Отмерьте один фут от сторон, и именно здесь вы начнете размещать арматурный стержень для высокой конструкции. Используйте молоток, чтобы вбить каждую часть в землю хотя бы на одну ногу. Постарайтесь, чтобы каждый кусок арматуры был на одном уровне с остальными, насколько это возможно.Отмерьте один фут от этого первого ряда, и именно здесь будет размещен второй ряд. При армировании тротуара таким же образом поместите арматуру на землю.

Поперечины размещаются так же, как и основные части арматуры. Поднимите одну деталь на отметке ноги и оберните металлические стяжки вокруг арматурного стержня в том месте, где они соединяются. Сделайте это для каждого соединения, и это повторяется для каждого пересечения независимо от ориентации.

границ | Неразрушающий контроль 100-летнего железобетонного моста с плоскими перекрытиями

Введение

Инфраструктура автомагистрали подвержена возрастающему количеству транспортных средств и более тяжелым нагрузкам.На существующих мостах часто перевозятся грузовики, которые значительно тяжелее, чем первоначальная проектная нагрузка. Денег не хватает на усиление или замену дефектных конструкций. Для экономии ограниченных ресурсов необходима точная оценка мостов и определение их фактического сопротивления. Знание сопротивления, а также прогнозируемых максимальных ожидаемых нагрузок может служить основой в процессе принятия важных решений о приоритезации ремонта или замены. Таким образом, государственные департаменты транспорта, отвечающие за содержание дорог и мостов, могут извлечь выгоду из эффективных процедур оценки мостов.Целью настоящего исследования, спонсируемого Министерством транспорта штата Алабама (ALDOT), является разработка подхода к оценке железобетонного моста с жесткой рамой без какой-либо предварительной технической документации.

Значение исследования

US Bridge Inventory содержит большую часть мостов с плоскими плитами, которые были построены в первой половине 20-го века. Мосты с плоскими перекрытиями не были рассчитаны на то, чтобы нести текущее движение, объем и вес которого с годами увеличился.Рассматриваемый здесь мост является примером старой железобетонной конструкции с плоскими перекрытиями, для которой отсутствуют технические чертежи или другие детали. В настоящее время по мосту проходит неограниченное движение, что разрешено Руководством AASHTO по оценке мостов (AASHTO, 2011) для железобетонного моста с неизвестными деталями, по которому проходило неограниченное движение без появления признаков бедствия. Такое поведение характерно для мостов такого типа. Исследования плоских мостов из плит, проведенные до настоящего времени, часто включали чрезмерно консервативный анализ оценок, основанный на полосе эффективной ширины, которая в последние годы была получена на основе FEA перекрытий с использованием элементов оболочки.

Нет доступной публикации, которая бы всесторонне описывала все шаги, необходимые для проведения неразрушающих испытаний (NDT) и определения основных исходных данных для нелинейной КЭ-модели плоского перекрытия моста. В этом документе показано, как современные методы неразрушающего контроля могут быть использованы для разработки современной модели КЭ с использованием твердых элементов, которые в дальнейшем могут быть использованы для более точной оценки предельной прочности моста из плоских перекрытий.

Рассматриваемая структура

Рассматриваемая конструкция представляет собой 11-пролетный железобетонный мост с плоскими перекрытиями без каких-либо технических чертежей и других деталей.Мост проходит через Барнс-Слау и Дженкинс-Крик на северной стороне шоссе 82/231 США на верстовой отметке 162,56 (рис. 1) в штате Алабама, США. Согласно архивным исследованиям, проведенным исследовательской группой, мост был построен между 1914 и 1916 годами, а записи ALDOT показали, что в 1930 году он был расширен примерно на 4 фута (1,20 м). Визуальный осмотр моста показывает, что он был расширен дважды. Когда были добавлены вторые уширения, установлено не было.

Рисунок 1. Вид на мост сбоку.

В настоящее время ALDOT разрешает неограниченное движение по мосту на основе положений Руководства AASHTO по оценке мостов (AASHTO, 2011) в случаях, когда железобетонный мост с неизвестными деталями обеспечивает неограниченное движение без появления признаков бедствия. Однако из-за того, что детали конструкции моста неизвестны, ALDOT не может выдавать разрешения на перевозку крупногабаритных и нестандартных грузовиков, поскольку это требует аналитического обоснования.

Для определения некоторых структурных параметров мост был осмотрен и измерен с помощью приборов для полевых испытаний, включая серию разрушающих и неразрушающих испытаний, описанных в следующих разделах этой статьи.

Все 11 пролетов равны, длина пролета от центра до центра составляет 21 фут — 10 дюймов (6,65 м), а общая ширина составляет 31 фут — 4 дюйма (9,53 м). Толщина стенки пирса составляет 2 фута (0,61 м). Общая ширина поперечного сечения каждого пролета моста состоит из четырех сегментов: исходного и трех дополнительных. Ширина самого старого сегмента (сегмент 3) составляет 18 футов (5,49 м). Во-первых, мост был расширен на 3-8 дюймов (1,12 м) с восточной стороны (сегмент 2) (рис. 2). Затем он был расширен с обеих сторон на 5 футов — 4 дюйма (1.63 м) на восточной стороне (сегмент 1) и на 4 — 4 дюйма (1,32 м) на западной стороне (сегмент 4).

Рис. 2. Детальные чертежи моста, (A) вертикальный вид A-A, (B) поперечный разрез B-B.

Полевые измерения

Расположение моста требовало, чтобы полевые измерения оказали минимальное влияние на загруженное движение на шоссе или не повлияли на него. Выполненные измерения включали измерения размеров пролета, толщины плиты, а также обнаружение и измерение арматурных стержней плиты.Исследовательская группа использовала традиционную рулетку, лазерный дальномер, устройство для измерения толщины, в котором используется технология скорости ультразвуковых импульсов (UPV), и усовершенствованный измеритель покрытия бетона (ACCM), который обнаруживает арматурные стержни и измеряет их диаметры и расстояния. Эти два высокотехнологичных прибора управлялись из-под пролета и позволяли проверять нижнюю арматуру без помех для движения транспорта. Верхнее укрепление было просканировано с помощью георадара (GPR) и потребовалось перекрыть полосу движения.Квалифицированный персонал ALDOT отвечал за закрытие полосы движения и испытания верхнего покрытия, которые проводились совместно с исследовательской группой. Сертифицированное оборудование ALDOT использовалось для получения бетонных образцов керна, обнажения нижних арматурных стержней для визуальной проверки размеров и георадиолокационных испытаний.

Толщина перекрытия

Целью использования прибора UPV было измерение толщины бетонной плиты при регулярном движении. Из-за относительно небольшого зазора под всеми пролетами, примерно от 4 до 10 футов (от 1,2 до 3.0 м) измерения проводились без дополнительного оборудования, необходимого для надземных работ. Несколько участков под первым и вторым пролетами были отсканированы устройством UPV на исходных и новых расширенных частях плиты. Из-за природы технологии UPV измерения позволили подтвердить, что бетон во всех исследованных местах был прочным с небольшими искажениями скорости импульса около верхней поверхности плиты. Это было признаком шероховатости бетона на границе со слоем горячего асфальта (HMA).Результаты измерения толщины UPV показали, что толщина плиты составляла 19 дюймов (48,3 см). Это значение было подтверждено измерениями, сделанными с помощью рулетки в дренажных отверстиях моста, которые позже использовались при моделировании КЭ.

Арматура

Местоположение и размер существующей арматуры моста были исследованы с использованием передовых устройств обнаружения. Нижняя поверхность моста сканировалась с помощью прибора ACCM, использующего технологию индукции электромагнитных импульсов. ACCM точно определил расположение нижних арматурных стержней, измерил их диаметр и толщину покрытия.Серия из девяти линейных сканирований (Рисунки 3A, B) показала одинаковое распределение арматуры для всех просканированных пролетов. Пример показаний ACCM показан на рисунке 3C, где четко выделяются четыре различных распределения армирования, соответствующие четырем сегментам плиты. Обнаруженное бетонное покрытие отдельных арматурных стержней показано на вертикальной оси на Рисунке 3C. Сводка найденного нижнего армирования представлена ​​в Таблице 1.

Рисунок 3. (A) Местоположение измерений арматуры — вид сверху, (B) местоположение измерений арматуры — отметка NE, (C) линейные измерения арматурных стержней — сканирование 06-11- 15-Reb001 (1 фут = 0.305 м, 1 дюйм = 25,4 мм).

Таблица 1. Детали нижних арматурных стержней.

Была выбрана обложка 1,25 дюйма (3,2 см), поскольку она консервативно представляет максимальную прозрачность обложки для нескольких экземпляров. Подобный подход привел к выбору размера арматурных стержней, при котором минимальный наблюдаемый диаметр был выбран в качестве репрезентативного для каждого сегмента. Чтобы подтвердить показания ACCM, арматурные стержни были выставлены на два сегмента. Точность обнаружения и измерения была подтверждена как хорошая, и что интересно, оголенные арматурные стержни оказались чашевидными.Такой брус не ожидалось увидеть, так как примерно во время строительства моста квадратные бруски широко использовались во всем мире. Дополнительные исследования старых типов арматуры подтвердили, что чашеобразные стержни были введены в строительную промышленность примерно в 1914 году. Был сделан вывод, что отсутствие связи между арматурными стержнями и бетоном не является проблемой.

Верхняя поверхность моста представляет собой слой HMA толщиной 2 дюйма (5 см), и он был исследован с помощью георадара. Георадар предоставил информацию о распределении верхнего армирования и обнаружил поперечные трещины в плите над местами опор.Это также было подтверждено визуально, так как наблюдалось наличие волосяных трещин на боковых краях плиты. Поперечный шаг верхних продольных стержней составил 12 дюймов (30 см). Одно бетонное ядро ​​было просверлено через верхний арматурный стержень для проверки его диаметра, который оказался равным № 4 (12 мм), как показано на Рисунке 4.

Рис. 4. Пробурен цилиндрический образец бетона (1 дюйм = 25,4 мм).

Все показания поперечного сканирования, полученные с помощью ACCM, были тщательно обработаны и проанализированы, что подтвердило, что нижняя продольная арматура распространяется на опоры в трех сегментах, добавленных для расширения моста — сегменты с номерами 1, 2 и 4.Для оригинального сегмента нет. 3 было обнаружено, что две трети арматуры были продлены в опоры, а одна треть была либо заделана, либо изогнута вверх. Георадар не обнаружил стержней № 8 (25 мм) или № 7 (22 мм) в верхней части плиты. Следовательно, был сделан вывод, что недостающая треть стержней не была изогнута вверх и была ограничена на расстоянии 3,5 фута (1,06 м) от каждой опоры. Кроме того, керн, просверленный сверху плиты в месте опоры, показал только арматурные стержни № 4 (12 мм) без каких-либо признаков изгиба нижних стержней.С помощью этого доказательства можно было проверить длину проявления одной трети стержней в исходном сегменте. Было решено, что все нижние стержни разработаны на основе простого анализа момента пролета.

На основании этих выводов был сделан вывод, что мост был усилен, как если бы он представлял собой серию простых пролетов, и в последующих расчетах несущей способности были приняты простые условия опоры с полным пренебрежением верхним армированием. Руководство AASHTO (AASHTO, 2011) определяет предел текучести для арматурных стержней с учетом даты постройки.Для неизвестной стали, изготовленной до 1954 г., предел текучести F _и составляет 33 тысячи фунтов на квадратный дюйм (227 МПа).

Бетон

При строительстве моста использовалось не менее трех различных бетонных смесей. Из-за ограничений на количество пробуренных кернов было доступно только три образца бетона. Один керн был пробурен в исходном сегменте No. 3 (рис. 2), в самом старом бетоне, над опорой. Дополнительные два сердечника были взяты из сегмента № 1 с новейшим бетоном в местах над опорами и в середине пролета.Значения прочности на сжатие бетонного цилиндра, полученные в лаборатории материалов ALDOT, представлены в Таблице 2. Для компонентов надстройки, построенных до 1959 г., Руководство AASHTO (AASHTO, 2011) рекомендует минимальное значение прочности на сжатие 2500 фунтов на квадратный дюйм (17,2 МПа), которое оказалось ниже консервативный для сегмента 1.

Таблица 2. Результаты испытаний бетонных стержней на сжатие.

Нагрузочные испытания

должна быть спланирована заранее и учитывать индивидуальные условия, связанные с конструкцией, а также особенности ее площадки (Amer et al., 1999; Чайес и Шентон, 2006; Sanayei et al., 2012; Дэвидс и Томлинсон, 2016). Мосты из плоских плит обычно опираются на опоры высотой не более 4,5–6,0 м и обеспечивают достаточный зазор для проверки нижней части пролета перекрытия. Обследованный мост обеспечивает движение по загруженной автомагистрали, и закрытие моста для проведения испытаний под нагрузкой не разрешено. Вместо этого для начала испытаний была закрыта одна полоса движения. Небольшой зазор под мостом позволил легко измерить мост датчиками деформаций и прогибов.

План тестирования

Чтобы исследовать поведение гибридной конструкции, состоящей из четырех бетонных сегментов (рис. 2), были проведены три вида нагрузочных испытаний. Первый тест проводился для определения статического отклика при множественных нагрузках. Это испытание проводилось с грузовиком, установленным на мосту без движения. Затем выбранные схемы загрузки были повторены с грузовиками, движущимися с малой скоростью. Наконец, грузовики двигались по мосту со скоростью 61 миль в час (98 км / ч), чтобы проверить динамическую реакцию моста.

Два испытательных грузовика грузоподъемностью 85,1 тыс. Фунтов (38,6 тонны), сконфигурированные в соответствии со схемой нагружения ALDOT LC-5 (рис. 5A), использовались в качестве динамической нагрузки и были размещены на мосту в конфигурациях, указанных ниже:

Рис. 5. (A) Конфигурация нагрузки и расстояние между осями для варианта нагружения ALDOT LC-5, (B) пример схемы нагружения LP-4-R.

(1) LP-1-R: Статическая нагрузка. Один грузовик посередине правой полосы движения *

(2) LP-1-L: Статическая нагрузка.Один грузовик посередине левой полосы движения *

(3) LP-2-R: Статическая нагрузка. Один грузовик размещен на расстоянии 1 фута (0,3 м) от правого бордюра *

(4) LP-2-L: Статическая нагрузка. Один грузовик размещен на расстоянии 1 фута (0,3 м) от левого бордюра *

(5) LP-3-R: замедленная скорость. Самосвал ЛП-1-Р движется с медленным движением, без остановок **

(6) LP-3-L: Медленная скорость. Грузовик ЛП-1-Л проезжает медленным ходом, без остановок **

(7) LP-4-R: Статическая нагрузка. Два грузовика расположены бок о бок на расстоянии 0,3 м от правого бордюра * (Рисунок 5B)

(8) LP-4-L: Статическая нагрузка.Два грузовика размещены бок о бок в 1 футе (0,3 м) от левого бордюра *

(9) LP-5-R: Скорость = 61 миля в час (98 км / ч). Грузовик LP-1-R проезжает со скоростью 98 км / ч, без остановок **

* Для всех моделей статической нагрузки, вторая ось грузовика / грузовика расположена в середине пролета.

** Модели нестатической нагрузки не представлены в этой статье из-за незначительных отличий от результатов, полученных для статических случаев.

Грузовики были размещены по обеим полосам моста, чтобы производить тяжелую погрузку в критических местах, соответствующих проекту AASHTO (AASHTO, 2001).

Деформации и прогибы — это два наиболее распространенных измерения, выполняемых во время испытаний мостов под нагрузкой. Для мостов из плоских плит деформации и прогибы являются двумя наиболее эффективными измерениями в соответствии с руководством AASHTO (AASHTO, 2011). Оборудование BDI было выбрано для этих испытаний из-за его хорошей репутации и эффективности в аналогичных исследовательских проектах.

Для измерения деформации на дне плиты были установлены датчики деформации (ST) со специальными удлинителями и покрыты алюминиевой фольгой для уменьшения эффекта «дрейфа» из-за изменения температуры (BDI, 2016b).Из-за малых значений ожидаемых деформаций для более точных измерений использовались алюминиевые удлинители для ST. Прогибы были измерены с помощью линейно-регулируемых дифференциальных трансформаторов (LVDT) (BDI, 2016a). Всего было использовано 12 ST и четыре LVDT, которые были установлены под мостом, как показано на рисунке 6. Измерительная система состояла из базовой станции, точки доступа, узлов сбора данных и датчиков. Датчики были подключены кабелем к узлам сбора данных, которые отправляли данные по Wi-Fi на точку доступа и базовую станцию.Данные записывались с частотой 100 Гц и требовали дальнейшей постобработки.

Рис. 6. Расположение датчиков деформации (S-T XXXX) и LVDT (LVDT XXX).

Анализ полевых данных

Данные, записанные во время испытаний под нагрузкой, были дополнительно проанализированы и обобщены. Было проведено множество сравнений между загружениями. Поперечное поведение моста было проверено на симметрию и соответствие измеренных значений деформации и прогиба.После анализа результатов данные, зарегистрированные тремя ST (S-T 5488, S-T 5490 и S-T 5496), оказались неверными и были исключены из базы данных (см. Перечеркнутые датчики на Рисунке 6). Поскольку 18-дюймовые (45,7 см) удлинители использовались с ST длиной 3 дюйма (7,6 см), зарегистрированные значения деформации пришлось разделить на 6. Производитель диагностической системы предоставил калибровочные коэффициенты для каждого ST, а также указал поправочный коэффициент 1,1 (BDI, 2016b), который относится к алюминиевым удлинителям.Эти два фактора применялись как множители ко всем перекодированным значениям штаммов.

Для всех случаев статической нагрузки сравнивались измеренные значения деформации пролетов 1 и 2. Для пролета 1 характер деформаций, измеренных в самом старом сегменте моста, соответствует ожидаемому линейному увеличению (таблица 3). Деформации, измеренные в диапазоне 2 (таблица 3), также были достаточно симметричными. Это было признаком симметричного поведения плиты в поперечном направлении. Наибольшее измеренное значение деформации составило 34.3 мкс, записанные на пролете 2 для схемы нагружения LP-4-R, которая является наиболее критической.

Таблица 3. Сводка деформаций для каждой модели статической нагрузки (με) — пролет 1 и 2.

Сводка прогибов, зарегистрированных во время испытаний под нагрузкой, представлена ​​в таблице 4. Сравнение измеренных прогибов для пролетов 1 и 2 в местах средней ширины показало хорошее соответствие между пролетами, а также разумную симметрию для пролета 1. Наибольший прогиб 0,598 мм (0,024 дюйма) было зарегистрировано на западной стороне пролета 1.Этот прогиб был зарегистрирован при нагрузке LP-4-L с двумя грузовиками, расположенными бок о бок рядом с обочиной на западной стороне моста.

Таблица 4. Сводка прогибов для каждой модели статической нагрузки (мм) (1 дюйм = 25,4 мм).

Модель конечных элементов

Испытание моста часто следует за разработкой компьютерной модели для дополнительного анализа конструкции. В зависимости от типа моста рассмотрение часто ограничивается моделями балка-оболочка для типов балочных мостов или моделями оболочки / ростверка для плоских перекрытий.Независимо от метода моделирования доказано, что у мостов из плоских плит пропускная способность намного превышает теоретически полученные значения, основанные на прочности на изгиб элемента единичной ширины (Saraf, 1998; Jáuregui et al., 2010; Davis et al., 2013). В рамках исследовательского проекта было решено разработать современную КЭ-модель исследуемого моста, чтобы точно отслеживать распределение напряжений и использовать ее позже для оценки предельной прочности.

На основе результатов полевых измерений в Simulia Abaqus FE Software была разработана FE-модель одного пролета моста (рис. 7).Модель FE впервые была использована для прогнозирования поведения и величин напряжений, деформаций и прогибов, ожидаемых во время нагрузочных испытаний. После начала испытаний под нагрузкой модель FE была откалибрована, чтобы служить основой для дальнейшего анализа.

Рис. 7. Изометрическая проекция КЭ-модели моста. Представлен образец следа испытательных грузовиков ALDOT.

В этом разделе представлены все входные переменные и их калиброванные значения, которые дали результаты, наилучшим образом соответствующие измеренным значениям.Разработана трехмерная КЭ модель с использованием твердотельных и балочных элементов. Применение твердых элементов позволило детально изучить локальное распределение напряжений и деформаций, а также общее поведение моста. Модель содержит верхние части опор, сегменты плиты, нижние арматурные стержни и бордюры с размерами, показанными на рисунке 2. Бордюры имеют размеры в поперечном сечении 8 × 10 дюймов (20 см × 25 см). Четыре сегмента разной ширины, полностью соединенные друг с другом, образуют каждую из простых пролетных плит.

Статические колесные нагрузки на мост были смоделированы как плоские жесткие пластины, передающие нагрузку с равномерной нагрузкой.

Типы элементов

Среди различных типов элементов, доступных в методе конечных элементов (МКЭ), представлены только избранные элементы. Бетонные элементы — бордюры, сегменты плит и опоры моделировались 8-гранными линейными кирпичными элементами с пониженной интеграцией (C3D8R). Элемент с уменьшенной интеграцией был выбран из-за его вычислительной стоимости, которая меньше, чем для элемента полной интеграции.Тип элемента, используемый для арматурных стержней, — это двухузловой линейный элемент балки (B31). Преимущество балки перед широко используемыми элементами связи при КЭ-моделировании арматуры заключается в ее способности действовать как при сжатии, так и при растяжении. Оба выбранных типа элементов, C3D8R и B31, подходят для моделирования напряжения / смещения. Элементы Brick имеют три активные степени свободы в каждом узле — трансляции в узловых направлениях x, y и z. Для элементов балки вычисляются все шесть степеней свободы (вращения и перемещения) в каждом узле.Для этой конкретной модели моста применение твердых конечных элементов для бетонных элементов позволило контролировать определение контакта между бетонными сегментами и привело к более детальному исследованию локальных распределений напряжений и деформаций.

Арматурные стержни были смоделированы как встроенные в плиту. С точки зрения численного метода, закладная арматура действует как полностью связанная с бетонной плитой, что было сделано на основании полевых измерений. Хотя арматурные стержни присутствуют во всех бетонных элементах, они были смоделированы только в сегментах перекрытия.Усилением опор не уделялось должного внимания из-за их больших размеров и отсутствия детектирующих возможностей измерительного прибора.

Одним из наиболее важных параметров, влияющих на точность результатов и время анализа, является размер ячейки КЭ (Логан, 2017). Исследование плотности сетки проводилось путем мониторинга трех ключевых параметров: размера сетки, сходимости результатов и времени нелинейного анализа. Это исследование показало, что наиболее эффективный размер сетки с точки зрения точности и времени вычислений составляет 4 × 4 × 3.8 дюймов (10 см × 10 см × 9,7 см) для кирпичных элементов и 4 дюйма (10 см) длины для балочных элементов.

Числовые модели материалов

Для разработки числовых моделей материала были проанализированы все собранные данные и доступная литература. Модели материалов МКЭ требуют указания основных параметров материала, таких как модуль упругости, коэффициент Пуассона, а также напряжения с соответствующими деформациями в диапазонах неупругих напряжений для более сложных анализов. Две нелинейные модели материала, пластичность повреждений бетона (CDP) для бетона и эластопластика для стали, были реализованы в модели FE.Во время выбора числовых материалов для материалов преимущества нелинейного анализа были оправданы необходимостью точного исследования напряжений для нагрузок, вызывающих растрескивание бетона, и сжимающие напряжения, достигающие своих предельных значений.

Модель бетонного материала

Среди моделей бетона с размазанными и хрупкими трещинами, доступных в программном обеспечении Abaqus, модель CDP была выбрана из-за ее способности отображать полностью неупругое поведение бетонных элементов моста при растяжении и сжатии и их характеристики повреждения.У всех моделей конкретных материалов есть свои плюсы и минусы, но для этого приложения CDP была оправдана из-за отсутствия проблем с числовой конвергенцией во время анализа, в целом хорошего согласия с результатами испытаний (Chaudhari and Chakrabarti, 2012) и макромасштаба структуры. для чего исследование развития трещин не требовалось. Кроме того, CDP можно использовать как в Abaqus / Standard, так и в Abaqus / Explicit, что во время рассмотрения численной модели материала было ценным преимуществом, позволяющим моделировать обрушение моста.

Модель CDP, доступная в Abaqus, требует ввода параметров, связанных с упрощенной гипотезой прочности бетона Друкера-Прагера. Угол расширения ψ, эксцентриситет потенциала потока ε, f _{b 0} / f _{c 0} коэффициент (точка, в которой бетон разрушается при двухосном сжатии), параметр K _c (отношение расстояний между меридианы сжатия и растяжения в девиаторном поперечном сечении), а также параметр вязкости описывают поведение бетона в двухосном напряженном состоянии.Описание и рекомендуемые значения для этих параметров доступны в Руководстве по Abaqus (ABAQUS, 2014) и исследовательских статьях (Kamiński and Kmiecik, 2011). Использованные параметры пластичности были установлены на рекомендованные Abaqus Manual значения: ψ = 36 °, ε = 0,1, f _{b 0} / f _{c 0} = 1,16, K _c = 0,667, параметр вязкости = 0

В дополнение к параметрам пластичности бетона, определение модели материала CDP требует данных напряжения-деформации в неупругой области для поведения при сжатии и растяжении.Их можно определить по кривой зависимости деформации от напряжения для конкретного образца. Из-за отсутствия данных о напряжении-деформации для отобранных образцов бетона кривые взаимосвязи должны были быть построены с использованием приближенных уравнений.

ACI 318-14 (Американский институт бетона, 2014) предоставляет формулу, где модуль упругости E _c является функцией прочности бетона на сжатие, f ‘ _c .

Ec = 57000⁢fc ′

Где:

E _c = Начальный модуль упругости (выход в фунтах на квадратный дюйм),

f ’ _c = Прочность бетона на сжатие (вводится в фунтах на кв. Дюйм).

В процессе калибровки было обнаружено, что формула Еврокода (Европейский комитет по стандартизации, 2004) для модуля упругости, принятая для модели FE, дает значения деформаций и прогибов, лучше соответствующие измеренным значениям. Следовательно, в модели материала использовалась формула Еврокода, представленная ниже.

Ec = 22000⁢ (fc ′) 1/3

Где E _c и f ‘ _c в МПа.

Кривые зависимости напряжения от деформации при сжатии были построены с использованием уравнения Десайи и Киршнана (1964).

σc = Ec⁢εc1 + (εcε0) 2

Где:

σ _c = Напряжение сжатия,

ε _c = деформация сжатия,

ε ₀ = деформация при максимальном напряжении,

E _c = Начальный тангенциальный модуль, принимаемый равным удвоенному секущему модулю при максимальном напряжении f ‘ _c .

Предполагалось, что численные модели конкретных материалов работают линейно до напряжения 0.4 f ’ _c . Три предположения относительно начального касательного модуля упругости: функция f ‘ _c , равная удвоенному секущему при f’ _c , и его линейность в пределах 0,4 f ‘ _c позволил вывести отношения напряжения-деформации сжатия для бетонных сегментов на основе только одной входной переменной f ‘ _c .Из-за отсутствия данных о напряжении и деформации при испытаниях образцов на сжатие представленный подход был признан целесообразным.

Зависимость растяжения от напряжения была разработана с использованием формулы Ванга и Сю (Wang and Hsu, 2001), которая среди многих других формул считается наиболее точным описанием повышения жесткости бетона при растяжении (Kamiński and Kmiecik, 2011).

σt = {Ec⁢εt, если⁢εt≤εcrfc′⁢ (εcrεt) 0,4⁢if⁢εt> εcr

Где:

σ _т = растягивающее напряжение,

ε _т = деформация при растяжении,

ε _cr = деформация растрескивания,

Для определения деформации растрескивания необходимо знать модуль разрыва.Формула AASHTOs (AASHTO, 2001) была использована для определения прочности бетона на растяжение.

fr = {7,5⁢fc′⁢ (единицы США) 0,623⁢fc′⁢ (единицы СИ⁢)

Четыре различных значения прочности бетона на сжатие были взяты для каждого из четырех сегментов плиты, чтобы определить зависимость напряжения от деформации при сжатии и растяжении. Используемые значения прочности на сжатие, а также значения соответствующих модулей упругости показаны в таблице 5. Кривые, построенные для каждого сегмента плиты, показаны на рисунке 8.

Таблица 5. Параметры бетона для каждого из сегментов плиты.

Рис. 8. Вход FEM Кривые напряжения-деформации для сегментов 1–4 (100 фунтов на кв. Дюйм = 0,69 МПа).

Стальной материал Модель

Положения Руководства AASHTO (AASHTO, 2011) позволили разработать модель материала для арматуры стальных стержней. В Руководстве рекомендуется предел текучести стали 33 тыс. Фунтов на квадратный дюйм (227 МПа) для неизвестных арматурных сталей, изготовленных до 1954 года.Предел прочности при растяжении стали был принят равным 58 ksi (400 МПа) с наклоном 2,5% от начального модуля упругости в неупругой области. Это деформационное упрочнение стали было введено исключительно для целей численного анализа устойчивости. Арматурные стержни достигают текучести при значении деформации 1,14E-3 на основе предполагаемого модуля упругости 29000 фунтов на квадратный дюйм (200 ГПа).

Граничные условия и нагрузки

Первая опорная опора в месте упора ограничивает смещения в направлениях Y и Z.Неограниченное смещение в направлении X позволяет ему двигаться в продольном направлении, параллельно направлению движения. У второй пристани все смещения ограничены. Повороты обоих опор разрешены во всех направлениях.

Торцевые края плиты не были закреплены, чтобы имитировать ее неоднородность из-за поперечных трещин, обнаруженных над опорами во время полевых измерений (рис. 7). Условия контакта, указанные в модели, следующие: полное соединение арматурных стержней с бетоном во всех сегментах, полное соединение между боковыми поверхностями соседних сегментов, взаимодействие передачи давления между элементами следа шины и бетонными сегментами.

Нагрузка, приложенная к модели во время процесса калибровки, соответствовала фактической грузовой машине, использованной во время испытаний под динамической нагрузкой. Расстояние между осями испытательного грузовика LC-5 компании ALDOT, площадь опорной поверхности и осевые нагрузки представлены на рисунке 5A.

Результаты

Первоначально разработанная модель КЭ до начала нагрузочных испытаний правильно предсказывала отсутствие разрушения бетона и очень малые значения прогибов. Было подтверждено, что напряжения в бетонных сегментах и ​​арматурных стержнях останутся в диапазоне упругости.

Измеренные в полевых условиях деформации и прогибы для наиболее серьезных статических нагрузок были нанесены на график со значениями, полученными методом FEA на калиброванной модели (рисунки 9A, B). FEA был выполнен для двух дополнительных моделей, предполагая, что все сегменты плиты имеют одинаковую прочность бетона на сжатие, что приводит к одной и той же модели бетонного материала по всей плите. Графики показывают результаты FEA для откалиброванной модели и двух моделей с прочностью бетона 1760 фунтов на квадратный дюйм (12,1 МПа) и 3340 фунтов на квадратный дюйм (23,0 МПа).Значения на горизонтальной оси соответствуют общей ширине моста, а пределы соседних сегментов (рис. 2В) обозначены вертикальными штрихпунктирными линиями.

Рис. 9. Сравнительный график деформаций и прогибов для (A), LP-4-R, (B), LP-4-L (1 дюйм = 25,4 мм, 1 мм = 0,02 дюйма).

Из-за формы опор и отношения пролета к толщине ожидалось увидеть сжимающие напряжения в плите, распределенные по форме арки.Рисунок 10 подтверждает этот аргумент и показывает карту сжимающих напряжений с выделенными серым цветом участками напряжений растяжения.

Рис. 10. Поперечное сечение основных напряжений из-за конфигурации нагрузки LP-4-L (1 дюйм = 25,4 мм, 1 мм = 0,02 дюйма).

Заключение

В этом проекте показано, как были выполнены полевые измерения с помощью георадара, испытательного устройства UPV, ACCM, испытаний керна и испытаний под нагрузкой, которые использовались для определения структурных деталей моста из плоских плит.Эти детали позволили разработать современную нелинейную модель КЭ для определения несущей способности конструкции. На основе полевых измерений было обнаружено, что чашеобразные арматурные стержни использовались в самом старом, оригинальном сегменте 3 еще в 1915 году. Для этого сегмента было установлено, что одна треть арматуры заканчивалась на расстоянии 3,5 фута (1,06 м) от каждого. служба поддержки. Как и ожидалось, значения прогибов и деформаций, зарегистрированные во время нагрузочных испытаний, были очень малы. Даже при наиболее критических нагрузках с двумя испытательными грузовиками вместе в одном пролете мост не треснул.Это подтверждает общее хорошее состояние конструкции и ее запас прочности на изгиб. Измеренные значения деформации и прогиба показывают разумную симметрию поведения моста, особенно для самой старой части плиты. Разработанная модель FE показала в целом хорошую корреляцию с измеренными значениями деформации и прогиба. Модель FE подтвердила, что прочность конструкции, приводящая к малым значениям деформации и прогиба под действием динамической нагрузки, обусловлена ​​действием изгиба, которое строго связано с геометрией моста.Нелинейные определения модели материала позволяют использовать модель в численном моделировании несущей способности.

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в статью / дополнительный материал.

Взносы авторов

PW: основной автор рукописи, проведено аналитическое моделирование и полевые исследования. МК: проведены замеры динамических нагрузок и предварительный анализ результатов. JS: соучредитель исследовательского проекта и ведущий профессор.АН: был ИП исследовательского проекта.

Финансирование

Авторы хотели бы выразить признательность за финансовую поддержку, предоставленную Министерством транспорта Алабамы, Исследовательский проект ALDOT 930-889, а также за усилия многих сотрудников ALDOT, которые предоставили рекомендации и помощь, которые были необходимы для того, чтобы этот проект завершился полезным и практичным результат.

Конфликт интересов

На момент исследования PW и MK были связаны с Обернским университетом. С тех пор PW перешла в COWI North America, Inc., а MK перешла в PRIME AE.Это не повлияло на проведенное исследование.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Исследование, представленное в этой статье, было проведено авторами, работающими в Центре исследований автомобильных дорог в Обернском университете при спонсорской поддержке Министерства транспорта штата Алабама. Особая благодарность выражается Голпару Гарместани, Анжану Рамешу Бабу и Виктору Агилару, которые были аспирантами, также участвовавшими в этом исследовательском проекте.

Список литературы

ААШТО, (2001). Стандартные спецификации AASHTO для автомобильных мостов. Вашингтон, округ Колумбия: AASHTO.

Google Scholar

ААШТО, (2011). AASHTO Руководство по оценке мостовидных протезов. Вашингтон, округ Колумбия: AASHTO.

Google Scholar

ABAQUS, (2014). Abaqus Analysis User’s Manual, Version 6.14. Велизи-Виллакубле: Dassault Systèmes.

Google Scholar

Амер, А., Ароцкяссмы, М., и Shahawy, М. (1999). Распределение нагрузки на существующие мосты из массивных плит на основе полевых испытаний. Дж. Бридж Анг . 4, 189–193. DOI: 10.1061 / (восхождение) 1084-0702 (1999) 4: 3 (189)

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Американский институт бетона, (2014). ACI 318-14 Строительные нормы и правила для конструкционного бетона и комментарии. Фармингтон-Хиллз, Мичиган: Американский институт бетона.

Google Scholar

Чайес, М. Дж., И Шентон, Х.W. (2006). Использование диагностических нагрузочных тестов для точного определения грузоподъемности типичных мостов. J. Bridge Struct. 2, 13–23. DOI: 10.1080 / 15732480600730805

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чаудхари, С. В., и Чакрабарти, М. А. (2012). Моделирование бетона для нелинейного анализа с использованием кода конечных элементов abaqus. Внутр. J. Comput. Прил. 44, 14–18. DOI: 10.5120 / 6274-8437

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэвидс В., Томлинсон С.(2016). Контрольно-измерительные приборы во время испытаний под нагрузкой и номинальной нагрузки пяти мостов из железобетонных плит . Отчет 16-23-1332.3. Ороно, штат Мэн: Университет штата Мэн.

Google Scholar

Дэвис, В. Г., Пулин, Т. Дж., И Гослин, К. (2013). Конечно-элементный анализ и допустимая нагрузка мостов из плоских плит из бетона. J. Bridge Eng. 18, 946–956. DOI: 10.1061 / (asce) быть.1943-5592.0000461

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Европейский комитет по стандартизации, (2004). EN 1992-1-1: Проектирование бетонных конструкций — Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий. Брюссель: Европейский комитет по стандартизации.

Google Scholar

Jáuregui, D., Licon-Lozano, A., and Kulkarni, K. (2010). Высшая оценка моста из железобетонных плит. J. Bridge Eng. 15, 93–96.

Google Scholar

Камински М., Кмецик П. (2011). Моделирование железобетонных и композитных конструкций с учетом снижения прочности бетона. Arch. Гражданский мех. Eng . 11, 623–636. DOI: 10.1016 / s1644-9665 (12) 60105-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Логан Д. Л. (2017). Первый курс метода конечных элементов , 6-е изд. Бостон, Массачусетс: обучение Cengage.

Google Scholar

Санаи, М., Фелпс, Дж., Сиппл, Дж., Белл, Э. С., и Бреннер, Б. Р. (2012). КИПиА, неразрушающий контроль и обновление конечно-элементной модели для оценки мостов с использованием измерений деформации. Дж. Бридж Анг . 17, 130–138. DOI: 10.1061 / (asce) be.1943-5592.0000228

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сараф В. (1998). Оценка существующих мостов из железобетонных плит. J. Perform. Пост. Facil . 12, 20–24. DOI: 10.1061 / (восхождение) 0887-3828 (1998) 12: 1 (20)

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Т. и Сюй Т. Т. С. (2001). Нелинейный конечно-элементный анализ бетонных конструкций с использованием новых конститутивных моделей. Comput.Struct. 79, 2781–2791. DOI: 10.1016 / s0045-7949 (01) 00157-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

АРМИРОВАНИЕ ВОЛОКНОМ В БЕТОННЫХ ПЛИТАХ, ЧТО ВАМ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Может ли армирование волокном заменить сварную проволочную сетку в бетонных плитах?

Автор: Дэвид Симпсон, P.E., SECB

Мнения расходятся при рассмотрении вопроса о том, могут ли синтетические волокна заменить сварную проволочную сетку. В первую очередь необходимо понять функцию синтетических волокон и сварной проволочной сетки.

При первой укладке бетона влага испаряется с поверхности быстрее, чем из массы бетона. Поскольку поверхность начинает затвердевать быстрее, чем бетон под поверхностью, растягивающие напряжения накапливаются и мелкие микроскопические трещины развиваются в случайных направлениях.

Если позволить этим трещинам развиваться без ограничения, они могут расшириться и удлиняться и стать серьезными эстетическими и функциональными проблемами.

ТРЕЩИНА ИЗ-ЗА ПРОБЛЕМ СУБГРАДА: ТОЛЬКО ВОЛОКНО НЕ ПОМОЖЕТ ЗДЕСЬ

ТРЕЩИНЫ ИЗ-ЗА ОТЛИЧИВАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ: ВОЛОКНО БЫЛО ОГРАНИЧИВАЛО ИХ

Трещины также возникают из-за чрезмерных напряжений изгиба, вызванных изгибом при перекрытии расстояний.Эти трещины считаются трещинами разрушения конструкции, они более широкие и предсказуемые (не случайные). Эти трещины редко возникают в плитах на одном уровне, но всегда будут возникать на приподнятых плитах, если они не армированы арматурой или сварной проволочной сеткой. Если в плитах на грунте возникают трещины изгиба, проблема связана с земляным полотном.

Армирование волокном очень хорошо ограничивает начальное растрескивание при усадке, которое возникает на начальных стадиях. В нашем офисе, Allegheny Design Services , есть образцы фасадных плит возрастом более 20 лет, с только армированием волокном, на котором все еще нет трещин.Использование фибры не оказывает большого влияния на прочность бетона на сжатие.

Существует несколько типов волокна. В их состав входят стальные, стеклянные, синтетические и натуральные волокна. Их выбор зависит от использования и окружающей среды готовой плиты. При выборе правильного типа проконсультируйтесь с инженером-проектировщиком. Во всех случаях волокно считается другой добавкой и должно быть отправлено на утверждение вместе с заявкой на бетонную смесь.

Армирование волокном не оказывает никакого влияния на содержание воздуха в бетоне по сравнению с тем же образцом неволокнистого бетона, но влияние на осадку значительно.Использование волокна обычно уменьшает размер одного и того же образца на 2 дюйма. В некоторых случаях для улучшения удобоукладываемости может потребоваться использование высокодисперсной водоредуцирующей добавки (HRWRA).

ВОЛОКОННАЯ МАТРИЦА В ОТЛОЖЕННОМ БЕТОНЕ

Возвращаясь к первоначальному вопросу о том, может ли волокно заменить сетку, мы обычно говорим «да» — за некоторыми исключениями. Исключения следующие:

1.) Плиты монолитные надземные

2.) Надземные плиты металлического настила

3.) Плиты конструкционные монолитные (маты)

4.) Там, где ожидается плохое земляное полотно

Имейте в виду, что если используется только волокно, земляное полотно должно быть должным образом уплотнено и подготовлено в соответствии с рекомендациями инженера-геолога. Как только произойдет какое-либо дифференциальное оседание, волокно не будет препятствовать развитию трещин и увеличению их ширины.

Дозировка будет варьироваться в зависимости от типа волокна и конечного использования плиты.Во всех случаях следуйте рекомендациям ACI по расстоянию между контрольными швами. Если они распилены, они должны быть сделаны через 8–24 часа после укладки.

Это общие рекомендации. Перед тем, как продолжить, проконсультируйтесь с инженером-строителем относительно ваших конкретных условий.

Чтобы узнать больше о Allegheny Design Services (ADS) и , проектирование конструкций, посетите эту ссылку!

Спасибо за чтение,

Давид

Написано Дэвидом Симпсоном, П.E., SECB, MBA, президент, главный инженер

Дэвид Симпсон имеет более 30 лет опыта в проектировании конструкций и управлении проектами для промышленных, коммерческих, институциональных и ядерных / химических объектов, использующих сталь, бетон, кирпич и дерево. Его достижения включают управление проектированием и строительством медицинских учреждений, гостиниц, школ, торговых центров, авиационных ангаров, многочисленных торговых объектов и выполнение ряда судебно-технических заданий. Имеет профессиональную регистрацию в Д.C., Мэриленд, Огайо, Пенсильвания, Южная Каролина, Вирджиния и Западная Вирджиния. Симпсон окончил Технологический институт Западной Вирджинии со степенью бакалавра гражданского строительства и MBA Университета Западной Вирджинии.

Гражданское строительство — Проектирование многоступенчатой ​​/ многосекционной железобетонной плиты

В сборных мостах часто укладывают балки на колонны, а затем кладут тонкие сборные «заготовки» поверх поперечных пролетов между балками.Эти плиты уже содержат всю необходимую положительную поперечную (между балками) стальную арматуру. Затем укладываются все остальные арматуры (положительное продольное, отрицательное поперечное и продольное) и заливается бетон In-situ на «предварительные плиты» до необходимой толщины. Стальной каркас, содержащийся в «сборных плитах», подтверждает, что сборный бетон и бетон in situ работают вместе при предельных нагрузках. Вот пример:

Итак, как рассчитать положительную поперечную арматуру плиты? Сталь должна подвергаться напряжению так, чтобы создать пару сил с результатом сжатия бетона.

Теперь «сборная плита» должна выдерживать нагрузку, равную собственному весу мокрого бетона in situ . Если бы это было рассчитано традиционными методами, была бы получена определенная площадь стали $ A_ {s, 1} $.

Дополнительные нагрузки (мощение, движущиеся нагрузки и т. Д.) Затем прикладываются также после того, как бетон in situ затвердеет. Таким образом, этим нагрузкам противостоит пара сил, состоящая из сжатия бетона in situ и растяжения арматурной стали.Если бы это также было рассчитано традиционными методами, была бы найдена область стали $ A_ {s, 2} $.

Теперь, равна ли полученная необходимая сталь $ A_ {s, total} = A_ {s, 1} + A_ {s, 2} $? Первоначально я был обеспокоен тем, что в зонах сжатия может возникнуть натяг, но учитывая, что готовые плиты обычно меньше половины общей толщины плиты (в приведенном выше примере 7-сантиметровая предварительно плита поддерживает 13 см из дюймов). поместите бетон для общей толщины плиты 20 см), я не думаю, что это будет проблемой.

При этом я не совсем уверен в этом заключении и хотел бы подтверждения или исправления по этому поводу. Такое суммирование площадей означает, что на первом этапе вся сталь будет подвергаться нагрузкам ниже их предельной прочности (таким образом, что $ A_ {s, total} \ sigma = A_ {s, 1} f_ {yd} $), а затем достигнет предельное напряжение при конечных нагрузках (такое, что $ A_ {s, total} \ left (f_ {yd} — \ sigma \ right) = A_ {s, 2} f_ {yd} $). Это нормально или есть какое-то поведение, которое я не принимаю во внимание?

Очевидно, есть случай, когда зоны сжатия разных ступеней мешают друг другу, но я оставлю это на будущее.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Вот пример чертежа готовой плиты, включая стальную арматуру. Этот случай относится к сборной плите, включая консоль, что объясняет зазор: именно здесь поперечная сталь балки соединяется с бетоном in situ . Единицы измерения — сантиметры. «Крест-крест» в поперечном сечении представляет собой стальную ферму.

Этот сайт описывает готовые плиты следующим образом (согласно моему приблизительному французскому переводу): «Предварительная плита имеет толщину от 6 до 8 см, создавая своего рода основу, после чего после установки на стройплощадке необходимо добавить слой сжатия.«На нем также есть следующая фотография настоящей сборной плиты, на которой четко видны фермы, отвечающие за подтверждение того, что сборный бетонный слой и бетонный слой и работают в унисон:

Требуются ли пропилы для моей плиты? Часть 1 — Коммерческие плиты на земле

В первой части этой серии, состоящей из двух частей, мы обсудим разделы управляющих кодов и справочные руководства, относящиеся к усадочным швам с пропилом в типичных коммерческих бетонных плитах на земле.Вторая часть будет посвящена жилым бетонным плитам на земле.

Трещины в бетонных плитах перекрытия на земле для новых коммерческих строительных проектов могут привести к предъявлению претензий о дефектах конструкции и / или конструкции специалисту по проектированию и / или подрядчику проекта соответственно. Требования к усадочным швам (CJ) в бетонных плитах прямо не указаны в коммерческих базовых нормах и, следовательно, могут быть проигнорированы специалистами по проектированию. Тем не менее, коммерческие базовые нормы проектирования отсылают специалистов по проектированию к руководствам ACI по требованиям к стыкам в бетонных плитах.Специалист по дизайну может указать относительно большой процент стальной арматуры в плите, чтобы исключить необходимость использования CJ, или указать CJ для контроля количества, размера и местоположения трещин высыхания и усадки. Поскольку количество стальной арматуры, необходимое для устранения CJ, обычно дороже, чем использование CJ, CJ обычно являются предпочтительной альтернативой. Один из методов создания CJ — это использование пропилов для создания ослабленного поперечного сечения, чтобы контролировать, где плита будет трескаться.Критические параметры при указании пропилов включают расстояние между пропилами, тип пропила, передачу нагрузки по пропилу, глубину пропила и время пропила.

В этом блоге представлены разделы управляющих кодов и справочники по коду, относящиеся к распиловке CJ в типичных коммерческих бетонных плитах на одном уровне. Термин типичные бетонные плиты для этого блога относится к бетонным плитам перекрытия на земле, которые не передают вертикальные нагрузки или поперечные силы от других частей конструкции к почве.В этом техническом блоге упоминаются Международные строительные нормы и правила (IBC) 2015 года как базовые нормы проектирования для коммерческого строительства.

Управляющие разделы IBC и упомянутого документа ACI следующие:

IBC Раздел 19 — Бетон

IBC 1901.2 — Обычный и железобетонный

«Конструкционный бетон должен быть спроектирован и изготовлен в соответствии с требованиями данной главы и ACI 318 с поправками, внесенными в Разделы 1905 настоящего Кодекса…»

Другие применимые разделы IBC:

МБК 1901.5 — Строительная документация
IBC 1904.1 — Категории и классы воздействия
IBC 1904.2 — Свойства бетона
IBC 1905 — Модификации ACI 318
IBC 1907 — Минимальные требования к плитам
IBC

Управляющие разделы ACI 318-14 Строительные нормы и правила для конструкционного бетона (ACI 318), как указано в IBC 1901.2, следующие:

ACI 318 1.4,7 —

« Настоящий Кодекс не применяется к проектированию и строительству плит на земле, если только плита не передает вертикальные нагрузки или поперечные силы от других частей конструкции к грунту. »

ACI 318 R1.4.7 —

« Подробные рекомендации по проектированию и возведению плит на земле… приведены в следующих публикациях: ACI 360R… »

ACI 360R-10 (ACI 360), как указано в ACI 318, как указано в IBC, включает рисунок 6.6 для рекомендованного расстояния CJ для неармированных бетонных плит на земле следующим образом:

Обратите внимание, что расстояние CJ в 4-дюймовой плите должно составлять от 8 до 13 футов. Для CJ, расположенных на расстоянии до 20 футов, требуется плита толщиной 8 дюймов или больше. В ACI 360, Раздел 6.1.3 — Усадочные соединения Sawcut , термин «неармированный» относится как к простому бетону, так и к бетону, армированному только для контроля трещин (т.е. не для прочности на изгиб). Процент стальной арматуры, который применяется только для борьбы с трещинами (и считается «неармированным» для целей этого раздела правил), меньше или равен 0.5% от общего поперечного сечения плиты.

В ACI 360 обсуждаются два типа распиловки: традиционный процесс влажной резки и процесс сухой резки с ранним началом. При обычном мокром процессе для пропила используется бетонная пила и лезвие, предназначенные для резки затвердевшего бетона. Вода добавляется в пропил, чтобы минимизировать количество пыли и охладить лезвие во время пропила. Глубина лезвия (или оправки) обычно может превышать 1 дюйм.

Для начального процесса «сухой резки» пропилы выполняются с использованием специального типа пилы, имеющего вращающееся вверх лезвие, которое оставляет свежие стыки чистыми и удерживает пилу на месте.Лезвие предназначено для резки бетона до его затвердевания без добавления воды во время пропила. Пилы раннего входа обычно ограничиваются пропилом глубиной 1 дюйм. Пилы для ранней подачи используются, когда бетон становится достаточно твердым, чтобы заполнитель не рассыпался, но до его затвердевания.

В ACI 360, Раздел 6.2 — Механизмы передачи нагрузки , основным и наиболее эффективным методом передачи нагрузки через CJ является использование гладких дюбелей.

В целях экономии времени и средств проектировщики иногда разрешают использование обычных (деформированных) стальных арматурных стержней (арматуры) поперек стыков. ACI 360, раздел 6.2 ссылается на это следующим образом:

– Еще один механизм передачи нагрузки — это улучшенная совокупная блокировка. Усиленная блокировка заполнителя зависит от комбинации эффекта небольшого количества деформированной арматуры, продолжающейся через стык, и неровной поверхности бетона с трещинами в стыках для передачи нагрузки.Продолжение небольшого процента деформированной арматуры (0,1% площади поперечного сечения плиты) через усадочные швы пропилом в сочетании с зазорами швов (рис. 6.6) успешно использовалось некоторыми проектировщиками для обеспечения способности передачи нагрузки без использования дюбеля. Конструкция плиты, в которой используется это небольшое количество деформированной арматуры для усиления сцепления заполнителя в стыках, должна соответствовать следующему:

— Пространство стыков, как показано на рис. 6.6;

— Разместите арматуру выше средней глубины, но достаточно низко, чтобы пропил не разрезал арматуру;

— Разместите конструкцию или усадочное соединение распилом с устройством передачи нагрузки на расстоянии не более 125 футов (38 м). Это вызывает активацию этих стыков, когда другие стыки с деформированной арматурой не активируются;

— Используйте пилу для раннего входа, чтобы разрезать все усадочные соединения распила ; и

— Плита должна быть одинаковой толщины.

Как правило, продолжение большего процента деформированных арматурных стержней не должно использоваться в усадочных швах или строительных швах , потому что они препятствуют раскрытию швов при усадке плиты во время высыхания, а это увеличивает вероятность выхода из строя. Беспорядочное растрескивание стыка . »[выделение автором]

Обычная спецификация для промышленных плит — разделить (или разрезать) половину указанной арматуры поперек CJ.Оставшаяся сталь должна быть меньше или равна 0,1% площади поперечного сечения плиты.

Время выполнения пропилов часто не указывается в планах контрактов. Время пиления имеет решающее значение для совместной работы. ACI 360, Раздел 6.3 — Усадочные соединения распилом , утверждает следующее:

– Обычно стыки, полученные с использованием обычных процессов, выполняются в течение 4–12 часов после обработки плиты на участке — от 4 часов в жаркую погоду до 12 часов в холодную погоду.Для пил для сухой резки с ранним вводом в эксплуатацию период ожидания обычно варьируется от 1 часа в жаркую погоду до 4 часов в холодную погоду после завершения отделки плиты в этом месте стыка … Во всех случаях распиловка должна быть завершена до бетонирования плиты охлаждение происходит после пика теплоты гидратации ».

Глубина пропила часто указывается в планах. Однако глубина пропила фактически зависит от средств и методов распиловки подрядчика.ACI 360, Раздел 6.3 — Усадочные соединения распилом , утверждает следующее:

“ Минимальная глубина пропила при использовании обычной пилы для мокрого пропила должна быть больше, по крайней мере, на 1/4 глубины плиты или на 1 дюйм (25 мм). Минимальная глубина пропила с использованием пилы для сухой пропилки для раннего входа должна составлять 1 дюйм (25 мм) для плит толщиной до 9 дюймов (230 мм). Эта рекомендация предполагает, что пила для сухой резки с ранним входом используется в указанные ранее ограничения по времени. Некоторые проектировщики перекрытий требуют на следующий день разрезать плиту на 1/4 глубины плиты, чтобы углубить 1 дюйм.(25 мм) пропил для раннего входа и убедитесь, что соединение активировано. ”

Размер на детали пропила не должен быть единичным. Скорее, размер должен относиться к примечанию к плану, которое направляет подрядчика на основе выбранных средств и методов.

Профессионал-проектировщик для проекта, который включает в себя типовые коммерческие бетонные плиты на земле, должен либо указать достаточное количество стальной арматуры для устранения CJ (больше 0.5% площади поперечного сечения плиты) или (чаще) укажите CJ следующим образом:

1. Расстояние между CJs — ACI 360 Рисунок 6-6
2. Армирование плиты в стыках — Дюбели или ограниченное количество деформированных стержней на стыках
3. Время пропилов
   1. Обычный мокрый процесс распиловки должен производиться через 4–12 часов после укладки плиты
      1. 4 часа в жаркую погоду и 12 часов в холодную погоду
   2. Ранний процесс сухой резки должен происходить через 1–4 часа после укладки плиты.
      1. 1 час в жаркую погоду и 4 часа в холодную погоду
4. Глубина пропила
   1. Обычный мокрый процесс распиловки — 1 дюйм
   2. Ранний процесс сухой резки — толщины сляба

Специалисты по проектированию коммерческих бетонных плит на земле, которые не включают вышеперечисленные спецификации, могут быть подвержены заявленным ошибкам и / или упущениям при проектировании.Вышеуказанная информация может быть включена в планы проекта и / или в спецификации проекта под заголовком 03 81 13 Распиловка по плоскому бетону . Подрядчики, которые не следуют планам и / или спецификациям в отношении CJ, могут иметь заявленные строительные дефекты.

Во второй части мы обсудим разделы управляющих кодов и руководства, на которые ссылаются коды, которые относятся к распиловке CJ в типичных жилых бетонных плитах на земле.

Чтобы узнать больше об услугах VERTEX по проектированию строительных конструкций или поговорить со специалистом по проектированию конструкций, позвоните по телефону 888.298.5162 или отправьте запрос.

Что нужно знать о типах бетонных плит

Топ-5 самых удивительных бассейнов на планете

Автор: Davron Engineering • 15 марта 2021 г. •

Строительство бассейна — дело, требующее много времени, сил и навыков. Но вся тяжелая работа окупится, когда проект будет завершен, и вы сможете насладиться красотой, развлечениями, спокойствием и расслаблением, которые дает бассейн.Это особенно актуально для бассейнов высокого класса со сложными требованиями к дизайну и конструкции, таких как те, которые вы увидите в этом сообщении в блоге.Что обычно происходит в такой ситуации, так это то, что группа профессионалов работает вместе с другими группами профессионалов, чтобы помочь воплотить в жизнь сложную концепцию.Инженеры часто входят в эту группу.Одна из их задач — предложить подходящий дизайн, который соответствует требованиям клиента, но при этом не забывает о безопасности. Давайте взглянем на одни из самых красивых бассейнов в мире, для создания которых, скорее всего, потребовались знания и опыт инженера.