Текстиль-Железобетонная раствора по сравнению с армированной волокном полимерные конфайнмента в железобетонных колонн
Эффективности текстильных армированных растворов (TRM) куртки в качестве средства ограничиваясь железобетона (RC) колонны с ограниченными возможностями из-за потери устойчивости продольных балок, экспериментально исследованы в настоящей работе. Сравнения с армированной волокном полимера (FRP) куртки равной жесткости и прочности позволяют для оценки эффективности по сравнению с TRM FRP. Тесты проводились как на коротких призм под концентрических сжатия и почти на полномасштабных nonseismically подробный, RC колонны подвергались циклического одноосного изгиб под постоянной осевой нагрузкой. Сжатие на 15 призм RC показывают, что TRM куртки обеспечивает существенный выигрыш в прочности на сжатие и деформацию потенциала, отказавшись от выпучивания продольных балок; этот выигрыш растет с увеличением объемной отношение куртку. По сравнению со своими коллегами FRP, TRM куртки, используемые в данном исследовании, чуть менее эффективным с точки зрения повышения прочностных и деформационных потенциала примерно на 10%. Тесты на почти полномасштабной колонны при циклическом одноосном показать, что прогиб оболочки TRM является очень эффективным (равно как и его коллега FRP) в качестве средства повышения циклической деформации потенциала и рассеяния энергии старого типа столбцов RC с плохим подробно, задерживая бар деформации.
Ключевые слова: бары; потери устойчивости; лишения свободы; волоконно-армированные полимерные; сейсмических модернизации, текстильная армированного раствора.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ И ИСТОРИЯ
Модернизации существующих железобетонных (RC) структуры, с помощью оболочки столбцов стал методом выбора при все большего числа проектов восстановления, главным образом, сейсмические, но и nonseismic. Среди всех оболочки методов, использование армированных волокном полимеров существенно приобрел популярность в структурных инженерным сообществом в связи с благоприятными свойствами предлагаемых материалов (высоким соотношением прочности к весу, коррозионная стойкость, легкость и быстрота применения и минимальной Изменение геометрии). Несмотря на все преимущества, fiberreinforced полимера (FRP) переоборудования техники имеет несколько недостатков (например, плохое поведение при высоких температурах, высокой стоимости, неприменимость на мокрых поверхностях, а также трудности для проведения после землетрясения оценки за куртки FRP), которые главным образом связано с органическими (как правило, эпоксидных) смол используется для связывания волокон. Интересную альтернативу FRP материалы так называемого текстильного усиленного минометов (TRMS) .1 Эти материалы включают текстиль, которые являются ткани сетки из длинных ткани, трикотажные, или даже нетканого волокна жгутов, по крайней мере два (как правило, ортогональных) направлениях, пропитанные неорганических вяжущих, таких как на основе цемента минометов.
Хотя исследования по использованию текстильной сетки, как укрепление цементной продукции началось в начале 1980-х, разработки в этой области осуществлялся довольно медленными темпами до конца 1990-х. В течение последних нескольких лет, однако, исследования сообщество приложили значительные усилия по использованию текстиля в качестве подкрепления на цементной основе продуктов (что приводит к введению текстильно-железобетон) в первую очередь в новых construction.2-17 исследований по использованию текстиля в модернизации бетонных конструкций носят ограниченный характер. Большинство из этих исследований были сосредоточены на изгиб или сдвига укреплению балок и по различным аспектам связей между бетоном и на цементной основе текстильных composites18-22; этих исследований сделан вывод, что надлежащим образом разработанные текстиля в сочетании с неорганических связующих есть хороший потенциал, как укрепление материалы членов RC . Первые исследования сообщили в международной литературе по использованию текстиля в сочетании с цементной основе связующих для заключения конкретных описано в Список 1 и 23.
В этом исследовании, авторы экспериментально исследовал применение TRM как средство повышения осевых потенциала простого бетона путем заключения. Они также сравнили поведение TRM-размерных цилиндров и призм с образцов только с куртками FRP равной жесткости и прочности. Основные выводы заключаются в том, что: а) TRM оболочки обеспечивает существенный выигрыш в прочности на сжатие и деформацию возможностей обычного бетона, и б) по сравнению с их коллегами FRP, TRM куртки может привести к снижению эффективности немного ..
Это исследование идет на один шаг дальше, экспериментального исследования использования TRM куртки в качестве средства ограничиваясь плохо подробную RC колонны, которые страдают от ограниченных возможностей деформации при сейсмических нагрузок из-за потери устойчивости продольных балок. Тесты проводились как на коротких призм под концентрических сжатия, воспроизводя поведение сжатия зон в члены RC бар, где изгиб имеет решающее значение, и почти на полномасштабную nonseismically подробную RC колонны подвергались циклического одноосного изгиб под постоянной осевой нагрузкой. Все образцы оснащаться TRM куртки имели FRP-модернизированная коллегой, что позволило сопоставление двух систем.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Оболочки столбцов RC в существующие структуры становится все более привлекательным модифицированной вариант. Среди всех оболочки методов, использование FRP получает все более широкую популярность из-за благоприятных свойств обладают эти материалы. Некоторые вопросы, связанные с эпоксидной смолы, однако, еще предстоит решить. Решение больших потенциальных возможностей, связанных сочетание тканей с цементной основе растворов (TRM), был изучен в предыдущих исследованиях по удержанию простого бетона. Эти материалы экспериментальное исследование впервые здесь в качестве средства ограничиваясь плохо подробную RC колонны с ограниченными возможностями деформации при сейсмических нагрузок из-за потери устойчивости продольных балок. Сравнения с FRP-модернизированных образцов коллегой позволить для оценки эффективности по сравнению с TRM FRP куртки.
В МЕСТАХ ЛИШЕНИЯ СВОБОДЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ концентрическими СЖАТИЯ
Экспериментальная программа
Экспериментальные программы в этой части исследования, направленного на сравнение эффективности по сравнению с TRM FRP куртки в качестве меры ограничиваясь членами РС. Чтобы проверить это, 15 коротких призм RC были протестированы в соответствии концентрических сжатия. Образцы были 200 х 200 мм (7,87 х 7,87 дюйма) сечение колонн представляющих примерно 2 / 3 шкалы. В четырех углах у всех образцов были собраны на радиусом, равным 25 мм (0,98 дюйма). Из-за ограничений, имеющихся машин тестирования, а также для других практических соображений, высоты образца лишь 380 мм (14,96 дюйма), что означает возможное развитие ложного заключения поставляется валики в конце зоны. Потому что это плита заключения была одинаковой во всех образцов, испытанных в паре, чтобы сравнить TRM против FRP куртки, которая была в центре внимания настоящего исследования, больше не был рассмотрен возможный эффект конца заключения. Считается, что геометрия и детализация выбрали в этой части исследования достаточно воспроизводит поведение сжатия зон в члены RC, где бар выпучивания сценарий предельной деформации потенциала ..
Призмы были разделены на три серии, пять образцов каждого. Первая серия состоит образцов без каких-либо внутренних арматурной стали (серия U). Призмы на второй и третьей серии были усилены с четырьмя продольными 12 мм (0,47 дюйма) диаметр баров размещены по углам сечения при эффективной глубиной, равной 166 мм (6,54 дюйма) и 8 мм (0,31 в ) диаметр хомутов с 135 градусов крючками на обоих концах. Образцы геометрии изображен на рис. 1. И продольных балок, и стремена были сделаны из деформированной стали. Обратите внимание, что основной интерес в данном исследовании насколько арматуры обеспокоен был шаг хомутов. Таким образом, вторая серия состоит стремена при сравнительно больших промежутках между 200 мм (7,87 дюйма) (Серия S200) для эмуляции старых подробно изложены методы. В последней серии (S100), расстояние было гораздо меньше, равный 100 мм (3,94 дюйма), для представления текущих подробно изложены методы. Другие параметры, относящиеся к типу стали, диаметр бар, а также тип крючками, не представляют интереса в этом расследовании.
Каждая из трех серий составила пять различных образцов: контрольного образца (без упаковки), образцы завернуты в два или три слоя FRP и образцов завернуты в четыре-шесть слоев TRM. Обратите внимание, что слои в TRM рубашкой призмы в два раза больше по сравнению с их коллегами FRP, в результате чего два эквивалентных ограничиваясь системы, то есть с равными жесткости и прочности в окружном направлении. (Как выглядит следующим образом волокна две оболочки системы в окружном направлении были того же типа, и почти в два раза больше в системе FRP по сравнению с TRM системы.) Таким образом, эта экспериментальная программа направлена на сравнение эффективности TRM куртки по сравнению с их эквивалент куртки FRP на основе трех показателей: использование внутренних арматурной стали, расстояние от стремян, и объемное соотношение кожухов материала (количество слоев). Все типы образцов приведены в первой колонке таблицы 1. Обозначение образцов X_YN, где X относится к внутренней арматуры (U, S200, S100), Y обозначает тип куртки (C для без оболочки [контроль] призмы, R для основе синтетических смол куртки и M для раствора основе куртки), а N обозначает количество слоев ..
Продольных балок, было текучести 563 МПа (81,66 KSI), прочность на разрыв 658 МПа (95,44 КСИ) и предельной деформации, равной 10% (средние значения из трех экземпляров). Литье из образцов было сделано с единственной партии бетона в жестких стальных формах, с 28-дневным силы, измеренные на 150 X150 мм (5,9 х 5,9 дюйма) кубов равна 24,65 МПа (3575 фунтов на квадратный дюйм).
Для получения образцов TRM оболочки (U_M4, U_M6, s200_M4, s200_M6, s100_M4 и s100_M6), коммерческих ткань с одинаковым количеством ровинг высокой прочности углерода в двух ортогональных направлениях была использована (рис. 2 (а)). Каждый слой был особым поручениям 3 мм (0,12 дюйма) и широкий ясный расстояние между ровинг был 7 мм (0,28 дюйма). Вес углеродных волокон в текстильной 348 г/м2 (1,42 дюйма). Средний предел прочности углеродных волокон (а также в текстильной, когда номинальная толщина используется) была взята из данных листа равна 3800 МПа (551,17 KSI). Модуль упругости углеродных волокон 225 ГПа (32635 KSI). Для получения образцов FRP оболочки (U_R2, U_R3, s200_R2, s200_R3, s100_R2 и s100_R3), коммерческих однонаправленного листа из углеродного волокна был использован с весом 300 г/м2 (1,22 2) и номинальной толщиной 0,17 мм (0,0067 дюйма). Волокон в обоих текстильной и однонаправленного листа были того же типа.
Для получения образцов раствора в качестве связующего материала, коммерческих неорганического связующего сухой был использован, состоящий из цемента и полимеров в соотношении примерно 8:1 по весу. Воды: связующего соотношение миномет 0.23:1 по весу, в результате пластичной консистенцией и хорошей работоспособности. Наконец, для получения образцов смолы склеивания, коммерческие структурных клей (из двух частей эпоксидной смолы с перемешиванием соотношении 3:1 по весу) был использован с пределом прочности на растяжение 70 МПа (10,15 КСИ) и модуль упругости 3,2 ГПа (464 KSI) (вылечить 7 дней при температуре 23 ° C [73 ° F]). Клея была низкой вязкостью, таких, что полное смачивание листов можно было с помощью пластиковых роликах ..
Применение раствора была сделана примерно в 2 мм (0,08 дюйма) с толстым слоем гладкого шпателя металла. После нанесения первого слоя раствора на поверхности (смоченной) бетонной поверхности, текстиль был применен и нажал несколько в раствор, который торчал через все отверстия между волокном жгутов. Следующий слой раствора охватывает текстильной полностью, а операция повторяется, пока все текстильные слои были применены и покрыта раствором. Решающее значение в этом методе, как и в случае эпоксидных смол, является применение каждого слоя раствора в то время как предыдущий был еще в свежем виде. Фотография применения метода тканей в сочетании с раствором связующего обеспечить оболочки в одном из образцов, используемых в настоящем исследовании показано на рис. 2 (б).
Прочность раствора использовали в этом исследовании была получена в результате на изгиб и сжатие испытаний по EN 1015-1124 использованием servohydraulic МТС испытательной машины. Прочность испытания проводились на трех 40 х 40 х 160 мм (1,57 х 1,57 х 6,3 дюйма) закаленного призм раствора в возрасте 28 дней. Призмы были подготовлены и вылечить в лаборатории до испытания в условиях, идентичных тем для пиджаков используется для удержания (за исключением первых 2 дней, когда призмы были внутри формы). Призмы были подвергнуты threepoint изгиба пролетом 100 мм (3,94 дюйма), а с пиковой нагрузке, прочность на изгиб был рассчитан. Сжатие тестирование было проведено по каждому из раздробленной части, используя два 40 х 40 мм (1,57 х 1,57 дюйма) подшипниковой стали валики на верхней и нижней части каждого образца. Средняя прочность на изгиб и сжатие значения силы были 6,80 и 22,13 МПа (986 и 3210 фунтов на квадратный дюйм), соответственно.
Ответ конкретных призм в концентрических сжатия была получена в результате монотонно применяется погрузка в размере 0,08 мм / сек (0,0031 дюйма / сек) в позиционное управление, используя 4000 кН (900 кип) машина сжатие. Нагрузки были измерены динамометр и смещения были получены с использованием внешних линейных датчиков перепада переменной (LVDTs), установленных на двух противоположных сторон на расчетной длиной 180 мм (7,09 дюйма) в средней части каждого образца. Из приложенной нагрузки, общий размер раздела, а средняя измерения перемещения, напряженно-деформированного кривые были получены для каждого теста.
Результаты анализов и обсуждения
Напряженно-деформированного участка зарегистрированы для всех образцов приведены на рис. 3. Пик напряжения и конечной штаммов приведены в таблице 1. Все участки только образцы характеризуются восходящей ветви затем второй, близка к линейной, что капли в точке, где куртка перелом в связи с обручем напряжений (рис. 4 (а)). Именно этот момент, когда пик напряжения и предельной деформации определяется, за исключением контроля (без оболочки) образцов, где конечной деформации определяется обычно на 15% снижение напряжения пика.
В некоторых TRM рубашкой призмы (s200_M4 и s100_M6), перелом волокна сопровождается нарушение сцепления в конце круга (рис. 4 (б)). В ряде случаев, куртка разрыв произошло одновременно с баром деформации. Таким образом, отказ был обусловлен куртки на растяжение как конкретные расширение и внешнего изгиба продольных балок в середине образцов (рис. 4 (с)). Аналогичные наблюдения были сделаны и другими исследователями, а также (см., например, номер 25). Еще одним важным аспектом является то, что ответ, в отличие от FRP пиджаки, куртки TRM не преминул круто. Кроме того, как сообщили в номер 1, в случае TRM куртки, разрушение начинается с ограниченным числом расслоений (когда обруч напряжения достигают их растяжение потенциала), а затем распространяется довольно медленно, в соседнем расслоения, в результате чего более пластичный механизм разрушения по сравнению с FRP. Считается, что это явление наблюдается при TRM, а не для FRP в связи с фактами, которые: а) расслоения в TRM куртки, как правило, не очень хорошо пропитанные и погрузка волокон осуществляется с неравномерным распределением сил, что может привести к телескопической неспособность (термин используется телескопическая здесь, чтобы описать относительное скольжение между волокнами во внешней части каждого особым поручениям и тех, в ядре) и б) многочисленных трещин в матрице TRM при низких растяжение (обруч) стресс приводит к выводу провал на высших уровнях стресса, а не разрушения провал волокон ..
В этом исследовании, куртка ограничиваясь эффективности с точки зрения прочности, K ^ ^ к югу
... (1)
где S ^ и / ^ у ^ к югу являются площадь и текучести продольной арматуры, соответственно. Значения К югу ^ ^ неограниченный).
Сравнивая ответ образцов с куртки с деятельностью без оболочки образцов, можно сделать вывод, что оба FRP и, в несколько меньшей степени, TRM заключение, является весьма эффективной в повышении прочностных и деформационных возможностей концентрически загружен призм, а также в отсрочке выпучивания из продольных балок. Средняя эффективность с точки зрения прочности (K ^ ^ к югу В случае TRM куртки, соответствующие значения были 1,77 и 1,94. Сравнение эффективности раствора основе (TRM) в сравнении с на основе синтетических смол (FRP) куртки могут быть сделаны путем деления значения К югу , R ^ в таблице 1). Это соотношение составляет примерно 0,9 для меньшего числа слоев (два или четыре FRP TRM) и около 0,85 для большего числа слоев (три или шесть FRP TRM).
Подобные сравнения могут быть сделаны с точки зрения конечной деформации определяется на обычных провал. При этом, чем куртка эффективности K ^ ^ к югу K ^ ^ к югу В случае TRM куртки, соответствующие значения были ниже в среднем на 7% за четыре слоя (эквивалент два FRP) и 13% за шесть слоев (эквивалент три FRP). Эффективность раствора основе (TRM) в сравнении с на основе синтетических смол (FRP) куртки с точки зрения деформации при обычных провал может быть сделано путем деления соответствующих K ^ ^ к югу ^ в таблице 1). Это соотношение составляет примерно 0,93 за меньшее число слоев (два или четыре FRP TRM) и около 0,87 для большего числа слоев (три или шесть FRP TRM).
Количественные выводы данного ранее следует принимать с осторожностью, поскольку они основаны на весьма ограниченное тестирование с конкретными материалами. Другие материалы (например, различные минометы), может привести различные значения для эффективности по сравнению с TRM FRP в зависимости от количества слоев. В целом, можно заключить, что TRM куртки ограничиваясь обеспечивают существенный выигрыш в прочности на сжатие и деформацию потенциала концентрически загружен призмы RC, отказавшись от выпучивания продольной арматуры. По сравнению с одинаковой жесткости и прочности, FRP куртки отличаются незначительно снижает его эффективность. На основании результатов, представленных в данной работе, это сокращение, как представляется, зависит от объемного соотношения вложенных стремя подкрепления. Возможной причиной снижение эффективности в сравнении с TRM FRP том, что в TRM системы, распределение напряжений в слоях намного более неоднородной по сравнению с системой FRP из-за проскальзывания и местных нарушение сцепления (между волокнами, а также между волокнами и матрицы) и за счет микрорастрескивания матрицы (раствора) ..
В местной тюрьме старого типа железобетонных колонн
Экспериментальная программа
Экспериментальные программы в этой части исследования, направленного на сравнение эффективности по сравнению с TRM FRP куртки, приложенными по концам старого типа столбцов RC в качестве меры повышения потенциала деформации во время моделирования сейсмических нагрузок. Три полномасштабной RC колонке образцов с той же геометрии и укрепления были построены и испытаны согласно боковой нагрузки (рис. 5). Образцы изгиба доминируют консоли с высоты до точки приложения нагрузки (сдвиг пролета) 1,6 м (63 дюйма) (пол типичный высота история), и сечение 250 х 250 мм (9,84 х 9,84 дюйма).
Один образец был испытан без переоборудования в качестве контроля (C), второй был оснащаться двумя слоями куртку углепластика (образец R2), а третий был оснащаться равны (его коллега FRP) жесткость и прочность куртку TRM в составе четырех слоев (образец M4). Образцы обозначения таким образом, чтобы определить тип связующего используется (смола или ступке) и количество слоев. Куртки простиралась от базы каждого столбца (разрыв примерно 10 мм [0,39 дюйма] был слева) на высоту 430 мм (16,93 дюйма). Перед рубашки, на четырех углах две колонны, которые получили оболочки были схвачены на радиусом, равным 25 мм (0,98 дюйма).
Колонны были установлены в значительной степени усилить 0,5 м (19,68 дюйма) глубокий базовый блок, 1,2 х 0,5 м (47 х 19,7 дюйма) в плане, в рамках которой продольных балок были закреплены с 70 мм (2,76 дюйма) радиус крючки в нижней части. Представлять старого типа nonseismically разработан и подробный колонны, образцы были усилены продольном направлении, причем четыре 14 мм (0,55 дюйма) диаметр гладкой прутков эффективная глубина 215 мм (8,46 дюйма) и 8 мм (0,31 дюйма) диаметр гладкой стремена на расстояние 200 мм (7,87 дюйма). Стремена были закрыты с 90-градусной крючками на обоих концах.
Продольных балок, было текучести 372 МПа (54 KSI), прочность на разрыв 433 МПа (62,8 КСИ) и предельной деформации равна 17% (средние значения из трех экземпляров). Соответствующие значения для стали для стремян были 351 МПа (50,9 KSI), 444 МПа (64,4 KSI), и 19,5%. Литье из образцов было сделано с единственной партии бетона, с 28-дневным силы, измеренные на 150 х 150 мм (5,9 х 5,9 дюйма) кубов равна 25 МПа (3625 фунтов на квадратный дюйм). TRM и FRP материалы, используемые для модифицированных образцов М4 и R2, соответственно, были такими же, как описано в предыдущем разделе, также и на способ применения.
Колонны подвергались боковой циклического нагружения (последовательных циклов постепенно увеличивается на 5 мм [0,2 дюйма] смещения амплитуды движения в каждом направлении со скоростью от 0,2 до 1,1 мм / сек [0,008 до 0,043 дюйма / сек], тем выше скоростью, соответствующей высшей амплитуда смещения, все смещения режима управления) при постоянной осевой сжимающей нагрузки 460 кН (103 KIPS), соответствующий 30% от прочности на сжатие члена. Боковые нагрузки применяться с использованием горизонтально 250 кН (56 KIPS) MTS приводом и осевой нагрузкой оказали набор из четырех гидроцилиндров действия против две вертикальные стержни, связанные с усиленным полом испытательной раме посредством шарнира (рис. 5 (б) и 6 (а)). С помощью этой установки, P- м) и верхней (+0,25 +1,60 = 1,85 м) колонки (то есть, раз 0.25/1.85 = 0,135) ..
Перемещения в пластическом шарнире региона контролируется с помощью прямолинейного шесть преобразователей перемещения (по три с каждой стороны перпендикулярно оси поршня) исправлена в поперечных сечениях 1, 2 и 3 с на расстояние, равное л ^ к югу 1 = 130 мм (5,12 в .), л ^ к югу 2 = 260 мм (10,24 дюйма), а к югу л ^ 3 = 450 мм (17,72 дюйма), соответственно, из столбца базы, как это показано на рис. 6 (б).
Результаты анализов и обсуждения
Результаты тестирования представлены на рис. 7 в виде loaddisplacement (горизонтальный прогиб в точке приложения нагрузки) петель. Основные результаты которого также представлены в таблице 2, они включают в себя: а) пик сопротивления в двух направлениях погрузки, б) дрейф отношение (получается путем деления отзыв отклонения высоты образцов '), соответствующие пик сопротивления в двух направлениях нагрузки; с) дрейфа соотношение в обычных провал колонке, которая определяется как сокращение максимального сопротивления в цикле ниже 85% от максимального сопротивления записанные в этом направлении нагрузки; и г) кривизны при выходе из строя колонки, условно обозначенные в пункте (с), то кривизна имеет место в то же время и в том же направлении, что и неудачи определяются на основе дрейфа. Кривизна была получена из относительное вращение, измеряемых в нижней 130 мм (5,1 дюйма) колонны над базой, в том числе секции колонны на лицо основу и последствия бар вывода из базы. В частности, кривизна вычисляется путем деления вращения с их расстояние по горизонтали) с расстояния этого раздела в столбце базы (130 мм [5,1 дюйма]) ..
Производительности и отказов из всех протестированных колонны находится под контролем прогиб. Unretrofitted столбца (рис. 7 (а)) достигается дрейфа коэффициент при выходе из строя примерно 3,75%. Бетона и входит в число основных на нижнем 200 мм (7,87 дюйма) в колонке распался, и бар, начатых после потери устойчивости бетона с spalled в дрейф соотношение приблизительно 3% (рис. 8 (а)). Поведение два модернизированных колонн была очень похожи (рис. 7 (б) и (с) для столбцов R2 и M4, соответственно), но отличается от и гораздо лучше, чем их коллеги unretrofitted. Член деформации потенциала увеличился более чем в 2, что соответствует дрейфа коэффициент при выходе из строя около 7,5%; пик сопротивления был практически таким же, как в unretrofitted столбца, а ответ после пика было достаточно стабильным, показывая постепенное прочность деградации. В то время как куртка FRP в R2 Колонка выставлены ограниченной разрыв по нижней 50 мм (1,97 дюйма) (рис. 8 (б)) на 7,2% дрейфа отношение (в направлении тянуть), TRM куртка остались нетронутыми до начала испытания было прекращено на 7,8% дрейфа соотношение (рис.
8 (с)). Когда куртки были изъяты в обоих модернизированных колонн после окончания испытаний, полностью распалась конкретных основных раскрылся, который держал на месте с помощью тяжелых родов при условии путем куртки (как и FRP TRM) ..
На рисунке 9 показана эволюция в ходе испытания средняя осевая нагрузка на противоположных сторонах колонны в нижней части 260 мм (10,24 дюйма) от его высоты, как это вытекает из отдельных измерений датчика перемещения. Отрицательные штаммов отражают деформации сжатия бетона в нижнем 260 мм (10,24 дюйма) колонны и, в конце unretrofitted тест колонки, бар деформации. В два модернизированных колонн, большая величина измеряется деформации сжатия (около 6%) демонстрирует очень большой эффект лишения свободы по куртки. Позитивные штаммов включить эффект раскрытия трещины и бар обрыва, размазывается по расчетной длиной 260 мм (10,24 дюйма). Малая величина разности (порядка 10%) между положительным перемещений, измеряемых в нижней 130 мм (5,12 дюйма) от измеренных по дну 260 мм (10,24 дюйма) позволяет предположить, что значительная часть этих смещений (и, следовательно, и позитивными штаммами на рис. 9), из-за существенного раскрытия трещины у основания и бар вывода, особенно в модернизированных колонн.
Большое отверстие трещины у основания колонны подтверждается участки на рис. 10, которые обеспечивают связь между трещины у основания и дрейфа отношение. Трещины вычислялась как W = ^ ^ 2 югу являются удлинение измеряется перемещения преобразователей на сечений 1 и 2, соответственно, и Это соотношение ширины трещины дрейфа отношений близка к линейной, а в два модернизированных колонн, почти то же самое. Максимальные значения трещины на обычных провал примерно 5, 15 и 15 мм (0,2, 0,59 и 0,59 дюйма) для образцов C, R2, и M4, соответственно ..
Рисунок 11 дает соотношение между коэффициентом сноса и скольжения, вращения Последняя была измерена с использованием данных из преобразователей перемещения в двух сечениях на расстоянии L ^ югу 1 = 130 мм (5,12 дюйма) и к югу л ^ 2 = 260 мм (10,24 дюйма) от основания следующим образом: ^ к югу скольжения равны ( Таким образом, можно оценить вклад скольжения, вращения с общей деформации колонны. Две основные аспекты можно наблюдать: 1) подпункт провалом для unretrofitted и модернизированных колонн, соответственно.
В unretrofitted колонки, постепенная утрата бокового сопротивления нагрузки в течение цикла, что привело к провалу сопровождается некоторой потерей осевой сопротивление нагрузки, о чем свидетельствуют трудности для поддержания постоянной осевой нагрузки. Модернизированы колонны поддерживается постоянной осевой нагрузки (и практически боковых сил) мощностью до конца испытаний.
Эволюция средней осевой деформации в центре сечения по дну 260 мм (10,24 дюймов) над базой (как вытекает из среднем перемещения датчика измерения на противоположных сторонах столба), свидетельствует о тех, явлений в области пластического шарнира, которые влияют осевого сопротивления нагрузки. Эта эволюция показана на рис. 12 в зависимости от отклонения отзыв. Изменение длины колонки почти пропорционально боковым отклонение может быть объяснено как прямое следствие изгиба согласно гипотезе плоских секций. Если менее чем за половину сечения на сжатие, тем менее глубокую зону сжатия, тем больше удлинение колонки в каждой отклонения цикла. Это подтверждается представлены результаты, которые показывают большее удлинение средней за половину цикла в связи с нейтральной позиции (ноль отклонения) в модернизированных образцов, чем в unretrofitted один. ^ С ^ к югу свидетельствует рис. 12 (а), в unretrofitted столбца, который не удалось постепенно бар выпучивания с обеих сторон и конкретные подавляя все более разделе, означает деформации сжатия выше 1% развитых по дну 260 мм (10,24 в) колонки вокруг провала.
Эти штаммы, связанные с трудностью поддержания постоянной осевой нагрузки на этом этапе. Лишения свободы по оболочки ограничивает масштабы этих штаммов; деформации сокращения ниже, в случае TRM оболочки (рис. 12 (с)) по сравнению с его коллегой FRP (рис. 12 (б)) ..
Путем сравнения совокупный рассеиваемой энергии приведены на рис. 13 (а) (вычисляется путем суммирования области заключено в кривых нагрузки и поршневые), следует отметить, что способность к рассеянию энергии на две модернизации схемы (TRM против FRP) примерно такая же. В обычных провал, энергия, рассеиваемая модернизированных колонн была примерно в шесть раз выше, чем у рассеиваемая unretrofitted колонке. Наконец, сравнение жесткости от дрейфа соотношение показано на рис. 13 (б) показывает, что жесткость за сокращения пиковых нагрузок была одинаковой модернизированных колонн и значительно ниже в сравнении с unretrofitted образца. Последнее сравнение с точки зрения распределения кривизны разрушения по высоте колонны. Участков приведены на рис. 13 (с) были произведены на основе измерений на три сечения (130, 260 и 450 мм [5,12, 10,24 и 17,72 дюйма]), они показывают, что как модернизированная столбцы имеют почти одинаковые кривизны в связи с тем, что превышала unretrofitted колонке примерно в 2,5 раза ..
Целом, сравнивая поведение Колонном R2 и M4, можно сделать вывод, что сила и циклической деформации потенциала, уровень прочности и жесткости деградации и рассеяния энергии колонны покрыты TRM практически совпадает с его коллегой FRP.
Сравнение результатов тестирования с помощью кода формулировки
В этом разделе один важный параметр, ответ о результатах испытаний столбца сравнивается (а именно, отношение дрейфа на недостаточность) с прогнозом определяется Еврокод 8,26 Эта величина, определяемая как аккорд вращения потенциала на конечной в Еврокод 8, определяется следующим эмпирическим выражение
... (2)
где / ^ с ^ к югу является прочность на сжатие бетона (МПа);? и? являются механические коэффициент усиления на растяжение и сжатие продольной арматуры, соответственно;? = N / BHF ^ с ^ к югу нормированная осевой силы (сжатие рассматривать как позитивный где Ь-ширина зоны сжатия и ч крест параллельно в разделе загрузки направлении); LV = M / V представляет собой отношение момента / сдвига в конце раздела; с = ^ направлении х погрузки; е ^ ^ к югу ую является текучести стремена, к = 0,575 для колонн с гладкими баров; заключения с стремена.
Если столбец оснащаться FRP TRM или куртку в пластическом шарнире регионе, было бы логично принять выражение в. (2), с определяется суммой двух членов: один для учета вклада стременах и второе один для учета вклада куртку, а именно
... (3)
где фактическая численность куртки и
... (4)
где R-радиус в углах сечения. Коэффициента (4), предлагаемых в настоящем документе к ответственности за снижение эффективности в сравнении с TRM FRP куртки с точки зрения конечной деформации (на основе концентрических сжатия призму испытаний, представленные в предыдущем разделе, это значение, равное K ^ югу ^ к югу Но если пиджак отказа не было достигнуто в обычных провал колонны, ни сокращения должны быть сделаны и
Для геометрических и физических свойств столбцов протестированы в данном исследовании, значений, рассчитанных для Соответствующие экспериментальные значения (средние значения в толкать и тянуть направлениях; табл. 2), 3,75%, 7,50% и 7,65%. Таким образом, предсказал дрейф отношений в связи с тем в соответствии с Европейским 8-подход, основанный на описанных выше, составляют 31% и от 42 до 43% ниже, чем экспериментальные значения unretrofitted и модификации столбцов соответственно. Это обстоятельство приводит к выводу, что по сравнению с результатами испытаний, представленные в настоящем исследовании, Еврокод 8 основе разработки представили ранее (для колонн с гладкими баров) консервативна, особенно для лиц с рубашкой или FRP TRM.
ВЫВОДЫ
Эффективности TRM куртки в качестве средства ограничиваясь RC колонны с ограниченными возможностями из-за потери устойчивости продольных балок, исследуется в данной работе. Сравнения с куртками FRP равной жесткости и прочности позволяют для оценки эффективности по сравнению с TRM FRP куртки.
15 концентрических испытания сжатия осуществляется в данном исследовании на призмы RC показывают, что TRM куртки ограничиваясь обеспечивают существенный выигрыш в прочности на сжатие и деформацию потенциала, отказавшись от выпучивания продольных балок; этот выигрыш растет с увеличением объемной отношение TRM обертывание. По сравнению с FRP куртки равной жесткости и прочности, TRM куртки, используемые в данном исследовании, чуть менее эффективным с точки зрения повышения прочностных и деформационных потенциала примерно на 10%. На основе довольно ограниченные результаты испытаний, представленные здесь, кажется, что это снижение эффективности не зависит от объемного соотношения вложенных стремя подкрепления.
Три испытания почти на полномасштабную колонны при циклическом одноосном показать, что прогиб TRM куртки очень эффективным средством повышения циклической деформации потенциала и рассеяния энергии старого типа столбцов RC с плохим подробно, затягивая бар деформации. По сравнению с одинаковой жесткости и прочности FRP, TRM оболочки практически той же эффективности.
Несмотря на относительно небольшое число, результаты всех тестов, представленных в данном исследовании указывается, что TRM оболочки является весьма перспективным решением для удержания колонны RC, в том числе те, плохо подробные в сейсмических районах.
Авторы
Авторы выражают благодарность С. Bousias, К. Zygouris, Н. Caicedo, F. Stavropoulos, А. Reisi и С. Петропулос за их помощь в экспериментальной программе. Работа, о которой в данном документе была профинансирована греческий Генеральный секретариат по вопросам исследований и технологий, в рамках проекта Aristion, в рамках программы сооружений и управлению сейсмическим риском.
Нотация
^ К югу г = общая площадь разделе
^ ^ К югу с = площадь продольной арматуры
^ ^ К югу SW = площадь поперечного параллельных арматурной стали по направлению х в ш
Ъ = поперечного разреза, ширина зоны сжатия
F ^ к югу с = сжатие прочность бетона
F ^ югу Fe = эффективное прочность на растяжение, куртки
F ^ югу у = текучести продольной арматуры
F ^ югу ут = текучести стремена
Н = крест высотой разделе сторону, параллельную загрузку направлении
K = жесткости
К ^ к югу
К ^ к югу
К ^ к югу
К ^ к югу
к = коэффициент
L ^ югу V ^ = соотношение момент / сдвига в конце раздела
л ^ к югу я = расстояние сечения я из колонки базы, я = 1, 2, 3
M = момент в конце раздела
N = осевое усилие
п = число слоев
R = радиус закругления углов поперечного сечения
S ^ H ^ югу = шаг хомутов
т ^ к югу е = толщина одного листа волокна или текстиля слоя
V = сдвига в конце раздела
W = трещины
х = направлении загрузки
[Прямая фи] = средней кривизны в столбце базы
V = нормированные осевое усилие
Ссылки
1. Triantafillou, TC; Папаниколау, CG; Zissimopoulos, P.; и Laourdekis, T., "Бетон конфайнмента с текстильной усиленная Куртки раствор", ACI Структурные Journal, В. 103, № 1, январь-февраль 2006, с. 28-37.
2. Бишофф, T.; Wulfhorst, B.; Franzke, G.; Офферманн, P.; Бартл, А.-М.; Фукс, H.; Хемпель, R.; Curbach, M.; Pachow, У. и Уэйзер У., "Текстиль железобетонных фасадные элементы-исследование по оптимизации композитного бетона технологии", 43 Международный симпозиум SAMPE, 1998, с. 1790-1802.
3. Curbach М., Джесси, F., "Высокопроизводительные Текстиль-железобетона," Проектирование зданий и сооружений International, IABSE, Т. 4, 1999, с. 289-291.
4. Сато, Ю.; Фудзии, S.; Сэто, Ю. и Фуджи, T., "Структурные поведение составных железобетонных членов Блины постоянным Волоконно-Mesh Железобетонная раствор постоянных форм", армированного волокном полимерные Арматура железобетонных конструкций, SP-188, CW Долан, SH Rizkalla, А. Нанни, ред., американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 1999, с. 113-124.
5. Brameshuber, W.; Брокман, J., и Роесслер Г. "Текстиль для железобетонных элементов опалубки-исследования структурных поведения", FRPRCS-5 армированных волокном пластмасс для железобетонных конструкций, т. 2, CJ Бэргойн, изд. Томас Телфорд, Лондон, Великобритания, 2001, с. 1019-1026.
6. Молтер, M.; Littwin, R.; и Hegger, J., "Крекинг и отказов текстильной железобетона", FRPRCS-5 армированных волокном пластмасс для железобетонных конструкций, т. 2, CJ Бэргойн, под ред. Томас Телфорд , Лондон, Великобритания, 2001, с. 1009-1018.
7. Му, B., и Майер, C., "Прочность Поведение волоконно-Mesh железобетона со стеклом Совокупные", ACI материалы Journal, В. 99, № 5, сентябрь-октябрь 2002, с. 425-434.
8. Накаи, H.; Терада, N.; Хонма, A.; и Nishikawa, К., "Совершенствование эффективности железобетонных конструкций с помощью волоконно-Санди Mesh", 1 выдумка Конгресс, сессия 8, Осака, Япония, 2002, с. 325-332.
9. Нееман, AE, "Прогресс в Ferrocement текстильной и гибридные композиты," 2nd коллоквиум по текстилю железобетонных конструкций, М. Curbach, под ред. Дрезден, 2003, с. 325-346.
10. Reinhardt, HW; Крюгер, M.; и Гросс, CU, "Бетон предварительно напряженного с текстильной ткани", журнал перспективных Дорожное строительство, том 1, № 3, 2003, с. 231-239.
11. Banholzer, B., и Brameshuber, W., "Lost опалубочные элементы изготовлены из текстильных железобетона", выдумка симпозиум Держите бетона Привлекательная, Будапешт, Венгрия, 2005, с. 351-356.
12. Брокман, Т., Brameshuber, W., "Матрица развитию технологии производства текстильной железобетона (КИП), структурные элементы", 3-я Международная конференция по композиты в строительстве, Лионе, Франция, 2005, с. 1165-1172.
13. Иноуэ, M.; Такаги, Н., и Кодзима, T., "Поведение RC Балки использованием высокопрочных Постоянный опалубка из трехмерных Холлоу Ткань Структура стеклом", ConMat'05 и Mindess симпозиум-строительных материалов, Н. Banthia , Т. Uomoto, А. Bentur, С. П. Шах, ред., Университет Британской Колумбии, BC, Canada, 2005.
14. Пелед А., Mobasher, B., "Pultruded Ткань-Цемент" композиты ", ACI журнал Материалы, В. 102, № 1, январь-февраль 2005, с. 15-23.
15. Рой А., Грис, T., "Предел Поведение жгутов, текстильные изделия и конкретных элементов-можно сравнить непосредственно?" 3-я Международная конференция по композиты в строительстве, Лионе, Франция, 2005, с. 1147-1154.
16. Hegger, J., и Восс, S., "Разработка методов для текстиля железобетона на изгиб и сдвиг Идет загрузка", 2-й Международный Конгресс FIB, 14 сессия, Неаполь, Италия, 2006.
17. Hegger, J., и Niewels, J., "Обработка углерода Текстиль как железобетонных конструкций", 2-й Международный Конгресс FIB, 14 сессия, Неаполь, Италия, 2006.
18. Curbach М., Ortlepp Р., Besonderheiten де Verbundverhaltens фон Verstaerkungsschichten австралийских textilbewehrtem, "2nd коллоквиум по текстилю железобетонных конструкций, М. Curbach, под ред. Дрезден, 2003, с. 361-374. (На немецком)
19. Strukturen Curbach М., Брюкнер, A., "Текстильная цур Querkraftverstaerkung фон Stahlbetonbauteilen," 2nd коллоквиум по текстилю железобетонных конструкций, М. Curbach, под ред. Дрезден, 2003, с. 347-360. (На немецком)
20. Брюкнер, A.; Ortlepp, R.; Вейланд, S.; и Curbach, М., "Укрепление Shear с текстильной железобетона", 3-я Международная конференция по композиты в строительстве, Лионе, Франция, 2005, с. 1307-1314.
21. Вейланд, S.; Ortlepp, R.; и Curbach, М., "Укрепление Predeformed Плиты с текстильной железобетона", 2-й Международный Конгресс FIB, 14 сессия, Неаполь, Италия, 2006.
22. Triantafillou, TC, и Папаниколау, CG, "сдвиг Усиление железобетонных членов с текстильной усиленная раствор (TRM) Куртки," RILEM материалов и конструкций, V. 39, № 1, 2006, с. 85-93.
23. Triantafillou, TC, и Папаниколау, CG, "Текстиль Железобетонная Минометы (TRM) по сравнению с волокном полимеров (FRP) для бетона конфайнмента", ConMat'05 и Mindess симпозиум-строительных материалов, Н. Banthia, Т. Uomoto, А. Bentur, С. П. Шах, ред. Университета Британской Колумбии, BC, Canada, 2005.
24. EN 1015-11 Методы испытаний для раствора для кладки-Часть 11: Определение изгиб и прочность на сжатие затвердевших растворов, Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия, 1993.
25. 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, ASCE, V. 10, № 1, 2006, с. 13-25.
26. EN 1998-3 ", Еврокод 8: Создание структуры для сейсмостойкости-Часть 3: Оценка и реконструкция зданий", Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия, 2005.
Дионисия А. Bournas является аспирант в Департаменте строительства в Университете Патры, Патры, Греция. Его исследовательские интересы включают укрепление железобетона с передовых композиционных материалов.
Panagiota В. Lontou бывший MSc студентов в Департамент гражданской инженерии в Университете Патры. Ее исследовательские интересы включают укрепление железобетона с передовых композиционных материалов.
Екатерины Г. Папаниколау является преподаватель кафедры строительства в Университете Патры. Она получила диплом и докторскую степень в Университете Патры в 1996 и 2003, соответственно. Ее исследовательские интересы включают высокопрочный бетон (с упором на текстильной подкрепление) и оптимизации современных систем предварительной подготовки.
Входящие в состав МСА C. Thanasis Triantafillou является профессор гражданского строительства и директор лаборатории конструкционных материалов в Университете Патры. Он получил диплом инженера-строителя из Университета г. Патры в 1985 году и степень магистра и докторскую степень в Массачусетском технологическом институте, Кембридж, штат Массачусетс, в 1987 и 1989, соответственно. Его исследовательские интересы включают применение современных полимерных или на цементной основе композиционных материалов в сочетании с бетоном, кирпичом и лесом, с акцентом на укрепление и сейсмических модернизации.