401 осознает расширенной прочности бетона сообщили исследователи, но все же рассматривает его как маргинальные, и никакие рекомендации еще не были предоставлены, поскольку многими неизвестными связанных с этим видом применения. Следует отметить, что большинство исследований по удержанию прямоугольных бетонных колонн, был представлен с ACI 440.2R guidelines1 были опубликованы.

CSA-S806-022

По данным Canadian Standards CSA-S806-02, 2 грузоподъемностью только колонка может быть рассчитана следующим образом

P ^ югу ттах = K ^ е ^ к югу [ с ^ е ^ к югу у ^ ^ ^ й к югу] (27)

ке, где есть сопротивление фактор (= 0,80 для столбцов с поперечной связи стали), Ь и ПС являются факторами сопротивления бетона и стали (Г югу с = 0,6 и ^ к югу ы = 0,85) и А1 Отношение среднего напряжения сжатия прочности бетона, то есть

CSA принципов ограничивает применимость уравнения проекта на столбцы с небольшими пропорциями и закругленными углами. Максимальное соотношение сторон ограничена до 1,5 (то есть, б / ч = 1,5). Кроме того, угол радиус должен быть больше или равно 20 мм (0,8 дюйма) (г = 20 мм [0,8 дюйма]). Для прямоугольных колонн выполнении этих условий, только прочность бетона е '^ ^ к югу см может быть рассчитана по формуле. (28) к (30).

^ К югу F '= сс 0.85f' ^ с ^ к югу к югу ^ л ^ ^ к югу с ^ ^ ^ е л к югу (28)

К югу ^ л = 6,7 (к югу ^ с ^ е ^ ^ к югу л) -0,17 (29)

... (30)

где А ^ с ^ к югу является заключение коэффициент, равный 0,25 для прямоугольных колонн; D является диаметр эквивалентного кругового колонке; т к югу ^ J ^ является толщина рубашки FRP; fFj это напряжение, в рубашке FRP (= минимальный [0.004Ej, Ф. Ф. ФФУ]); FF является фактором сопротивления сокращения FRP и ФФУ FRP конечной прочности на растяжение.

ISIS Канады

По проекту указаниями ISIS Канада, 3 ограничивается прочности бетона может быть рассчитана по формуле. (31) к (33).

f'cc = F '^ к югу с ^ (1 ^ к югу

... (32)

... (33)

где апреле является коэффициент производительности (= 1); W ^ W ^ югу является объемное соотношение сил; е ^ с ^ к югу является фактором сокращения сопротивления бетона; е ^ к югу J ^ является штамм FRP (= 0,002), а также FF является фактором сопротивления сокращения FRP.

Для обеспечения эффективного заключения, ISIS принципы ограничивают применение дизайн уравнений квази-квадратные колонны со скругленными углами, так как максимальное соотношение сторон ограничена 1,1 (б / ч = 1,1). Кроме того, угол радиус должен быть больше или равно б / 6 и не менее 35 мм (1,4 дюйма) ([г = B / 6] и [г = 35 мм (1,4 дюйма)]). Эти руководящие принципы, однако, не уточняет предельные значения на горное давление, как это было в случае круговой столбцов.

FIB руководящих принципов

В своем техническом докладе "Внешне Таможенный FRP Арматура RC структуры", Международная федерация Железобетона (FIB) дает уравнения для проектирования ограничен прямоугольными колоннами со упаковка FRP. Конечная только прочность бетона рассчитывается по формуле. (34) к (37).

... (34)

... (35)

... (36)

... (37)

ке, где это эффективность коэффициент, характеризующий отношение фактически ограничивается площадь поперечного сечения к общей площади поперечного сечения, уравнение. (2), а EJU является эффективным конечной окружной деформации куртку FRP. Предписывает, что в связи с ограниченным собственных значений EJU, стоимость выбрали, должны быть обоснованы экспериментальными данными. База данных собранных авторами данной работы показали, среднее значение для EJU в размере 0,005. Это значение будет использоваться в параметрическом исследовании, представленном в следующем.

DATABASE

Соответствующие экспериментальные данные ряда авторов о конкретных квадратных и прямоугольных колонн только с внешними упаковка FRP и испытываться в соответствии осевого сжатия были собраны в базе данных представлены в таблице 1. Сообщила результаты относятся к 94 наборов образцов. Обратите внимание, что одним из результатов значения в базе данных таблицы 1 составляет в среднем два или три экспериментальных значений. Эти данные были использованы для проверки предсказаний заключения моделей и проектных принципов. Кроме того, собранные данные служили соотнести боковой деформации FRP в связи с тем, чтобы изменение заключения отношение, которое, в свою очередь, зависит от неограниченном прочности бетона и удерживающего давление упаковка FRP. Штаммов показали в таблице 1, конечной боковой Elu деформации, а также осевых и боковых штаммов ECC и др. "," Копия соответствующего только прочность бетона е '^ ^ к югу вв.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ параметрическое исследование

Сравнительные исследования по параметрической модели заключения и разработки руководящих принципов проведения и результаты были сопоставлены с результатами испытаний из базы данных, где это уместно. Следующие параметры считаются для сравнительного исследования параметрических: количество FRP, неограниченный прочности бетона, соотношение сторон сечения, модуль упругости (МО), и в конечном итоге боковой деформации материалов FRP.

Влияние размера колонки

Модели для столбца заключения, как правило, на основе лабораторных испытаний, проведенных на образцах малых размеров, как правило, между 75 и 200 мм (3 и 8 дюймов) стороны измерение. Для таких малых размеров колонн, несколько слоев упаковка FRP представляют высокий коэффициент объемного и в целом обеспечить жесткое ограничение. В результате существенного увеличения в ограниченном прочности бетона может быть получена. В случае полномасштабной колонны, результаты, как правило, экстраполировать из таких испытаний и концепцию FRP объемное соотношение используется. FRP объемное соотношение в реальных приложениях, как правило, меньше, чем у испытанных образцов. В куртке FRP, увеличение размера колонки уменьшается FRP объемный коэффициент и, следовательно, только прочность бетона уменьшается (см. рис. 2). Отношение только к неограниченном прочности бетона (ГЦК '/ е' ^ с ^ к югу) в зависимости от площади размер стороны колонны на рис. 2 номера для различных слоев углепластика и для / '^ к югу с = 30 МПа (4,4 KSI). Квадратных столбец был принят здесь, потому что все заключения моделей и разработать руководящие принципы для прогнозирования для квадратных колонн.

Это не справедливо и в отношении прямоугольного сечения. Рис 2 () показывает, прогнозы ( Он отметил, что модель Chaallal обеспечивает самым скромным подсчетам отношения ( / F '^ с ^ к югу). Следует отметить, что уравнения Шехата предоставляют, а в некоторых случаях выше, прогнозы, чем у модели Вана (см. рис. 2 ()), но модель Ван был принят в данной работе в качестве верхней модели прогнозирования предела в целом из-за ограничения уравнений в Шехата. Для ясности изложения, кривые и другие модели на рис. 2 (б), но они лежат между Chaallal и кривых Ван. Тем не менее, кривые, соответствующие FIB, CSA-S806-02, и руководящие принципы ISIS дизайн предназначены для сравнения на рис. 2 (б) вместе с Chaallal и моделей Вана, которых, соответственно, представить нижний и верхний пределы заключения моделей ..

Рис 2 (б) показывает увеличение ограничивается прочности бетона на 30 МПа (4,4 КСИ) конкретных квадратных колонке ограничивается четырьмя слоями из углепластика. Можно заметить, что для 30 МПа (4,4 KSI) бетон, прогноз кривые, соответствующие FIB и CSA руководства более консервативно, чем самые консервативные заключения модели. Существует никакого увеличения прочности бетона только для квадратных колонн с боковой размерности 0,3 м (12 дюйма) и выше, ограничивается четырьмя слоями углепластика, в соответствии с CSA FIB и руководящих принципов, на рис. 2 (б). Минимальный предел косвенно введенных 0,85 коэффициента от принципов CSA (уравнение (28)). Кроме того, минимальный предел также косвенно введенных FIB в горное давление (уравнение (34)). Предсказания ISIS больше, чем два других руководящих принципов и наиболее консервативных заключения модели. Эти более высокие прогнозы можно объяснить тот факт, что руководящие принципы ISIS ограничиваются почти квадратные колонны (б / ч = 1,1) при больших радиусов закругления углов ([г = B / 6] и [г = 35 мм (1,4 дюйма) ]), в то время как другие руководящие принципы и модели действительны для пропорций до 1,5 с угловым радиусом от 15 до 25 мм (от 0,6 до 1 дюйма).

Квази-квадратные колонны с большим радиусом угла обеспечить большую только прочность бетона, чем прямоугольные колонны с маленьким радиусом угла. Может быть, стоит добавить, что аналогичная тенденция только к конкретным неограниченном удельной прочностью по сравнению с колонке размер сечения, которая наблюдалась в случае FRP-ограниченных круговые столбцов Сильва и Rodrigues27 и др. Chaallal al.5.

Влияние неограниченном прочности бетона

Заключения моделей и разработать руководящие принципы относятся получить в ограниченном прочности бетона в объемном соотношении на куртке FRP и косвенно неограниченном прочности бетона. 3 показано сравнение только к неограниченном прочности бетона на квадратный колонке стороны размерности, равной 0,5 м (20 дюймов) и угол радиусом, равным 25 мм (1 дюйм). Соотношение (е '^ ^ к югу см / ж' ^ с ^ к югу) варьируется в зависимости от объемного соотношения FRP, но это также зависит от неограниченном прочности бетона. Цифры 3 (а) и (б) сравнить предсказания FIB и CSA для различных конкретных преимуществ от 20 до 50 МПа (2,9 до 7,3 КСИ), соответственно, прогнозы самые консервативные модели (модели в Chaallal). Он отметил, что FIB и CSA руководящие принципы, как правило, более консервативны, чем модели Chaallal за низкого до умеренного FRP объемных соотношениях. Они менее консервативны в случае высоких FRP объемных отношений, однако, особенно в нижней конкретные преимущества. В связи с этим, возможно, стоит отметить, Chaallal др. al.5 сквозь экспериментальных и аналитических исследований по круговой столбцов, что большинство моделей и проектных принципов переоценить только прочности бетона для столбцов с низкой неограниченном прочности бетона (от 15 до 20 МПа [2,2 до KSI 2,9]).

Таким образом, все исследования по низкой прочности бетона с которыми можно столкнуться на практике должны быть выполнены, чтобы прояснить этот момент в случае прямоугольных колонн. Кроме того, со ссылкой на рис. 3 (а), тем больше изменения наблюдаются между FIB и прогнозы Chaallal модель может быть частично связано с относительно высоким FRP боковых деформаций принимается (среднее значение 0,005 из базы данных). Так, например, CSA рекомендуют боковой значение штамм 0,004. Предсказания принципов ISIS были также рассчитаны и сравниваются с предсказаниями модели. Они были найдены систематически выше, чем у модели Chaallal в. Отчасти это можно объяснить тот факт, что руководящие принципы ISIS ограничиваются почти квадратные колонны с высоким угловым радиусом ..

Прогноз-против-измеряется только прочность бетона

На рисунке 4 представлена только предсказать конкретные силы для 25 МПа (3,6 КСИ) в зависимости от конкретных три руководящих принципов, а также (в Chaallal нижний предел) и (Ван верхний предел) моделей. Измеренных значений в базу данных, полученная испытания бетона с прочностью на сжатие неограниченном диапазоне от 20 до 30 МПа (2,9 до 4,4 КСИ) предоставляются также на рис. 4 для сравнения. Только те испытания углепластика намотка, модуль упругости приблизительно 230 ГПа (33500 KSI), были рассмотрены. Чтобы иметь прогнозы сопоставимы с результатами тестов, кривые, соответствующие руководящие принципы и модели тех квадратных образца со стороной размерности 0,15 м (6 дюймов). Угловой радиус 25 мм (1 дюйм) для всех кривых, кроме того, что руководящие принципы ISIS, где она равна 35 мм (1,4 дюйма) в соответствии с требованием ISIS. Из рисунка, то можно отметить, что FIB прогнозы существенно выше, чем у CSA и ISIS, особенно при больших FRP объемных отношений, CSA прогнозы являются наиболее консервативными.

Это можно наблюдать на рис. 4, что предсказания, принципы дизайна 'являются консервативными по сравнению с удержанием моделей предсказания, а результаты испытаний получены от маленьких образцов. Руководящие принципы, однако, показали выше, чем прогнозы предсказывали заключения моделей для столбцов разумных размеров (0,5 м [20 дюйма] стороной квадрата), как сообщалось ранее (см. рис. 3 (а) и (б)). В этой связи возникает вопрос образца размерный эффект, и указывает на необходимость проведения тщательного расследования по вопросу о замкнутых прямоугольных полномасштабной колонны ..

Влияние модуля упругости FRP

Большинство моделей (все модели, кроме выбранного Кампионе и Шехата модели) для удержания прямоугольных колонн относятся только прочность бетона на модуль упругости (МО) в FRP. Кроме того, FIB, ISIS и CSA относятся только конкретные силы МЧС, ограничивая FRP штаммов. CSA принципов дизайна предел деформации FRP до 0,004, тогда как ISIS пределах этого штамма в 0,002. FIB рекомендует предельной деформации FRP на основе экспериментально значение, среднее значение 0,005 (со стандартным отклонением 0,003) был найден в базе данных собраны и приняты в этом параметрические исследования. Рисунок 5 показывает влияние МЧС FRP на прогнозах принципов. При этом, чем кривых на рис. 5 предназначены для квадратной колонки стороны размерности 0,5 м (20 дюймов) и угол радиус 83 мм (3,27 дюйма). Можно заметить, что в руководящих принципах предсказать более высокие значения по сравнению с моделью Chaallal, когда заключение состоит из углепластика с МЧС 231 ГПа (33500 KSI). Прогнозы, так FIB и CSA, однако, когда overconservative куртки состоит из GFRP с МЧС 80 ГПа (11600 KSI).

Из рис. 5 видно, что чем больше МЧС FRP, тем больше рост ограничивается прочности бетона. Поэтому ограничение FRP штаммов наказывать FRP композитов с высокой прочностью и низким МЧС. Ясно, что предел деформации FRP введенных для ограниченных прямоугольных колонн является ключевым параметром, что следует провести дальнейшее расследование, о чем будет говориться в следующем ..

FRP конечной деформации боковых

Деформации в рубашке FRP в связи с тем является важным параметром для определения пассивного удерживающего давление, действующее на прямоугольной колонки, которая, в свою очередь, напрямую влияет только прочность бетона. Этот обруч деформации зависит от качества установки куртку FRP, соотношение сторон сечения, а также угол радиуса. Значение напряжения FRP будет оправдано экспериментальных данных в соответствии с руководящими принципами FIB. CSA принципов дизайна предел этого значения 0,004 и факторы, ее форма фактор 0,25 в случае прямоугольных колонн. Кроме того, форматное соотношение не должно превышать 1,5 и угол радиус не может быть меньше 20 мм (0,8 дюйма). ISIS принципов дизайна предел деформации FRP на 0,002 с коэффициентом не сокращается, но требуют формы квази-квадратного сечения с большим радиусом угла. В зависимости от модели Chaallal, важнейшим поперечной деформации ECC, т ограничиваясь FRP зависит от прочности бетона неограниченном ь 'и удержания коэффициента, как выражается формулой.

Предсказания FRP поперечной деформации в зависимости от модели показывают, Chaallal о том, что FRP боковых деформаций колеблется в пределах от 0,001 в случае 50 МПа (7,3 KSI) бетон только с низким ограничиваясь FRP соотношение (0,4%) до 0,006 для 20 МПа (2,9 КСИ) конкретные только с высоким удерживающим FRP соотношение (2%).

Так называемое модифицированное заключение соотношение (MCR), который отражает эффективность прямоугольных столбцов родов (Mirmiran и др.)., 28 рассчитан на опытных образцах, собранных в базе данных и соотносится с FRP боковой деформации. MCR может быть рассчитана по формуле. (39)

... (39)

где г-радиус углу, D является долгосрочной длина стороны размерности сечения, и П является ограничиваясь подчеркнуть, что может быть рассчитана по формуле. (12). Все иные сроки определенные ранее.

Рисунок 6 иллюстрирует связь между конечной FRP боковых деформаций и MCR с учетом всех конкретных преимуществ, FRP типа, пропорций, и радиусов закругления углов рассматриваются в базе данных. Общее соотношение (R2) для линейного тренда между FRP боковых деформаций и составляет 0,59 мкр. Корреляции для более однородных подгрупп, имеющих сходные прочности бетона, FRP типа, или пропорции не могут быть достигнуты в связи с отсутствием достаточного количества данных.

Рисунок 7 представляет FRP боковой деформации в зависимости от FRP объемный коэффициент, рассчитанный в соответствии с Ван и моделей Chaallal в. Прогнозы рассчитаны на 25 МПа (3,6 КСИ) бетона по сравнению с результатами тестирования в базе данных для конкретных преимуществ от 20 до 30 МПа (2,9 и 4,4 KSI). Он отметил, что две модели удержания настоящее время две границы пределы экспериментальные результаты достаточно хорошо, по крайней мере для этого ряд конкретных преимуществ. Для оформления целях эффективного FRP боковой деформации рекомендовано кодексы должны быть меньше, чем предсказано по самым скромным модель (модель Chaallal) до учитывать параметры не рассматривается в модели, такие как потеря устойчивости арматуры, куртка нарушение сцепления, а также как геометрические и несовершенство погрузки. Этим и объясняется низкая стоимость (0,002) деформации FRP рекомендовано ISIS.

Соотношение сторон и углов радиусом сечения

Пропорции сечения и угол радиус влияния области эффективно только за пиджак FRP. Большинство моделей и заключения по руководящим принципам разработки ограничить пропорции к 1,5 или меньше, и угол радиус до 20 мм (0,8 дюйма) или более. Только FIB принципы и модели Ван заключения учитывать пропорции в качестве переменной в уравнениях, тогда как другие дают глобальных уравнений применяется для данного диапазона пропорциями. Влияние пропорций сечения от среднего соотношения (Р '^ ^ к югу см / ж' ^ с ^ к югу) в 30 МПа (4,4 КСИ) бетонная колонна только с 10 слоев углепластика был оценен. Форматное соотношение менялось от 1 до 1,5, в то время как площадь поперечного сечения и угловой радиус держали постоянна и равна 0,25 м2 (2,69 FT2) и 25 мм (1 дюйм), соответственно. Было установлено, что только к неограниченном конкретные изменения соотношения сил немного с изменением пропорций в диапазоне от 1 до 1,5 (5% и 8% в зависимости от FIB руководящих принципов и типовых Вана, соответственно) ..

П. Мукерджи и др. al.19 вывод через экспериментальные и численные исследования установлено, что концентрации напряжений можно пренебречь для радиусов более чем на 15 мм (0,6 дюйма), независимо от размеры поперечного сечения практического диапазона. Кроме того, другая экспериментальные исследования Янга и др. al.14 показал, что провал куртку FRP был в углу области за угловым радиусом менее 12,7 мм (0,5 дюйма) и на боковой поверхности по угловым радиусом больше 25,4 мм (1 дюйма). Тот факт, что пиджак был в углу района, или на боковой поверхности промежуточного радиуса от 12,7 до 25,4 мм (0,5 дюйма до 1 дюйма). Следует отметить, что увеличение радиуса угла не всегда возможно из-за наличия усиления арматуры в углах прямоугольных колонн, нуждающихся в модернизации и, таким образом, угол радиусом 25,4 мм (1 дюйм) является подходящей в конкретных случаях для обеспечения эффективного заключения.

ВЫВОДЫ

Сравнительный параметрическое исследование было проведено на заключение модели и прогнозы разработать руководящие принципы 'ограниченного конкретные преимущества для прямоугольных колонн только с обертывание FRP. В исследовании рассматривается влияние коэффициент удержания FRP, неограниченный прочности бетона, пропорции, и угол радиус сечения, а также FRP механическими свойствами. Прогнозы были сопоставлены с результатами испытаний, собранных в базе данных, где это уместно. Выводы, представленные в настоящем документе, можно резюмировать следующим образом:

1. FRP куртки менее эффективны для прямоугольных колонн, чем для кругового столбцов. Большое количество слоев FRP с высоким модулем упругости должны быть использованы для достижения существенного увеличения прочности бетона для полномасштабного колонны;

2. В рамках исследуемых показателей, CSA указаниями самым консервативным прогнозам, в то время как FIB указаниями наименее консервативных прогнозов;

3. прогнозы принципов "для ограничивается прочности бетона оказались выше, чем самая консервативная модель заключения для полномасштабного колонн, особенно в случае низких конкретные преимущества и высокий FRP ограничиваясь отношений. Этот вывод контрастирует с результатами, полученными в результате тестов на малых образцов. Дальнейшие исследования должны, таким образом, проводится для уточнения масштабов влияния на конкретные только прямоугольные колонны. Кроме того, исследования по низким неограниченном прочности бетона (20 МПа [2,9 KSI] и ниже) должна быть проведена;

4. FRP боковой деформации при разрушении зависит от прочности бетона и удержания эффективности;

5. Только прочность бетона может незначительно варьироваться в качестве пропорции сечения колеблется между 1,0 и 1,5. Угол радиусом 25,4 мм (1 дюйм) и выше обеспечивает подходящий заключения прямоугольных бетонных колонн.

Авторы

Финансовую поддержку, оказанную естествознания и техники Научно-исследовательского совета Канады (СЕНТИ) с благодарностью признана.

Ссылки

1. ACI Комитет 440 "Руководство по проектированию и строительству Внешне Таможенный системы FRP для укрепления бетонных конструкций (ACI 440.2R)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2002, 45 с.

2. CSA-S806-02, "Проектирование и строительство зданий и сооружений компонентов с помощью волоконно-Железобетонная полимеров", канадский стандартный Ассоциации Рексдейл, Toronto, ON, Канада, 2002.

3. ISIS M04, "Внешне Таможенный FRP для укрепления железобетонных конструкций", Канадская сеть центров передового опыта по интеллектуальным зондирования для инновационных структур, Виннипег, MB, Канада, 2001.

4. FIB, "Внешне Таможенный FRP Арматура RC структуры", бюллетень № 14, Целевая группа 9,3, Международная федерация дю Beton, 2001.

5. Chaallal, O.; Хасан, М. и Леблан, М., "Круговые Столбцы замкнутых с FRP: Экспериментальная сравнении предсказаний модели и руководящие указания," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 10, № 1, 2006, с. 4-12.

6. Wang, YC и Рестрепо, СО, "Исследование концентрически загружено железобетонных колонн замкнутых со стеклом из армированных волокном Куртки полимер," Структурные ACI Journal, В. 98, № 3, май-июнь 2001, с. 377-385.

7. Рестрепо, СО и Девино, B., "Повышение осевой грузоподъемности железобетонных колонн методом стекловолокном эпоксидной Куртки," Расширенный композиционных материалов в мостов и сооружений, Второй Международной конференции Канадского общества по инженерной, М. Эль- -Badry, изд., 2001, с. 547-553.

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. Шехата, IAEM; Карнейру LAV и Шехата, LCD, 2002, "Сила коротких бетонных колонн, замкнутых с углепластика бюллетени," Материалы и структуры Journal, т. 1, № 35, 2002, с. 50-58.

10. Кампьоне Г., Miraglia, N., "Сила и напряжение емкости бетона Сжатие членов Усиленный FRP", цементных и бетонных композитов, № 25, 2003, с. 31-41.

11. Maalej, M.; TanWongsval, S.; и Paramasivam П., "Моделирование прямоугольных RC Колонны укрепляясь FRP", цементных и бетонных композитов, № 25, 2003, с. 263-276.

12. Chaallal, O.; Хасан, M.; и Shahawy, М., "конфайнмента модель аксиально загружено Краткое Укрепление прямоугольных колонн с углепластика Упаковка", ACI Структурные Journal, В. 100, № 2, март-апрель 2003, с. 215-221.

13. Лам, L., и Дэн, Ж.-Г., "Дизайн-ориентированной напряженно-деформированного модель FRP-Бетон в замкнутых прямоугольных колонн," Журнал армированных пластиков и композитов, В. 22, № 13, 2003, стр. . 1149-1186.

14. Ян, X.; Вэй, J.; Нанни, A.; и Дхарани, LR, "Shape влияние на производительность из углеродного волокна, полимерные Железобетонная Обертывания" Журнал композиты для строительства, V. 8, № 5, 2004, стр. . 444-451.

15. Карам Г., Таббара, М., "Эффективность конфайнмента в прямоугольных бетонных колонн с волокном полимерные Обертывания" Журнал композиты для строительства, т. 9, № 5, с. 388-396.

16. Малвар, LJ; Моррилл, КБ, и Кроуфорд, JE, "Численное моделирование бетона, ограниченном волоконно-армированные композиты," Журнал композиты для строительства, V. 8, № 4, 2004, с. 315-322.

17. Marques, SPC; Marques, DCSC; Силва, JL и Кавалканте, MAA, "Модель для анализа коротких Колонны бетона ограничена из армированных волокном полимер," Журнал композиты для строительства, V. 8, № 4, 2004, с. 332-340.

18. Fujikake, K.; Mindess, S.; и Сюй, H., "Аналитическая модель для бетона замкнутых с волокном полимерные композиты," Журнал композиты для строительства, V. 8, № 4, с. 341-350.

19. Мукерджи, A.; Бутби, TE; Bakis, CE; Джоши, М. В. и Майтра, SR, "механического поведения армированных волокном полимер-бетонных колонн, обернутая-усложняла воздействию," Журнал композиты для строительства, V. 8, № . 2, 2004, с. 97-103.

20. Tastani, SP; Pantazopoulou, SJ; Zdoumba, D.; Plakantaras, В. и Акритидис Е., "Ограничение FRP оболочки в ограничении старого типа железобетонных членов в осевом сжатии" Журнал композиты для строительства, В. 10, № 1, с. 13-25.

21. Демерс, М., Нил, KW, "Усиление бетонных столбов с однонаправленного композита Листы", Труды Четвертой Международной конференции по кратко-и среднесрочной Span Мосты, развития в краткосрочной и среднесрочной Span Мостостроение '94, Канадское общество строительства , М. Бахт и Jaeger, ред., Монреаль, Квебек, Канада, 1994, с. 895-905.

22. Рошетт, P., и Лабошьер П., "Осевые Тестирование прямоугольных замкнутых Колонка Модели с композиты" Журнал композиты для строительства, V. 4, № 3, 2000, с. 129-136.

23. Парвин А., Ван У., "Поведение FRP рубашкой бетонных столбов под Эксцентрическая нагрузка" Журнал композиты для строительства, V. 5, № 3, 2001, с. 146-152.

24. Pessiki, S.; Харрис, KA; Кестнер, JT; Заузе, R.; и Ricles, JM, "Осевые Поведение железобетонных колонн с замкнутых Куртки FRP," Журнал композиты для строительства, V. 5, № 4, 2001, с. 237-245.

25. Саттер, Р. и Pinzelli Р., удержание Бетонные колонны с FRP бюллетени, "Труды V Международной конференции по волоконной армированных пластиков для железобетонных конструкций, Кембридж, Великобритания, 2001, с. 793-802.

26. Chaallal, O.; Shahawy, M.; и Хасан, М., "Производительность аксиально загружено Краткое Колонны укрепляясь углепластика Упаковка" Журнал композиты для строительства, ASCE, т. 7, № 3, 2003, с. 200 -208.

27. Сильва, MAG, и Родригес, CC ", небольшого размера и относительной жесткости воздействия на сжатие разрушение бетона Колонны обернутая со стеклом FRP," Журнал материалы в области строительства, V. 18, № 3, 2006, с. 334-342.

28. Mirmiran, A.; Shahawy, M.; Эль Echary, H.; Мастрапа, JC и Пико, О. Г. Влияние Колонка параметров FRP-замкнутых Бетон "Журнал композиты для строительства, V. 2, № 4, 1998, с. 175-185.

Мюнцер Хасан преподаватель и научный сотрудник в департаменте Строительство, Квебекский университет, Высшая де-Technologie Sup Его исследовательские интересы включают экспериментальных и аналитических исследований по использованию армированных волокном полимерных композитов для укрепления и ремонта бетонных конструкций.

Входящие в состав МСА Омар Chaallal является профессором строительство, Квебекский университет, Высшая де-Technologie Sup Он является членом комитета ACI 440, армированных волокнами полимерных усиление. Его исследовательские интересы включают экспериментальных и аналитических исследований по использованию армированных волокном полимерных композитов для укрепления и ремонта бетонных конструкций.