Ứng suất gân không liên kết trong tường bê tông dự ứng lực ở cường độ uốn danh nghĩa

1 DÂY CHUYỀN TENDON CHƯA BAO GIỜ TRONG BÊ TÔNG CỐT SAU TƯỜNG TẠI SỨC MẠNH LINH HOẠT THÁNG Richard S Henry, Sri Sritharan Jason M Ingham Tiểu sử: Richard S Henry giảng viên Khoa Kỹ thuật Xây dựng Môi trường Đại học Auckland, trước nhà nghiên cứu thỉnh giảng Fulbright Đại học Bang Iowa Các mối quan tâm nghiên cứu ông bao gồm bê tông đúc sẵn dự ứng lực hệ thống số tường tự định tâm sáng tạo 10 ACI Fellow Sri Sritharan Giáo sư Kỹ thuật Wilson Phó Chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật 11 Xây dựng, Xây dựng Môi trường Đại học Bang Iowa Ông Chủ tịch Ủy ban 12 ACI 341, Cầu bê tông chịu động đất, thành viên Ủy ban ACI 447, Phương 13 pháp phần tử hữu hạn, Ủy ban ACI 445, Cắt xoắn, E 803, Ủy ban điều phối 14 mạng khoa học Các mối quan tâm nghiên cứu ông bao gồm thiết kế cấu trúc bê 15 tông kỹ thuật động đất 16 17 Thành viên ACI Jason M Ingham Phó Giáo sư Phó Trưởng phịng (Nghiên cứu) 18 Khoa Kỹ thuật Xây dựng Môi trường Đại học Auckland Ông nhận Tiến sĩ Kỹ 19 thuật Kết cấu Đại học California San Diego Các mối quan tâm nghiên cứu ông bao 20 gồm đánh giá địa chấn, trang bị thêm thiết kế kết cấu bê tông cốt thép bê tông ứng 21 suất trước, công nghệ bê tông bền vững 22 23 1 TRỪU TƯỢNG Dự đốn xác ứng suất gân bước quan trọng việc tính tốn độ bền uốn danh nghĩa tường bê tông dự ứng lực không liên kết thiết kế với ứng suất trước Hành vi tải trọng bên tường phần lớn đặc trưng vết nứt đơn lẻ phát triển chân tường với gân không liên kết cung cấp sức căng cần thiết cho khả chịu mômen uốn Không giống cấu kiện có cốt thép ngoại quan, ứng suất gân khơng liên kết khơng thể tìm thấy từ tính tương thích biến dạng thay vào phải liên quan đến biến dạng bên thành Các phương trình phát triển trước số để dự đoán ứng suất gân cấu kiện chịu uốn dự ứng lực không liên kết, bao gồm phương trình ACI 318-08, tập trung vào dầm bê tơng khơng thích hợp cho tường bê tơng Một mơ 10 hình phần tử hữu hạn xác nhận với liệu thực nghiệm từ thử nghiệm tường bê tông sử 11 dụng để chứng minh tính khơng xác điều khoản thiết kế hành phương trình có 12 sẵn khác để dự đoán ứng suất gân Để cung cấp dự đốn xác ứng suất gân không liên 13 kết tường bê tông dự ứng lực thiết kế để sử dụng khu vực có địa chấn thấp, phương 14 trình đề xuất phù hợp để đưa vào phiên ACI 318 tương lai 15 16 17 Từ khóa: Bê tơng, đúc sẵn; tường cắt; hậu áp lực; phương pháp phần tử hữu hạn; nhấn mạnh; gân, 18 không liên kết 19 20 21 GIỚI THIỆU 22 Việc sử dụng tường bê tông với dự ứng lực không liên kết (PT) làm yếu tố chịu tải trọng bên 23 chứng minh số nghiên cứu gần 1-6 Khi chịu tải trọng bên, ứng xử 24 tường phần lớn đặc trưng vết nứt đơn lẻ phát triển bề mặt tiếp giáp 25 tường, thể Hình Kết là, gân khơng liên kết bị kéo dài dọc theo chiều dài chúng, làm tăng ứng suất gân so với mức ứng suất ban đầu chúng Khi thiết kế để trì tính đàn hồi chịu tải trọng bên, gân cung cấp lực tự định tâm để khôi phục tường trở lại vị trí ban đầu loại bỏ tải trọng bên Hành vi dẫn đến hệ thống kết cấu tự định tâm trải qua chuyển vị ngang với mức độ hư hại tối thiểu xảy tường bê tông Tuy nhiên, so sánh với cấu kiện có cốt thép ngoại quan mà ứng suất cốt thép tìm thấy thơng qua khả tương thích ứng suất với bê tơng xung quanh, việc dự đốn ứng suất gân khơng liên kết khó Khó khăn phát số sinh khả tương thích biến dạng bê tông gân không liên kết không tồn cấp mặt cắt, thay vào thay đổi biến dạng gân có liên quan đến biến dạng thành 10 hai điểm neo gân Hiện tượng làm phức tạp đáng kể việc tính tốn ứng suất 11 gân, phương trình bán thực nghiệm ưa chuộng để đơn giản hóa việc thiết kế 12 hệ thống 13 14 Sự phát triển hệ thống tường tự định tâm 1-6 chủ yếu tập trung vào giải pháp cho 15 khu vực có địa chấn trung bình đến cao, điều khiến ACI gần xuất hai 16 hướng dẫn địa chấn phác thảo thiết kế sử dụng hệ thống tường tự định tâm, 17 ACI-ITG 5.1 5.2 7, Tuy nhiên, chứng minh Henry et al 9, tường bê tông riêng 18 lẻ có dự ứng lực khơng liên kết khơng có cốt thép cố định cụ thể chân tường phù hợp 19 để sử dụng vùng có địa chấn thấp, nơi nhu cầu độ trơi bên thấp Do không sử 20 dụng cốt thép chịu lực chân tường nên việc thiết kế loại tường khơng thể hồn 21 thành cách sử dụng tài liệu ITG, thay vào đó, thiết kế phải dựa vào tính tốn độ 22 bền uốn danh nghĩa tường Theo ACI 318-08 10 tiêu chuẩn thiết kế bê tơng khác (ví 23 dụ NZS 3101 11), tường coi đạt đến độ bền uốn danh nghĩa biến dạng sợi 24 nén cực hạn phần tới hạn đạt đến biến dạng nén cuối xác định theo mã, ε cu, 25 0,003 Do đó, cách tiếp cận thay thích hợp cho ứng dụng vùng địa chấn thấp yêu cầu để ước tính ứng suất gân cho thiết kế tường bê tơng có gân ứng suất trước khơng liên kết KÝ HIỆU NGHIÊN CỨU Các phương trình cung cấp ACI 318-08 để dự đốn ứng suất gân khơng liên kết không phù hợp cho việc thiết kế tường bê tơng ứng suất trước, khơng tính đến nhiều số thông số ảnh hưởng bao gồm tỷ lệ khung hình tường, vị trí gân tải trọng dọc trục Một phương trình để dự đốn ứng suất gân khơng liên kết độ bền uốn danh nghĩa trình 10 bày So với phương trình có, phương trình đề xuất để dự đoán ứng suất gân 11 với độ xác tốt, cho phép ước tính thực tế cường độ uốn danh nghĩa tường bê tông dự 12 ứng lực không liên kết thiết kế để sử dụng khu vực có địa chấn thấp 13 14 15 16 XEM LẠI CÁC YÊU CẦU HIỆN CĨ 17 Đối với ứng dụng khơng địa chấn ACI 318-08 10 cung cấp phương trình 18-4 18-5, mô lại 18 Công thức Eq 2, để ước tính ứng suất gân phận thiết kế với ứng suất trước không 19 liên kết, f ps, ứng suất ban đầu thép ứng suất trước, f se, nhỏ 0,5 f pu 20 21 22 23 24 Đối với tỷ lệ nhịp chiều sâu