Прочность на изгиб железобетонных балок с предварительно напряженной Укрепление углерода из армированных волокном Полимерные Листы-Часть II

Прототип механическое устройство было разработано для предварительного напряжения углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика) листах. Для исследования возможности использования данного устройства, семь железобетона (RC) пучков были усилены за счет предварительно напряженных листов углепластика. В сопроводительном документе, основные характеристики и применение процедур для этого механические устройства рассматриваются. В данной статье теоретические и экспериментальные результаты, связанные с напрягаемой уровней, которые могут привести к нарушение сцепления листов сразу же после передачи и во время тестирования изгиб обсудили вместе с расследованием об увеличении потенциала изгиб, что результаты предварительного натяжения и закрепления углепластика листов пучка заканчивается U-обертывания.

Ключевые слова: нарушение сцепления; волоконно-армированные полимерные; изгиб; преждевременным; преднапряжения; укрепления.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

В течение последнего десятилетия, исследователи рассмотрели перспективы предварительного напряжения армированного волокном полимера (FRP) композитов в качестве средства для повышения изгибной потенциала и работоспособности железобетона (RC) пучков (Квантрилл и Холлауэй 1998; EI-Хача и др.. 2001) . Результаты исследований показали, что в зависимости от уровня предварительного напряжения, непосредственные преимущества преднапряжения FRP композитов в том, что трещин и урожайность момент и работоспособности этих пучков могут быть улучшены, и, в зависимости от уровня предварительного напряжения, режим пучка провал может меняться от конкретных дробления на разрыв FRP (Уайт и др.. 2001).

Исследования также показали, что, когда лучи укрепить с предварительно напряженной композиты FRP, склонность к преждевременному выходу из строя увеличивается только за счет сдвига концентрации напряжений в клеевом слое отсечки точек. Некоторые из этих преждевременных отказов может быть отложено или избежать, закрепив предварительно напряженных композиты FRP вблизи отсечки точек. Утвержден других исследователей, анализ показывает, что при разработке конкретных дробления является самым распространенным способом отказа пучков укрепить с предварительно напряженной композиты FRP, повышение уровня предварительного напряжения также приводит к увеличению изгиба потенциала. Когда композитных FRP не предварительно напряженных и отказов характеризуется FRP разрыва, результаты проверки того, что напрягаемой FRP листов не приводит к увеличению изгиба потенциал, но только повышение работоспособности (Уайт и др.. 2001).

Некоторые недостатки, связанные с нынешними устройствами в том, что механическая система должна быть привязана к поверхности с помощью пучка высокопрочные болты потенциала, обмен осуществляется в соответствии с высоким уровнем напряжения, и эти механические системы должны быть электроприводами (Квантрилл и Холлауэй 1998; EI-Хача и др.. 2001). Для исправления этих устройств, простой, но функциональный механическое устройство было разработано в эту программу на предварительное напряжение углерода FRP (углепластика) листах (Yu и др.. 2006). Привлекательные особенности данного устройства является то, что было достигнуто предварительное напряжение вручную, без необходимости для гидравлических домкратов и передача была осуществлена под медленные темпы деформации.

Для исследования возможности использования данного устройства для укрепления приложений, шесть RC пучков были усилены за счет предварительно напряженных листов углепластика. В двух из предварительно напряженные балки, U-обертывания были также установлены в конце листы углепластика, чтобы отсрочить или избежать расслоения листов углепластика и отказов этих пучков также разрыв FRP. Во всех остальных предварительно напряженные балки без конца якоря, неудача в бетонное перекрытие разделения и ниже предельных лучей на якорь с U-обертывания.

Бетонные покрытия разделения, FRP конце нарушение сцепления, промежуточное трещин индуцированных нарушение сцепления, или в середине пролета нарушение сцепления, учитываются как основные преждевременных отказов и повреждений РК пучков укрепить листов FRP (Томсен и др.. 2004). Shear потенциала основе моделей, конкретных моделей зубов и поверхностное напряжение основе модели были разработаны для прогнозирования преждевременного выхода из строя RC пучков укрепить композиты FRP (Смит и Дэн 2001). Поскольку нынешние модели отказа не включают вклад предварительного напряжения, провал модели, предложенной др. Tumialan и др. (1999) были внесены изменения, включают влияние предварительного напряжения на провал критерия.

Эта статья представляет ответ RC пучков укрепить с предварительно напряженной и nonprestressed композитов углепластика. Утвержден других исследователей, напрягаемой листов углепластика увеличивает изгиб потенциала с уменьшением пластичности потенциала RC пучков. Экспериментальные результаты также показывают, что выше прочности бетона при бетона разделения превышали значения предусмотренных ACI (ACI Комитет 318 2005).

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В этой исследовательской программы, механические устройства была разработана для ручного напрягаемой углепластика листов и укрепление RC пучков. Эта программа исследованы: 1) потери предварительного напряжения; 2) уровень предварительного напряжения, которое приведет к нарушение сцепления листов во время передачи, 3) и преждевременное разрушение при изгибе во время испытаний на изгиб и 4) увеличение потенциала изгиб в результате предварительного натяжения и закрепления углепластика листов. Всеобъемлющего теоретического анализа представляется также показать влияние предварительного напряжения на провал режиме RC пучков.

Экспериментальная программа

Испытание матрицы и изгиб испытание установки

Восемь RC пучков были протестированы с сечением показано на рис. 1 (а) и укрепить напрягаемой уровней приведены в таблице 1. Балки C, D, E и были предварительно напряженных до 15% от предела прочности, но в луча E, конец якоря в виде U-обертывания были установлены. Балки F и G были предварительно напряженных до 30% от предела прочности, и в луч G, конец якоря были установлены. Наконец, луч H был предварительно напряженных до 40%. Развитие тест матрицы через поперечное сечение и размеры укрепление отношений были получены на основе детального теоретического анализа, основная цель наилучшим количественно воздействие предварительного напряжения углепластика листов.

Пучков были испытаны в четыре точки установки испытательной нагрузке, как показано на рис. 1 (б). Один гидравлический домкрат был использован для загрузки пучков на середине пролета и тяжелых роликов стали использовались при погрузке и опорных пунктов, чтобы обеспечить подшипников качения и вращательных поддерживает. Прогиба в середине пролета измерялось две строки датчиков и внешних нагрузок, и в середине пролета прогибы были записаны с системой сбора данных.

подробнее арматуры

Эти лучи были построены с использованием двух D16 (№ 5) решетки на стороне напряженности, ведущих к укреплению отношение В своем unstrengthened состоянии, сбалансированное соотношение арматурной стали почти 3,5%, что указывает на изгиб потенциала для луча в основном контролируемые уступая продольной арматуры и с неспособностью конкретных дробления. Эта неудача режим был обоснован результатами экспериментов.

Углепластика композитных укрепление подробнее

Укрепление углепластика лист район был 33,55 мм ^ SUP 2 ^ (0,052 дюйма ^ SUP 2 ^), причем усиление отношение? Р 0,065%. Листы были связаны с RC пучков с помощью 3 мм (1 / 8 дюйма) толщина клея, контролируемого со стеклянными бусами. Использование конечной конкретные штамм 0,003, FRP сбалансированное соотношение подкрепление 0,035%, что указывает, что отказ был контролируется в основном конкретные дробления задолго до разрыва FRP. Это целевой проект, потому что, когда провал nonprestressed пучков конкретные дробления, увеличение уровня предварительного напряжения обеспечивает увеличение изгибных потенциала. Помимо определенного уровня предварительного напряжения, провал режим может быть изменен на провал в результате разрушения FRP. Эти замечания будут дополнительно обоснована при представлении результатов анализа.

Как указывается в колонке 5 таблицы 1, наблюдается неспособность пучка B был на FRP разрыв, что противоречит ожидаемых отказов. При более высоких конечных конкретных условий деформации, например, 0,004, FRP сбалансированное соотношение подкрепление в порядке 0,07%, указывая, что в этом случае сбоев в основном контролируемых свойств листов углепластика. Таким образом, рекомендуется, чтобы будущие исследования должны решать другие уровни FRP армирования, которые могут четко обосновать, что влияние предварительного напряжения углепластика листы на провал режиме.

Свойства материалов

Свойства материала приведены в таблице 2, где характеристики углеродных волокон, грунтовки, шпатлевки, и насыщающий были представлены производителями. Шесть цилиндрических образцов конкретных были отлиты и испытываются в соответствии с ASTM C39 на скорость загрузки 2,24 кН / второй (500 кг / сек). Пять испытания на растяжение силы для D16 (№ 5) баров проводились в соответствии с ASTM A370.

Подготовка образца

Перед укрепления поверхности RC балок шероховатой до агрегаты подвергались, а затем пылесосом для удаления пыли и из нее частицы. Во-первых, тонкий слой грунта был применен на подготовленную поверхность RC пучков с помощью шпателя, после чего слоем шпаклевки. Поскольку луч B не был предварительно напряженных, лист углепластика был связан после первого слоя насыщающий был применен. Для предварительно напряженные балки, два других слоев клея, были использованы для связи предварительно напряженных листов углепластика для RC пучков.

Предварительное напряжение листов углепластика

Листы были первым готовили пропиткой волокон насыщающий на плоской поверхности. Листы были затем предварительно напряженных помощью механического устройства, изображенного на рис. 2. Затем, предварительно напряженных листы связан с RC пучков. Рисунок 2 показывает, механические устройства с предварительно напряженных листов уже связан с пучком RC. Процесс передачи был проведен медленно выпускать предварительного напряжения в листах углепластика. После передачи процесс был завершен, предварительно напряженных листов были сокращены, и механические устройства были удалены, и очищены для дальнейшего применения. Дальнейшие детали, касающиеся данного устройства можно найти в первой сопроводительный документ (Yu и др.. 2007).

Межфазных напряжений сдвига после передачи

Карам (1992) предложил следующее выражение для описания распределения межфазного напряжения сдвига

... (1)

где переменные ш и

... (2)

В этих уравнениях, I ^ T ^ югу был использован в ходе анализа в передаче. Как предварительного натяжения увеличивает силы, повышение поверхностного напряжения сдвига развивать с предельной величины, соответствующей В последнее время несколько местных связи стресс-скольжения модели были разработаны для оценки Лу и др.. (2005), предложил следующее выражение для расчета максимальной связи сдвигу

... (3)

Подставляя е '^ ^ т к югу, в уравнении. (3), получим Значение После поверхностного напряжения сдвига Эти регионы регулируется напряжение связи скольжения нелинейных связей между клеящим слоем и бетонные основания, а также в работе Triantafillou и Deskovic (1991), поверхностное распределение напряжений сдвига уменьшается линейно от

... (4)

В нарушение сцепления, упругой уменьшается диапазоне от л до л ^ о ^ к югу, и в течение л - л ^ о ^ к югу, распределение напряжений уменьшается примерно линейно от Triantafillou и Deskovic (1991) развитых диаграмм дизайна, которые были использованы для приближенных к югу л ^ о ^ в начале нарушение сцепления. Использование соответствующего материала и геометрических свойств RC пучков, используемых в этом экспериментальная программа, л ^ ^ к югу о аппроксимировалась в 0.99l из этих карт. Важно подчеркнуть, что для различных свойств материала и длины листов углепластика, это соотношение иное.

Потому прочности бетона значительно ниже, чем прочность сцепления слоя нелинейной области преобладают бетонному основанию и разрушения системы определяется конкретным. Tumialan и др.. (1999) использовали значение для / '^ ^ т к югу, равный 0,69 ... (МПа) (8,3 ... [PSI]). Используя формулу. (3), получаем, что (МПа) (9,3 ... [PSI]). Значения используемых др. Ziraba и др. (1995) и Triantafillou и Deskovic (1991) приведены в таблице 3, и были использованы для оценки величины, при которой нарушение сцепления листов углепластика может произойти. Анализ соответствующих уровню предварительного напряжения необходимо ввести нарушение сцепления листов углепластика в RC балок и проводимой работы по созданию предварительного напряжения уровней приведены в таблице 1.

Земля для поверхностного напряжения сдвига по длине листов углепластика, с использованием клея т толщины ^ ^ к югу равна 3 мм (1 / 8 дюйма) и как функция P ^ ^ O к югу, были разработаны и показано на рис. 3 (б). Эта цифра показывает, что для 10 и 15% напрягаемой уровнях, по всей длине листа углепластика все еще находится в упругой области. Тогда, как повышается уровень предварительного напряжения 20 и 25%, регионы нелинейного поведения развиваться, но отслоение листов углепластика до сих пор не начато. Исходя из этого рисунка, поверхностное нарушение сцепления происходит, когда сила предварительного натяжения при передаче примерно 30% от предела прочности листа углепластика, как Ясно, что в аналитических исследованиях показано на рис. 3 (б), значение (МПа) (13,0 ... [PSI]), однако для других уровней

По мере уменьшения толщины слоя клея т ^ ^ к югу, вероятно, изменится, параметрические исследования проводились с целью количественной оценки последствий T ^ ^ к югу от нарушение сцепления и, как функция предварительного напряжения. Рисунок 4 показывает, что для данного уровня предварительного напряжения, межфазные напряжения сдвига выше, для тех условий, с более тонкими клея. Это означает, что нарушение сцепления листов углепластика будет происходить на нижней напрягаемой уровне для более тонкого слоя клея и нижней Результаты также преимущественно более чувствительны к изменению максимальной прочности на сдвиг связи. Признавая, что пересечение этих кривых изображены границы, в которых нарушение сцепления может произойти, это напрягаемой уровнях были отобраны для пучков показано в таблице 1.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИЗГИБАЕМЫХ АНАЛИЗ

Штаммы при передаче и декомпрессии

Первый этап соответствует выпуска Начальное предварительное (см. рис. 5 (а)). Во время переноса, штамм уровнях в конкретных верхней волокон

... (5)

В этих выражениях, сжатия и растяжения, деформации или напряжения определяются как положительные и отрицательные, соответственно. Разработать декомпрессии нижней волокон, внешний момент M ^ D ^ к югу должен быть применен к разделу в результате следующих дополнительных штаммов

... (6)

Сочетание этих дополнительных штаммов с исходным напрягаемой штаммов, общий уровень деформации при декомпрессии в конкретных верхней и нижней волокна (см. рис. 5 (б))

... (7)

Определение деформации распределения на декомпрессия эффективного промежуточного шага, поскольку он предусматривает легкость в создании дополнительных распределения деформаций и на других уровнях нагрузки, преимущественно на конечной.

Отказ регулируется конкретными дробления

После провала пучка RC инициируется конкретные дробления, конечной изгибной потенциала пучков (см. рис. 5 (с))

... (8)

где общее напряжение в FRP

В уравнении. (9), деформации листов углепластика были рассчитаны с использованием линейного изменения деформации показаны на рис. 5, с

... (10)

Напряжений в листах углепластика впоследствии были получены путем умножения Кроме того, напряженность в напряженности стали на конечной были

Напряжение:

Сжатие:

Напряжений в арматурной стали затем были получены от этих деформаций значения и рассматривая упрочнения за уступку. В уравнении. (11), кривизны в конечной было

... (12)

В предыдущих уравнений, с конечной на изначально рассчитаны в предположении, что F ^ S ^ югу = F '^ с ^ к югу = F ^ югу у ^ ^ и Затем, в соответствии с принципами прочно утвердился в литературе, этот процесс состоит из многократно выбора и обновления с штаммов путем деформации совместимость стали и FRP усиление до внутреннего равновесия сил был достигнут в разделе.

Отказ регулируется разрыв FRP

На этом уровне государство предел, напряжение возрастет с декомпрессии (см. рис. 5 (б)) является

Нейтральной оси глубины затем вычисляется путем итерации процесс, предложенный Миллером и Нанни (1999). Согласно этой процедуре, когда отказ стран-членов инициируется FRP разрыва и конкретные дробления не регулируют этот сбоев, следующие параметры были приняты для описания конкретного блока напряжения сжатия (см. рис. 5 (с))

... (14)

... (15)

Эти выражения вычисляются итеративно, где первоначально ес равна Затем, на последующих итераций, Изгибных потенциала, рассчитывается по формуле. (8) использование (14) и (15), и Эти уравнения были затем реализованы в программу развития momentcurvature участки на рис. 6 (а). В этом случае, кривизны при разрыве листов углепластика является

... (16)

Дизайн поперечном размеров сечения и укрепление отношений были дополнительно подкреплены этот анализ с главной целью наилучшего количественной оценки последствий, которые напрягаемой внешних листов углепластика иметь на изгиб исполнении RC пучков. Рис 6 (а) показывает, что для укрепления луча B и предварительно напряженных пучков с 15% от предела прочности (то есть, Балки C, D, Е), в случае, вероятно, будет по конкретным дробления. При более высоких уровнях предварительного напряжения, Балки F и G, скорее всего, из строя в результате разрыва FRP. Кроме того, запрет преждевременного выхода из строя, предварительно напряженные балки до 20%, скорее всего для достижения более высоких уровнях мощности. Выше этого уровня предварительного напряжения, лучи будут только опыт снижение предельных кривизны и увеличения количества изгиб потенциала.

Анализ учитывая высокий уровень соотношения для укрепления листы углепластика был также рассмотрен и результаты представлены на рис. 6 (б). Ссылаясь на этот показатель, очевидно, что для укрепления отношение 0,065% и напрягаемой уровне 25%, из строя одновременно конкретные дробления и разрушения FRP. Эти исследования ясно показывают, что, если другие преждевременных отказов преобладают сбоев, при увеличении уровня предварительного напряжения, отказов от сжатия контролируемых секций меняется от конкретных дробления на разрыв FRP (Уайт и др.. 2001). По мере увеличения процента армирования, однако, неспособность пучков, вероятно, будет регулироваться конкретными дробления при любом уровне предварительного напряжения. Таким образом, укрепление соотношение листы углепластика, используемые в этой исследовательской программе был установлен на уровне 0,065% в качестве средства судить о влиянии предварительного напряжения на уровне отказов РК пучков.

Преждевременный отказ бетона покрытия разделения

Теоретические модели для оценки преждевременного выхода из строя были разработаны на основе оценки напряжений в точке отсечки, и следующее соотношение основных растягивающих напряжений

... (17)

Бетонные покрытия разделения затем предполагается начать, когда

Tumialan и др.. (1999) использовали один бетона разделения модели, основанной на стресс решение, предложенное Робертс (1989). Их анализы были основаны на ряде предположений, в том числе линейно-упругой и изотропной поведение FRP, клея, бетона и стали, а также полное композитных деятельность без скольжения между листами и бетона (Смит и Дэн 2001). Потому что эти модели не учитывали напрягаемой в виде листов FRP, выражений, используемых "Аль Tumialan и др. (1999) были внесены изменения в этой исследовательской программе в том числе: 1) влияние предварительного напряжения на этих напряжений и 2) изменения момента инерции I ^ к югу х ^ и нейтральной оси глубины с ^ х ^ к югу вдоль пучка

... (18)

с

... (19)

и

... (20)

В этих выражениях, изменения в нейтральной оси с ^ х ^ к югу вдоль пучка была получена непосредственно из анализа момент кривизны и в разделе момент инерции I ^ х ^ к югу было

... (21)

Бетонные покрытия расслоения был оценен по формуле. (17) в сочетании с момента кривизны результаты анализа представлены на рис. 6 (а) и значения напряжений вычисляется по формуле. (19) к (21). Рис 7 (а) представлены результаты для лучей подчеркнул, до 15% при передаче и окончательным. На любом из этих уровней, р максимум стали. На основании результатов, представленных на рис. 7 (), приводит к рис. 7 (б) получены на повышение уровня приложенной нагрузки и в местах, максимально

На основании этих анализов, балки, скорее всего, из строя в результате преждевременной бетона разделения или FRP нарушение сцепления для нормированного основных растяжения значения изображены в таблице 4. На рис. 7 (б), рассчитанные значения для нормированного Важно также отметить, что для пучков Е и G, углепластика листы были закреплены с U-обертывания, и, как результат, никаких конкретных покрытия разделение было ожидать для этих лучей. Из результатов, представленных на рис. 7 (б) и результаты анализов, можно было установить предельные значения для е '^ ^ т к югу.

Теоретические расчеты деформации

Теоретических прогибом в середине пролета была рассчитана с использованием аналитической модели, представленной на рис. 8. Благодаря своей симметрии, только половина пучка моделируется между узлами 1 и 3. Учитывая, что в странах-членах E подпункта 1 ^ ^, нелинейные меры, разработанные только на 2 узла, а также для государств-членов E ^ 2 ^ к югу, нелинейных действий, разработанных на обоих узлах Клаф и др.. (1965) разработал два-компонентная модель консольного типа, которые могут быть использованы для расчета нелинейной жесткости матрицы E к югу ^ 1 ^ и Е ^ 2 ^ к югу и

... (22)

... (23)

После окончательной сборки глобальной матрицы жесткости и статической конденсации вертикального отклонения в Node 3, соотношение для расчета прогиба в середине пролета является

... (24)

В уравнении. (24), EIY и т ^ ^ я к югу являются

... (25)

Выражение определяется формулой. (24) сравнивались с результатами экспериментов, проведенных в исследовании др. Уайт и др. (2001) и результаты представлены на рис. 9. Этот показатель свидетельствует о том, что теоретические результаты соответствуют хорошо согласуются с экспериментальными результатами на основе исследований "Аль Уайт и др. (2001). Эта модель была дальнейшего изучения в этой исследовательской программы по разработке ответ нагрузки деформации для испытания балки.

ИЗГИБАЕМЫХ ПРОГРАММА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Рис 10 (а) представлены теоретические и экспериментальные нагрузки по сравнению с прогиба в середине пролета, а на рис. 10 (б) представлены только зафиксированных уровней нагрузки при недостаточности и уступок.

Луч

Этот луч не удалось конкретными дробления после уступая при растяжении арматуры. Представлены в таблице 5, выход и предельными нагрузками для этого пучка 54,76 и 67,61 кН (12,31 и 15,20 KIPS) на соответствующий прогиб в середине пролета 8,89 и 94,49 мм (0,35 дюйма и 3,72), соответственно. Эти значения показывают, что смещение пластичности потенциала

... (26)

На рис. 10 (а), отклонение луча был сокращен на 30,5 мм (1,20 дюйма) для лучшей иллюстрации того, результаты тестирования укрепить балки.

Луч B

Кроме того в nonprestressed лист луч B увеличить урожайность и предельной нагрузки на 71,08 и 88,43 кН (15,98 и 19,88 KIPS) без каких-либо существенных изменений в первоначальный жесткости изгиба, а также существенное увеличение postyield жесткости. Это привело к увеличению выхода на отклонение 9,91 мм (0,39 дюйма) и снижение конечной отклонения в 23,37 мм (0,92 дюйма), что соответствует возможности перемещения пластичности 2,4. Рис 10 (б) показывает, что потенциал пучка B был почти таким же, как теоретические возможности. Вопреки теоретическим предсказаниям, однако, ширина B не преминул конкретные дробления но вместо этого в результате разрушения FRP.

Луча B не удалось из-за разрыва листа углепластика в регионе постоянный момент и мелкие дробления покрытия бетона, как показано на рис. 11 (а). Кроме того, записанные показания напряжение не превышает 1,3%, что соответствует штаммов ожидать от теоретического анализа, но значительно ниже, чем конечной деформации на 1,7%. Как показано на рис. 11, однако, становится ясно, что лист углепластика разрыв в пределах проекции одной из трещин, предполагая, что перелом результате концентрации напряжений, как трещины расширились. Е. и др.. (2005) предложил уравнение для оценки напряжений в FRP после начала изгиба трещины. Они предложили следующее уравнение для расчета деформации FRP на нарушение сцепления

... (27)

На основании уравнения. (19), деформации листов углепластика в непосредственной близости от изгиба трещин 1,8%, что превышает предельной деформации листов и может объяснить разрыв FRP.

Балки C, D, и F

Эти лучи "не из бетона отделение от одного среза точки, как показано на рис. 11. Как показано на рис. 10, эти лучи не удалось в значительно меньшей нагрузкой, чем теоретические нагрузки. Использование нормированных основные растягивающие напряжения анализа обсуждались на рис. 7 (б), бетона разделение вероятных отказов для этих лучей. На основании этого анализа и нагрузки, достигнутых в ходе тестирования изгиб, то рекомендуется, что для исследований, касающихся конкретных покрытия разделения, диапазон от 1,00 до 1,33 ... (МПа) (12,0 до 16,0 ... [PSI]) быть использованы для прочности предварительно напряженные балки.

Балки E и G

Эти лучи не удалось из-за разрыва FRP вблизи U-обертывания и на более высоком уровне, чем нагрузки Балки C, D, и F, как показано на рис. 10 (б). После внезапного высвобождения энергии, нарушение сцепления наблюдается по всей длине листов углепластика, как показано на рис. 11 (г) и (е). Как и в других научно-исследовательских программ (Lu и др.. 2005), добавление U-обертывания явно избегали преждевременной бетона разделения и увеличил изгиб потенциал этих предварительно напряженные балки. Потому что неудачи преобладали FRP разрыв, резюме результатов испытаний представлены в таблице 5, показывает, что конечная мощность этих предварительно напряженные балки были почти такими же, как пучок с nonprestressed листа. В частности, в будущих исследовательских проектов, рекомендуется, чтобы изменить дизайн пучков, что провал nonprestressed пучка явно доминируют конкретные дробления.

По сравнению с луч B, включив в нее предварительно напряженные балки лист E и G увеличить урожайность и предельными нагрузками, соответственно, 74,90 и 82,70 кН (16,84 и 18,60 KIPS) и 93,36 и 101,38 кН (20,99 и 22,79 KIPS). В этих двух лучей, однако, возможности перемещения пластичности в 2,3 и 2,5, соответственно, не является значительно ниже, чем в пучке B.

Луч H

Во время переноса, только луч H провалились из-за нарушение сцепления листа углепластика (см. рис. 12). Сбой произошел от конкретных самоклеящиеся интерфейс, о чем свидетельствуют конкретные оставшихся в листы углепластика. Это является сильным признаком того, что предел прочности бетона и клея, не было достигнуто под этот уровень предварительного напряжения. По отказов представлены в таблице 1 и значения из таблицы 4, то есть основания полагать, что предел прочности бетона в пределах 1,00 ... до 1,50 ... (МПа) (12,0 до 18,0 ... ... [PSI]), что значительно выше, чем стоимость 0,53 ... (МПа) (6,4 ... [PSI]), указанного комитета ACI 318 (2005).

ВЫВОДЫ

Эта программа исследований исследовали возможность предварительного напряжения углепластика листы используя инновационные механические устройства, который был разработан в соответствии с настоящей исследовательской программы. Были сделаны следующие выводы.

1. Аналитические и экспериментальные исследования показывают, что значения прочности бетона может быть выше, чем предложил МСА. Результаты исследований показывают, что значения р 'в порядке 1,00 ... до 1,50 ... (МПа) (12,0 до 18,0 ... ... [PSI]) могут быть достигнуты;

2. В RC пучков предварительно напряженных листами углепластика, преобладающим преждевременных отказов является бетонное перекрытие, если разделение углепластика листов эффективно якорь с U-обертывания или эквивалентную систему. Для предварительно напряженных листов на якорь с U-обертывания, бетона разделение было избежать, независимо от первоначального предварительного напряжения сил в настоящее листы углепластика, и предсказал теоретическую мощность была достигнута, и

3. По сравнению с unretrofitted управления лучом, помимо предварительно напряженных и nonprestressed листов увеличилось крекинга нагрузки почти на три-шесть раз, соответственно, доходности и конечной нагрузки почти на 25%. Между тем, возможности перемещения пластичность системы было сокращено почти в пять раз, что свидетельствует о напрягаемой FRP листы можно эффективно увеличить крекинга момент и на изгиб потенциала RC пучков с сказывается на пластичности.

Авторы

Финансовой поддержке NSF по промышленности / Университет совместных научно-исследовательский центр под названием "Ремонт зданий и мостов с композиты" с благодарностью признана.

Нотация

^ К югу с ^ = валовой площадь поперечного сечения пучка РК

^ К югу F = площадь поперечного сечения листов углепластика

'^ К югу с = площадь поперечного сечения стальной арматуры при сжатии

^ К югу с = площадь поперечного сечения стальной арматуры при растяжении

= расстояние от точки до поддерживает нагрузки

б = половине расстояния между точкой нагрузки

Ь к югу с ^ = ширина RC пучков

Ь к югу ш = квадрат срок корень в формуле. (3)

с = глубину нейтральной оси в конечной

с ^ к югу х = различной глубины нейтральной оси по длине пучка

D '= расстояние от крайней сжатие волокна до центра из высококачественной стали

D = расстояние от крайней сжатие волокна очаг напряженности стали

E ^ к югу с = модуль упругости бетона

E ^ югу F = модуль упругости листы углепластика

E ^ югу ы = модуль упругости стали

Е. ^ югу Y = секущая жесткость доходность вычисляется по формуле. (25)

е '^ к югу с = сжатие прочность бетона

е '^ к югу ы = напряжение в высококачественной стали

е '^ к югу т = прочность на растяжение потенциала бетонному основанию

F ^ югу фу = прочности углепластика лист

F ^ югу ы = напряжение при растяжении стали

F ^ югу у = текучести стали

G ^ югу = модуль сдвига клея

ч ^ к югу с = глубине пучка

I ^ к югу T = без трещин преобразуется разделе момент инерции

L = расстояние от центра пучка до конца листа углепластика

л ^ о ^ к югу = расстояние от центра пучка до конца упругой области

M ^ югу = момент в управлении луча

M ^ югу D = момент декомпрессии

M ^ югу N = номинальный момент потенциал

M ^ югу U = момент конечной

M ^ югу х = различной момент по длине пучка

M ^ югу Y = первый выход момент в постоянный момент региона

п ^ к югу F = отношение модуля упругости углепластика на бетон или п ^ к югу е = E ^ подпункта е ^ / E ^ югу C ^

P = точки нагрузку на RC пучки, как показано на рис. 1

P ^ о ^ к югу = начальная силу предварительного напряжения в листе углепластика при передаче или P ^ к югу о =

г = после выхода жесткости коэффициент вычисляется по формуле. (25)

т ^ к югу = толщина клея

т ^ к югу е = толщина листа углепластика

V ^ к югу х = различной силы сдвига по длине пучка

W = расчета коэффициента вычисляется по формуле. (2)

W ^ югу е = ширина листа углепластика

х = расстояние от пучка в середине пролета

Y ^ подпункта б = расстояние от нижнего пучка волокон нейтральной оси без трещин разделе

Y ^ югу т = расстояние от верхнего волокна пучка нейтральных оси без трещин разделе

Z ^ подпункта б = без трещин разделе модуля по отношению к нижней волокон или Z ^ подпункта б = I ^ к югу T ^ / Y ^ югу Ь

Z ^ югу т = без трещин разделе модуля по отношению к верхней волокон или Z ^ югу т = I ^ к югу T ^ / Y ^ югу T ^

В противном случае она определяется формулой. (14)

[Прямая фи] ^ SUP U = конечной кривизны

[Прямая фи] ^ югу х = различной кривизны по длине пучка

[Прямая фи] ^ югу у = первый выход в кривизны постоянный момент региона

(15)

(26)

(29);

Ссылки

ACI Комитет 318, 2005, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 430 с.

Клаф, RW; Бенуска, KL, и Уилсон, Л., 1965, "Неупругие землетрясения в высотных зданий," Материалы третьей Всемирной конференции по сейсмостойкого строительства, т. 2, Новой Зеландии Национальный комитет по сейсмостойкого строительства, с. 68 - 69.

EI-Хача, R.; Wight, RG и Грин, М. Ф., 2001 ", предварительно напряженного железобетона Волоконно-полимерные Ламинаты для укрепления структур," Прогресс В строительной техники и материалов, V. 3, № 2, с. 111-121 .

Карам Г.Н., 1992, "Оптимальное проектирование для предварительного напряжения с FRP листов в конструкции," Расширенный композиционных материалов в мост и сооружений, кВт Нил и П. Лабошьер, ред., Канадское общество гражданских инженеров, с. 277-285.

Лу, XZ; Дэн, JG: вы, Л. П. и Цзян, JJ, 2005, "Бонд-Слип модели FRP Листы / плиты связан с бетона", инженерных сооружений, V. 27, с. 920-937.

Миллер, Б. и Нанни, А., 1999, "связь между углепластика листы и бетона", материалы и конструкции: Изучение соединения, Труды V съезда материалы, LC банка, под ред., Cincinnati, OH, с. 240 -247.

Квантрилл, RJ, и Холлауэй, LC, 1998, "О реабилитации при изгибе железобетонных балок на основе применения перспективных композитных предварительно напряженных плит," Составные науке и технике, В. 58, с. 1259-1275.

Робертс, Т. М., 1989, "Приближенное Анализ Shear и нормальные концентрации напряжений в клеевом слое покрытия RC Балки", Инженер, В. 67, № 12, с. 224-233.

Смит, ST, и Дэн, JG, 2001 ", подчеркивает в Межфазные покрытием Балки", инженерных сооружений, V. 23, с. 857-871.

Томсен, H.; Spacone, E.; Limkatanyu, S.; и Камата, Г., 2004, "Ошибка режим анализа железобетонных балок Укрепление в изгиб с внешним Таможенный армированных волокном полимеров," Журнал композиты для строительства, V . 8, № 2, с. 123-31.

Triantafillou, TC, и Deskovic, N., 1991 "," Инновационный предварительного напряжения с FRP Листы: Механика Краткосрочные Поведение "Журнал" Инженерная механика ", В. 117, № 7, с. 1652-1672.

Tumialan, JG; Беларби, A.; и Нанни А., 1999, "Железобетонные балки укрепляясь углепластика композиты: Отказ Из бетона расслоения", доклад № 99-01, Центр инженерной инфраструктуры, Университет Миссури -Ролла, Ролла, МО, 95 с.

Уайт, Р.; Грин, М. Ф. и Эрки, М.-А., 2001, "Предварительно напряженные FRP листов в период после укрепления железобетонных балок," Журнал композиты для строительства, V. 5, № 4, с. 214 - 220.

Е. Л. П.; Лу, XZ и Chen, JF, 2005, "Разработка предложений по нарушение сцепления Сильные FRP Укрепление RC Балки в китайской кодекса Дизайн", Труды Международного симпозиума по Бонд Поведение FRP в структурах, Hong Kong, Китай, с. 45-54.

Ю, P.; Силва, PF, и Нанни А., 2007, "Описание механическое устройство для предварительного напряжения от углепластика Листы-Часть I" ACI Структурные Journal, V. 105, № 1, январь-февраль, с. 3-10.

Ziraba, Ю. Н.; белуджей, MH; Basunbul, И.; Азад, АК "Аль-Сулеймани, ГДж, и Шариф, М., 1995," Комбинированный опытно-численный подход к характеризации Сталь-Клей-Бетон интерфейс ", материалов и конструкций, V. 28, апрель, с. 518-25.

Piyong Ю Инженер с компанией "Матрикс" Инжиниринговая корпорация, Chicago, IL. Его научные интересы включают в себя использование армированных волокном полимер для структурного ремонта зданий и мостов.

Входящие в состав МСА F. Педро Силва является адъюнкт-профессором гражданского и экологического инжиниринга в Университете Джорджа Вашингтона, Вашингтон, округ Колумбия. Он является членом комитетов МСА 341 и сейсмостойких железобетонных мостов и 440, армированных полимерных усиление. Его исследовательские интересы включают разработку новаторских на основе оценки выполнения процедур по разработке и модернизации структур и использования волоконно-армированные полимерные для структурного восстановления структур.

Антонио Нанни, ВВСКИ, профессор и председатель Департамента по гражданским, архитектурной и инженерной экологии в Университете Майами, Сиэтл, FL, а также профессор структурной инженерии в университете Неаполя Федерико II, Неаполь, Италия. Он является председателем комитета ACI 437, Сила оценка существующих железобетонных конструкций, а также членом комитетов МСА 440, армированных полимерных арматуры; 544, армированного волокном бетона; 549, тонкая Усиленный цементной продукции и Ferrocement; 562, оценка, ремонт и Реабилитация бетонных зданий; 563, технические характеристики Ремонт Железобетона в зданиях, а также Объединенного комитета ACI-ASCE-TMS 530, стандарты Кирпичный Объединенного комитета. Его научные интересы включают строительные материалы и их структурных производительность и области применения.