Evaluacin sobre la interaccin de la superficie de la resistencia plstica de tipo expuesto bases de columnas de acero bajo Biaxiales Doblado

De tipo expuesto bases de columnas de acero se utilizan ampliamente en la construccin de edificios de baja altura Numerosos los investigadores han examinado mtodos para identificar su rigidez y resistencia, pero esos estudios hasta ahora se han limitado a los comportamientos m del plano Este artculo presenta un experimental investigacin de conductas inelsticos de seccin hueca (SHS) bases de columnas de acero cuadrados bajo biaxial doblado dos tipos de modos de fallo se consideran anclaje perno rendimiento y placa base produciendo diferentes efectos de aplastamiento y de las superficies de interaccin para flexin biaxial se observan para estos dos modos durante bidireccionales pruebas de carga cclicos cuasi esttica Las diferencias se dilucidan utilizando lmite de anlisis basados en un modelo analtico simple

Palabras clave: Interaccin de superficie, biaxial Doblado, anlisis lmite, cargando Path, Convex Set

1. IntroduccinDaos considerables ocurri a las estructuras de acerodurante el Hyogo-ken Nanbu Terremotoen Japn Numerosos tipo expuesto bases de las columnasm fracasado varios patrones consistentes causada porfrgil fractura placa base, perno de anclaje excesivaelongacin, insuficiencia perno de anclaje temprana inesperada,y la construccin inferior trabajan un tipo expuestobase de la columna recibe la fuerza axial y flexin biaxialcuando se recibe una multi-direccional arbitrariamovimiento ssmico Por esta razn, es msconveniente considerar los efectos de flexin biaxialen la ltima etapa de la respuesta inelstica m eldiseo de bases de columnas de aceroEste estudio examin experimentalmente inelsticael comportamiento y la resistencia ltima de la exposedtypebases de las columnas de acero sometidas a flexin biaxialAnlisis lmite de la columna de tipo expuestobases se llev a cabo para confirmar an ms la interaccinsuperficie, lo que se correlaciona con la resistencia ala fuerza de la carga bi-direccional en una columnala base. Como se mencion anteriormente, los edificios son invariablementesometido a carga lateral cclica con biaxialvariando la carga axial (carga de compresin y traccin)durante los terremotos las bases de las columnas y lacomportamiento de las bases de las columnas cambia dramticamentefuncin de la carga axial cambia lo tanto, como una primerapaso para evaluar el comportamiento de bases de la columnabajo excitacin ssmica arbitraria, nos preocupacon las correlaciones de fuerza resistenciapara la carga bi-direccional lateral, que son eje xy el eje y flexin m las bases de las columnas Nocarga axial se aplica a las bases de las columnas2. Esquema del Programa ExperimentalEstos estudios se realizan on-tipo esposedbases de las columnas de acero que comprenden un hueco cuadradoseccin (SHS) columna de acero, dos tipos de basesplacas de 9 mm y 19 mm de espesor, pernos de anclaje(Totalmente roscados) y unos sistemas de bloques de base que comprendeesos elementos se configuran como un voladizoLuego, cada columna de la muestra de ensayo se somete a unadiferente historia desplazamiento lateral. La pruebaconfiguracin y la muestra de ensayo dimensiones se muestranrespectivamente en la Fig. 1 IInd Fig. 2. Experimenls sonllevado a cabo en dos o Liniaxitil scries ^ y cuatroserie biaxial de pruebas de carga cclicos cuasi-estticasen fro formada 0 - 150X150X6 columnas conectadaspor una base de la columna semi-rgida a un rgidofundacin. La tabla 1 muestra los detalles del cdigo de prueba.2.1 Programas CargandoDurante las pruebas de carga cclica cuasi-estticas y enflexin biaxial, la columna se somete a un la-fuerza enteral en cada direccin de carga. El experimentose lleva a cabo en seis series de pruebas: primero,carga cclica uniaxial cuasi-siatic se realiza en ely-direccin (SCUY), cuasiesttico lineal continuacin biaxialcarga cclica (SCBL). y finalmente biaxialcarga cclica cuasi-esttica circular (SCBC) para9 mm y 19 mm bases de columnas gruesas. Tabla 2muestra los detalles del programa de carga. Slo desplazamientoel control se adopta para asegurar una carga exactacamino en el plano xy. Debido a la perpendiculardisposicin de dos actuadores (Fig. 3),el movimiento de un accionador cambia la otrala direccin del actuador. El cambio en el actuador dedireccin se evala y se compensa por un ordenadorpara superar ese problema. Al principiode las pruebas, la amplitud de destino de la relacin L S!,que es el ngulo de deriva, se toma como 1/200, dondeL indica la longitud efectiva de la columna y odenota el desplazamiento en la parte superior de la columna.Despus de la terminacin de cada tres ciclos de carga, laamplitud de desplazamiento se incrementa secuencialmentea 1/100, 1/50, y 1/25 (en caso de SCBC escada cuatro ciclos de carga). Para cada prueba, la cargase hace cuasi-esttica, ms lento que 0.001 m / sa la velocidad de carga. En uniaxial cuasi-estticacarga cclica en \ '-. direccin (SCUYl la cargase aplica de forma uniaxial slo en el ^ '- direccin:sin carga se realiza en la direccin .v. En biaxialcarga cclica cuasi-esttica lineal (SCBL), larelacin de dy / Sx se toma como l / VHT, lo que significaque la direccin de carga forma un ngulo de 30 con el eje 3 '. En biaxial circular cuasi-cclicoloadmg (SCBC). deflexin en la perpendiculardireccin tambin se inicia despus de 0,75 ciclos en la direccindel eje A '. La carga se aplica por el desplazamientoen el \ '- direccin del eje. Entonces, la pruebaespcimen se gira tres veces alrededor de su vertical,eje. Despus de la terminacin de 3,75 ciclos, que a return.ssus s (poinl arting debido a la carga aplicada enla direccin del eje A '.2.2 Propiedades de los materialesPropiedades de los materiales para el 19 mm y 9 mmgruesas placas de base se determinaron a partir de traccinpruebas de descuento sobre cortes en tiras tomadas de una cacerola delos pbtes base de acero. Adems, para el anclapernos, diez piezas fueron elegidas al azar, y se prueban.El ff.v lmite de elasticidad y la resistencia a la traccin ffnde la base de placas (con 9 mm, 19 mm de espesor) ycolumna de acero de seccin hueca cuadrada, y la tensin ihccapacidad de carga Ty. Tu boll de anclaje sonresumen en la Tabla 3.2.3 Resultados de la prueba2.3.1 respuestas histresisRespuestas de histresis de la muestra de ensayo sonse muestra en las Figs. 4-6. Durante las pruebas, el SHSla columna se mantuvo en el rango elstico.En la serie no sea de la placa de base 19 mm, IHESe observ anclaje perno mecanismo rendimientodurante la carga cclica. En todas las direcciones, el caso deperno de anclaje rendimiento mostraron hysterelic pellizcadocomportamiento. Fracaso de carga uniaxial de perno de anclajeno se produjo, bul en el caso de carga biaxial,ECB19SCBL y ECB19SCBC, un perno de anclajese rompi cuando el ngulo de deriva en x-componentepasado 0.0.3 rad. Por otro lado, en los 9 mmbase de series de ensayos de placa, el mecanismo de placa base cederse observ durante las pruebas de carga cclica.Para la placa base, el tipo de rendimiento mostr un menorpellizcado, pero ligera degradacin de comportamiento de histresis.Tenemos caractersticas bi-lineales en elprimer ciclo de cada grupo de ciclo tliree, pero la rigidezaumenta y bucles pinzados se observan enla T ^ y 3 '' 'ciclo' de cada grupo de ciclos. Adicionalmente,se observ que el comportamiento de histresis parala circular bia.xial (ECB9SCBC se hizo msredondeadas en el punto de descarga.2.3.2 Loci de flexin biaxialLoci de bia.xial de flexin para ECB19SCBC yECB9SCBC se muestran en la Fig. 7. Es notewonhyque las formas de la interaccin de superficies para laanclar tipo boh rendimiento y la placa baseTipo de rendimiento difieren para la carga circular biaxial.La forma de la superficie de interaccin de los pernos de anclajerendimiento mantiene una forma casi circular hastael perno de anclaje est roto. En contraste, la formade la superficie de interaccin de la placa de base dandotipo es circular en el rango elstico; cambiaa una forma cuadrada con esquinas redondeadas en laranae inelstica3. Modelo analticopara Anlisis LmiteProponemos dos modelos diferentes multi-primaverapara examinar la interaccin entre el eje x y el eje ydoblado en una base de la columna: anclaje perno rendimientoy la placa base de ceder modelos.3.1 Modelo de anlisis del perno de anclaje rendimientotipoLa Figura 8 muestra que la base de la columna se modelacon un modelo analtico en el que el anclapernos producen, pero la placa base no cede. Los Lasplaca base se supone que girar compresin aioundsurge debajo de la columna porque llangeparte de la brida de la columna se aplica a la compresinla fuerza. Esta compresin no funcionacontra la fuerza de tensin. Por otro lado, laresorte de tensin que no est funcionando en contra de compresinla fuerza se encuentra en el perno de anclaje. Fig. 9muestra que la ecuacin de equilibrio puede serderivados considerando slo la tensin y compresinfuerzas de resorte.3.1.1 procedimiento compactoEl siguiente problema se resuelve a travs de lmiteanlisis basado en programacin lineal (CompactProcedimiento, (Liversley, 1976)):Maximizar A (1)Sujeto a:Ecuacin de equilibrio / 1 (F] = [COK] {m) (2)Condicin de plstico \ mi \ '= 0,65 IFL =115 mm).Aunque la fuerza de resistencia de circular biaxialresultados de la prueba de carga gradualmente degradada, la interaccinsuperficie en el anclaje perno tipo yieitiingaproximadamente est de acuerdo con el resultado del anlisis.Resultados de las pruebas lineales uniaxiales y biaxiales coincidencon el resultado de anlisis. Por las razones mencionadasanteriormente, la forma de la superficie de interaccinen el perno de anclaje rendimiento utilizando la base gruesa placa es un crculo o forma de diamante.

4.2 Interaccin en la placa base de rendimientotipoEl resultado del anlisis de la placa base de tipo de rendimientobajo flexin biaxial se muestra en la Fig. 13 (b). Ladominio de seguridad bajo flexin biaxial de la baseplaca de rendimiento se obtiene mediante el clculo de lafuerzas de la resistencia, tanto en direccin uniaxial y endirecciones desviarse 45 de la .r- y \ '- ejes.El siguiente teorema se puede utilizar para estimar ladominio de seguridad: El dominio de seguridad es un conjunto convexo.Una combinacin convexa de dos puntos arbitrarios enun conjunto convexo que es un segmento de recta entre dospuntos es una parte del conjunto convexo. Aqu, elanchura efectiva para calcular la capacidad de momentode la placa base se calcula despus (Apndice).La capacidad de momento de la placa base es M ^ = 0,87kNm, donde (ser // = 91mm, 0- "= 450 MPa). Los Lasrelacin de la longitud es 7 = 0,65; la proporcin de efectivoanchura es S '= O.S.Al final del primer ciclo, en el inicio demovimiento circular, la fuerza analizada coincidecon la resistencia de prueba. Sin embargo, en posterioresreversiones, la prueba de resistencia disminuye a medida que se muestranen la Fig. [3 (b). La razn probable es que algunospequeas grietas de soldadura aparecen durante la ruta de cargaentre la esquina de la columna y la placa de base.Se observ algo de deterioro de la resistencia.Sin embargo, la forma de la interaccin analizado superficie de la placa base de ceder el uso de la base thmplaca es un cuadrado y se parece mucho a la tesiresultado.

5. Conclusiones.A. serie de cuasi-esttica de prueba de carga cclica enlos de tipo expuesto bases de columnas de acero bajo biaxialflexin se llev a cabo. Para confirmar la interaccinla superficie de la carga bidireccional m de una columnabase, se realiz un anlisis lmite en el perfilera vistaescriba bases de las columnas. Las conclusiones extradasde este estudio son los siguientes;! 11 Tornillo de anclaje rendimiento utilizando una base gruesaplaca mostr un comportamiento de histresis pellizcado en tododirecciones. Por otro lado, la placa de base dandoutilizando una placa base fina mostr una menor pellizcado, peroligeramente degradado, beha histresis ^ ior. En Especial,el bucle de histresis para la placa base de tipo de rendimientocomenz a mostrar pellizcos desde el segundo ciclo de lala cada ngulo de deriva.(2j Los difiere biaxiales forma de la superficie de interaccinpara anclaje perno rendimiento y placa base cederdurante la carga circular biaxial. .Anchor BollCediendo mantiene una forma casi circular hastalos pernos de anclaje fallan. Por otro lado, la base deplaca de rendimiento muestra una forma circular en el elsticovariedad y cambios de una forma cuadrada con redondeadoesquinas en el ranae inelstica.