Снижение поперечной жесткости железобетонных элементов конструкций.

Оценка мгновенной жесткости железобетонных балок с трещинами на основе постепенного изменения распределения деформаций

Растрескивание бетона вызывает постепенное изменение распределения деформаций по высоте поперечного сечения железобетонных балок, что в конечном итоге скажется на их мгновенной жесткости. Предложен метод оценки жесткости, основанный на постепенном изменении, которое рассматривается путем моделирования различных распределений деформации для узловых сечений в зонах трещин. Равновесия внутренних сил используются для нахождения решения для верхних деформаций и нейтральных осей в моделях, а затем рассчитываются инерции ключевых сечений для оценки жесткости балки. Предлагаемый метод был проверен с использованием экспериментальных результатов, полученных в результате испытаний пяти железобетонных балок. Показано, что предсказанные жесткость и смещения хорошо согласуются с экспериментальными данными. Доказано, что мгновенная жесткость сильно зависит от количества и глубины трещины. Эта зависимость может быть точно отражена предлагаемым методом путем моделирования постепенного изменения распределений деформации бетона.

1. Введение

Для обеспечения работоспособности железобетонных балок важной задачей проектирования является контроль жесткости. Тем не менее, трещины имеют тенденцию появляться в этих балках из-за низкой прочности бетона на растяжение и сильно влияют на жесткость балки из-за изменения формы или размера поперечных сечений. Поэтому в последние четыре десятилетия многие исследователи сосредоточились на оценке жесткости бетонных балок с трещинами и прогнозировании их прогиба.

Эффективная инерция поперечного сечения широко используется инженерами при проектировании для управления прогибом железобетонных балок с трещинами. Брэнсон [1] разработал модель, основанную на средневзвешенном значении двух типов инерции, соответственно, представляющих инерцию без трещин и полностью с трещинами поперечных сечений железобетона. Но сравнение с экспериментальными данными показало, что модель Брэнсона занижала мгновенный прогиб слабоармированных балок и плит после образования трещины [2,3]. Бишофф [4] модифицировал модель Брэнсона, введя эмпирические факторы, эффективно изменяющие соотношение двух инерций. Модель Бишоффа рекомендована выдумка Модельный кодекс 2010 г. [5], который в настоящее время является наиболее полным сводом правил по бетонным конструкциям, включая их полный жизненный цикл, а также основой для их будущих сводов. Эти модели зависят от эмпирических данных для определения веса инерции трещин и не учитывают фактические схемы трещин, поэтому их можно использовать только на этапах проектирования.

Читайте также:
Преимущества автоклавного газобетона – личный опыт |

Чтобы рассмотреть влияние местоположения трещины на жесткость балки, François et al. В работе [6] предложен макроконечно-элементный метод, характеризующийся усредненными средними инерциями поперечных сечений, которые рассчитывались на основе понятия длины передачи, необходимой для передачи растягивающих нагрузок от стали к бетону, благодаря сталебетонному связь. Кастель и др. [7] обусловили пролет с трещинами, используя моменты крекинга и максимальные моменты, и разработали метод макроконечных элементов, предполагая распределение деформации стали и бетона в пролете с трещинами. Используя переменную урона DCCC, Кастель и др. В работе [8] учитывалось влияние как первичных трещин, так и повреждений на связь при расчете инерции. Мюррей и др. [9] считают, что историческая нагрузка включает зависящие от времени эффекты ползучести и усадки в методе Кастеля и др.. Сюй и др. [10] изменено DCCC с использованием ширины трещин и коэффициентов ползучести для оценки зависящей от времени жесткости.

Модели François et al. [6] и Кастель и соавт. [7] характеризовались гомогенизированными средними инерциями, а инерции поперечных сечений вблизи трещин полагались постоянными. Таким образом, распределения деформаций этих сечений также считались неизменными. На самом деле из-за наличия трещин эти участки не остаются плоскими, а их распределения деформаций демонстрируют явную нелинейность [11,12]. На достаточном расстоянии от трещины принцип Сен-Венана указывает на то, что бетонные поперечные сечения должны демонстрировать постепенный переход от сильно нелинейной деформации к линейной деформации [13].

Поэтому распределения деформаций сечений вблизи трещин постепенно изменяются, а их нейтральные оси и инерции также изменяются в местах трещин. Для точного анализа мгновенной жесткости железобетонных балок с трещинами в этой статье учитывается изменение распределения деформации. Ключевые сечения выбираются в области, затронутой трещинами, и моделируются различные нелинейные распределения для ключевых сечений, чтобы учитывать изменения. С помощью равновесия внутренних сил решаются верхние деформации и нейтральные оси в моделях. На основе решения можно точно рассчитать инерцию сечения для оценки мгновенной жесткости.

2. Расчет жесткости железобетонных балок с трещинами
2.1. Область эффекта

Рассматривается железобетонная балка с распределенными трещинами, и предполагается, что она подвергается четырехточечному изгибу, как показано на рис. распределение деформации можно рассматривать как область, пораженную трещиной. Область, затронутая трещиной I на рисунке 1, взята в качестве примера для иллюстрации анализа области. Он расположен вокруг Трещины I, но его длина до сих пор неизвестна.

Читайте также:
Как выращивать и ухаживать за аглаонемой (китайской вечнозеленой)

Снижение поперечной жесткости железобетонных элементов конструкций.

Снижение жесткости конструктивных элементов (колонны, стены, балки и плоская плита) используется в качестве эквивалентного подхода для получения реалистичной оценки бокового отклонения (дрейфа) в дополнение к тщательному учету влияния бокового отклонения на гравитационную систему (эффект p-дельта). ) из анализа линейной поперечной нагрузки из-за того, что элементы конструкции могут неупруго реагировать на приложенные нагрузки, а простой способ оценить нелинейное боковое отклонение с помощью линейного анализа состоит в том, чтобы уменьшить жесткость элементов конструкции. Другими словами, это уменьшение приближает жесткость элемента к уровню, близкому или превышающему уровень текучести.

Факторы, влияющие на снижение значений жесткости.

Значения, которые можно использовать для уменьшения жесткости, варьируются по многим причинам, таким как тип нагрузки, уровень нагрузки (предельная или эксплуатационная), поведение элемента под действием приложенной нагрузки (растяжение или сжатие), коэффициенты армирования и прочность на сжатие.

Влияние растрескивания на эффективный момент инерции.

Степень растрескивания железобетонных конструктивных элементов следует рассматривать как наиболее важный фактор, влияющий на момент инерции конструктивных элементов под действием приложенной нагрузки, и по этой причине некоторые конструктивные элементы могут иметь два разных значения жесткости в зависимости от того, являются ли они растрескается под действием боковых нагрузок или нет. Момент инерции стенки должен быть уменьшен до 0.7 мкг и выполняется анализ, чтобы проверить, будет ли стена трескаться при нагрузке на изгиб или нет, на основе модуля разрыва. Если изгибающий момент превышает момент растрескивания, следует использовать значение 0.35I, чтобы удовлетворить высокую степень растрескивания при изгибном воздействии. То же самое может произойти с колонной, если анализ показывает, что изгибающий момент превышает момент образования трещины (участок, контролируемый растяжением), значение 0.35 мкг следует использовать для удовлетворения высокой степени растрескивания при изгибном воздействии, хотя это четко не оговорено в стандарте ACI318, но это видно из таблицы 6.6.3.3.1b, где минимальное значение эффективного момента инерции составляет 0.35Ig.

Свойства сечения при факторизованном уровне нагрузки

ACI318 предоставил четыре метода для расчета жесткости элементов конструкции при факторном боковом анализе, а именно:

Читайте также:
Замена стекла: как заменить стеклопакет (сделай сам) | Семейный Разнорабочий

1- Жесткости, указанные в таблице 6.6.3.1.1a кода ACI318-14, которые разрешено использовать для расчета упругости при факторизованном уровне нагрузки.

2- Можно использовать более подробные уравнения для точного расчета эффективного момента инерции с учетом различных факторов, влияющих на значение приведенного момента инерции, таких как осевая сила, коэффициент усиления и прочность на сжатие. Эти уравнения приведены в таблице 6.6.3.1.1. .318б ACI14-XNUMX.

Эти уточненные уравнения можно использовать для факторизованного уровня нагрузки (уровня прочности), однако эти уравнения можно использовать для уровня эксплуатационной нагрузки при условии, что Pu и Mu используемое в уравнении следует заменить уровнем осевых и моментных нагрузок Pa и Ma.

3- положения кода ACI318 позволили инженерам использовать 0.5I для всех элементов конструктивной системы (балки, колонны, стены и плоская плита в системе колонна-плоская плита).

4- Расчет I использование более подробного анализа с использованием программного обеспечения, способного учитывать уменьшенную жесткость всех элементов в условиях нагрузки.

Эффективный момент инерции на уровне эксплуатационной нагрузки:

Эффективный момент инерции при уровне рабочей нагрузки отличается от эффективного момента инерции при предельной нагрузке из-за примененного коэффициента и полученной степени растрескивания.

Действующий момент инерции при длительном отклонении.

Код ACI318-14 предусматривает, что 1.4 (я) где I приведенный момент инерции в таблице 6.6.3.1.1a. для использования в анализе, и это означает, что используется общий момент инерции элементов. В коде Aci318 также указано, что подробные уравнения в таблице 6.6.3.1.1b с сервисными нагрузками Pa и Ma вместо Pu и Mu можно использовать для оценки эффективного момента инерции. Существенный анализ с использованием сложного программного обеспечения для конечных элементов, которое учитывает поведение железобетонных элементов конструкции с трещинами, также допускается, поскольку это происходит при расчете долговременного прогиба с использованием анализа трещин в программе Safe.

Боковая жесткость при сейсмических и ветровых нагрузках.

Существует в некоторой степени различное влияние как сейсмических, так и ветровых нагрузок на систему сопротивления поперечной силе нагрузки, что, в свою очередь, может потребовать различных значений уменьшения элементов конструктивной системы. Разница заключается в том, что боковой конструктивной системе может быть разрешено неупругое взаимодействие с боковыми сейсмическими силами в сейсмическом расчете, в отличие от ветрового расчета, нелинейное воздействие которого не допускается. Поскольку признано, что нелинейная реакция между сейсмическими силами и конструкциями различается в зависимости от типа системы сопротивления боковой сейсмической силе, и это ясно показано различными значениями R для систем сопротивления боковой сейсмической силе LSFRS. В результате различного уровня нелинейного поведения, предсказанного для системы сейсмических боковых сил, можно считать, что уменьшенное значение жесткости системы удовлетворяет заданной степени нелинейных деформаций. Если мы рассмотрим две разные сейсмические системы, которые представляют собой специальную усиленную систему сопротивления моменту и обычную усиленную раму сопротивления моменту, которые имеют значение R 8 и 3 соответственно, можно использовать два разных значения приведенного момента инерции для удовлетворения высокого уровня нелинейного отклика. специальная усиленная система сопротивления моменту и низкий уровень нелинейного отклика обычной усиленной системы сопротивления моменту рамы. Принятие решения об определенных значениях модификаторов жесткости для различных систем сил сопротивления сейсмическим воздействиям в связи с их поведением при сейсмических нагрузках четко не указано в ACI 318, однако можно использовать инженерную оценку для выбора наилучшего значения снижения жесткости на основе типа поперечной сейсмостойкости. система силового сопротивления и предполагаемый уровень нелинейной деформации.

Читайте также:
Гидроизоляция бассейнов полиуретановым эластомером

Боковой дрейф.

Как сейсмический, так и ветровой расчет считается уровнем прочности, но боковое смещение в результате сейсмических и ветровых нагрузок признается уровнем эксплуатации.

В комментарии к коду ACI 318 говорится, что анализ прогиба, вибраций и периодов строительства необходим при уровнях эксплуатационной нагрузки. Основываясь на этом утверждении, мы делаем вывод, что боковой снос как при ветровой, так и при сейсмической нагрузке можно рассматривать как уровень эксплуатационной нагрузки, который подразумевает либо общий момент инерции, используемый для анализа, либо меньшие коэффициенты уменьшения в случае детального анализа с учетом эксплуатационных нагрузок вместо факторизованных. нагрузки в таблице 6.6.3.1.1b.

Рассмотрение бокового сноса в качестве уровня эксплуатации хорошо подходит для ветровой нагрузки, но, по моему мнению, может быть лучше рассматривать сейсмический дрейф как уровень прочности, а не уровень эксплуатации, и уменьшить жесткость для точного учета бокового сноса, особенно если фундаментальные периоды бетона структура получается из приблизительных уравнений, предусмотренных в ASCE7-16, потому что эти уравнения искажены, чтобы обеспечить более короткие периоды, чем фактические периоды строительства, полученные в результате анализа с использованием программного обеспечения. Использование основанных на коде уравнений/приближенных уравнений может привести к недооценке поперечного сноса, который сильно зависит от периодов, и поэтому рекомендуется уменьшить жесткость системы сопротивления сейсмическим боковым силам до значительного значения, как это обсуждалось выше, чтобы получить приемлемый поперечный снос. под сейсмическими силами.

Я настоятельно рекомендую учитывать уровень прочностной нагрузки при расчете сноса при сейсмических нагрузках, особенно в случае использования высокопластичной сейсмической железобетонной системы с высоким значением R и это из-за заниженного значения коэффициента усиления прогиба Cd в коде ASCE согласно исследовательской работе. наклонен (коэффициент усиления прогиба для сейсмических проектных положений), выданный «Чиа-Минг Уанг, ассоциированным членом ASCE; и Ахмед Мааруф», который пришел к выводу, что значение Cd, равное R, следует использовать для усиления дрейфа из-за нелинейного отклика.

Рекомендации .

1- Требования строительных норм и правил к конструкционному бетону (ACI 318-14).

2-Минимальные расчетные нагрузки и связанные с ними критерии для зданий и других сооружений ASCE 7-16.

Читайте также:
Trolle Rudebeck Haar развертывает сборную плавучую сауну на Женевском озере

3-(Коэффициент усиления прогиба для сейсмических расчетных положений), выпущенный Чиа-Минг Уанг, ассоциированным членом ASCE; и Ахмед Мааруф.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: