Выполнение мелкой железобетонных балок с внешней Таможенный армированного полимерных
Применение армированного полимера (SRP) композитов в структурном укреплении новая концепция, основанная на использовании высокопрочных сталей мозга. В данной работе представлены результаты экспериментальной программы на изгиб поведения железобетона (RC) пучков укрепить SRP, включая работу из эпоксидной смолы по сравнению с цементной затирки для пропитки и облигаций SRP в бетон, а также возможность прибивали SRP чтобы предотвратить шелушение. Использования цементного раствора имеет большое значение, как могла бы преодолеть проблемы огнестойкости и дальнейшего сокращения расходов на укрепление системы. Результаты испытаний были по сравнению с теми из балок укрепить углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика) при тех же экспериментальных программ. Эта предварительная работа показывает высокий потенциал SRP укрепления систем и определены некоторые важные вопросы, которые должны быть исследованы следующий в целях оптимизации эффективности предлагаемого решения в укреплении.
Ключевые слова: крепления; эпоксидной смолой; волокон; изгиб; раствора; полимерных; сталь; силы.
ВВЕДЕНИЕ
Металлокорда фортепианной проволоки, используемой в качестве подкрепления для шин радиальной конструкции является одним из сильнейших промышленных материалов. Она состоит из перлита витой нити стали, которые были укреплены, привлекая ультра-тонкой диаметра (0,20 до 0,35 мм), а его прочность выше, чем легированных сталей. Использовать металлокорда для обновления сталь, дерево, или конкретных членов в обеих нового строительства и модернизации приложений является новой концепцией в композитных подкрепления. Это усиление варьируется между высокоразвитыми витой веревки для оптимального пластичность и слегка витой шнуры, которые являются более открытыми для проникновения смолы позволяют, но сохранить кабель типа недвижимость (ООО Hardwire 2002). Форма металлокорда функций способ темы действовать на винт, образуя механической блокировки на матрицу, в результате коротких длин развития.
Шнуры стали покрыты либо цинка или латуни, а затем выравнивается по форме стальной ленты, что имеет очень высокую прочность и жесткость, и является экономичным для производства (ООО Hardwire 2002). Плотность стальной ленты колеблется от 1,6 до 9,0 шнуры на сантиметр, чтобы удовлетворить требования подкрепления, вязкость смолы и косметические применения. Никаких специальных смол, необходимых для смачивания арматурной стали мозга, как это требуется для стекла и углеродного волокна, где волокна размеров играет решающую роль. После того как стали ленты пропитанные смолой и превращается в армированного полимера (SRP), он хорошо защищен, и ожидается, что удовлетворительные устойчивость к коррозии (Tashito и др.. 1999), однако этот аспект требует более тщательного расследования.
Хуан и др.. (2004) сообщили о ряде стандартных тестов ASTM представительных образцов SRP. Работа включала в себя сравнение теоретических и экспериментальных результатов. Они обнаружили, что на растяжение и сжатие модулей в направлении металлокорда, в плоскости модуля сдвига и растяжения осевая сила может быть точно предсказано механики материалов с использованием микромеханических моделей. Поперечных модуль упругости и коэффициент Пуассона может быть оценена аналитически, хотя и с меньшей точностью. Поперечного сжатия модуль не может быть точно определена из микромеханики.
Экспериментальные исследования были проведены на использование армированных волокном полимера (FRP) системы для изгибных укрепления (Фаннинг и Келли 2001; Bre Нет систематических проверок была проведена еще на конкретные элементы укрепить использовании SRP ламинатов. Для исследования поведения изгиба железобетонных (RC) пучков укрепить с композитами SRP, двух различных типов стальной ленты со средней и высокой плотности, соответственно, были использованы в университете Неаполя, Италия, в целях укрепления семь RC пучков с помощью цементной и эпоксидной затирки смолы и протестированы для отказа в квазистатическом нагружении. Массивы ногтей якорей были использованы на двух из этих пучков для крепления стальной ленты придерживался с цементной штукатурке предотвратить шелушение. Два дополнительных RC балки, укрепили с сопоставимым количеством однонаправленных углеродных FRP (углепластика) ламинаты, были проверены и по сравнению с теми, укрепить с композитами SRP.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования показывают возможность укрепления RC пучков с использованием внешнего связанных SRP и представляет собой первый шаг на пути разработки нового укрепления материально-технической системы для структурной модернизации.
Экспериментальная программа
В общей сложности 11 мелких RC балок, 400 х 200 х 3700 мм, были брошены. Стремена были 8 мм в диаметре стальных стержней с шагом 100 мм центра к центру. Для всех образцов, два 8 мм в диаметре стальных стержней были использованы в качестве сжатия подкрепления. Пять 18 мм в диаметре баров были использованы в качестве подкрепления для растяжения опорного луча (Beam U) (табл. 1), для остальных десяти человек, недостаток арматуры области (за счет, например, строительство или проектирование ошибка, или структурной деградации ) был смоделирован с помощью пять 10 мм в диаметре стальных стержней, как растяжение арматуры. Помимо второго пучка слева в качестве контрольного образца (Beam D), потенциал укрепления новых методов оценивали по модернизации девять остальных пучков с использованием двух различных типов стальной ленты, а именно: 3x2 шнура (тип А) и 12X шнура (тип B ), и углепластика ламинатов (тип C) (табл. 1).
Все пучков были протестированы как просто поддерживает членов, более четкое службы 3,40 М. Они были загружены до отказа под четыре точки конфигурации, с постоянным моментом области 1,0 м в ширину, в середине пролета. Нагрузки был применен по 500 кН гидравлических приводов и испытание было проведено при перемещении контроля.
Тестовая программа ДИЗАЙН
Дизайн свойств материала
1. Для традиционных материалов, конструкции свойства принимается равным 30 МПа для конкретных прочность на сжатие до 500 МПа для текучести арматуры стали.
2. Углеродного волокна слой представляет собой однонаправленный системы волокна с плотностью 300 г / м ^ 2 ^ SUP. Эквивалентной толщины волокна 0,167 мм. По словам производителя, предел прочности и модуль упругости волокна, связанные с объема 3450 МПа и 230 ГПа соответственно (Mapei 2000). Эпоксидной использоваться для пропитки сухого волокна углерода двухкомпонентной, средней вязкости, желатиновых растворителей клей (Mapei 2000). Таблица 2 показывает, технические характеристики эпоксидных, предоставляемых производителем.
3. Для металлокорда укрепления материально-технической, более детального обсуждения следующим образом. 3x2 металлокорда (Hardwire 2002), сделанные путем скручивания пять отдельных оцинкованной проволоки вместе, три прямых нитей обернут две нити на больших углах закрутки (рис. 1). Плотность 3x2 ленты, используемые в исследовании программа состоит из 8,7 шнуры на один сантиметр, который считается высокой плотности ленты. 12X металлокорда (Hardwire 2002), сделанные путем скручивания двух отдельных медным покрытием провода вместе в 12 нитей, а затем через один-скручивания проволоки вокруг пучка (рис. 2). Хребта предоставляемый накруткой работ для передачи нагрузки в матрицу и затяните шнур во время растяжения. Плотность 12X лента состоит из 6,3 шнуры на сантиметр, что считается средней плотности ленты. В таблице 3 приведены геометрические и механические свойства (прочность на растяжение е ^ ^ к югу-фу, окончательного разрыва деформации Типичная кривая растяжения лент SRP изображен на рис.
3, где показано, что этот материал ведет себя линейно на провал. Экспериментальные исследования показали, что нелинейное поведение является незначительной, и практически не уступая стали. Stressstrain отношения рис. 3 был использован для разработки ..
Высокая производительность, два-компонентная 100% твердых эпоксидных смол (Sika 2000), был использован для пропитки и облигаций стальной ленты к бетонному основанию. Технические данные эпоксидной смолы, поставляемые заводом-изготовителем, приведены в таблице 2. Цементной затирки (Sika 2000), используемый для связи стальной ленты было два-компонентная модифицированных полимеров, poresealing раствор с дополнительным преимуществом проникающего ингибитор коррозии. Это время окончания работы от 45 до 60 минут, в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха. Технические данные цементных раствором, поставляемые заводом-изготовителем, приведены в таблице 4.
Обновление стратегии
Номинальная прочность на изгиб балок U и D были вычислены в соответствии с МСА 318-02 рекомендации без понижающие коэффициенты, для остальных образцов укрепить либо SRP или углепластика, теоретические расчеты проводились в соответствии с МСА 440.2R-02 принципов (PROTA и др. . 2004).
Что касается укрепления стратегии, разработка Луч C-1 была проведена в два раза превышает возможности контроля образца, ширина D, а затем, укрепление Луч С-2, направленные на достижение изгиб сопоставим с контрольного образца луча U, удвоив площадь углепластика установлен на C-1. Для выполнения укрепить дизайн света, следующие параметры были установлены (табл. 1):
1. Осевой жесткости соотношение S = E ^ югу доб ^ ^ ^ к югу тел / E ^ югу S ^ ^ S ^ к югу (с E ^ югу доб ^ и ^ ^ доб югу, и к югу E ^ S ^ и A ^ к югу S ^ является модуль упругости и площадь внешне связанных композитов и внутренней стальной прокат, соответственно), а также
2. Эквивалентные соотношения укрепление и
Количество SRP будет установлен на семь образцов такой, чтобы обеспечить значения После того как макет SRP была определена этому критерию, прочность на изгиб каждого SRP-упрочненного образца рассчитывается исходя из предположения, что ACI 440.2R-02 процедуры может быть продлен до этой технологии.
Таблица 1 показывает тест матрицы исследовательской программы, подводя области внутренней прочности стали, тип матрицы и внешне связанных арматурой, число слоев, а значения, так и S Учитывая принятые тестовой системе конечной нагрузки F ^ ^ к югу холдинга, соответствующей предсказал изгиб потенциала каждого пучка, была вычислена и сообщили в следующей колонке таблицы 1. Рисунок 4 показывает, геометрические детали для всех укрепить балки. Семь пучков связанных со стальными лентами пропитанной эпоксидной смолой или цементный раствор (Балки и B), а остальные две балки (C-1 и С-2) были укреплены углепластика ламинаты использования эпоксидной смолы. Таблица 1 показывает, что разработка изгиб потенциала пучка C-1 был примерно вдвое больше, чем луча D, тогда как для Луч С-2 она составляла около 90% конструкции изгиб потенциала пучка У. двух пучков укреплена стальная лента и цементной затирки механически ориентировалась на гвоздь анкеров (B-3 и В-4). Ноготь якорь, отобранных для этого заявления было широким кольцом головки нейлона анкер с zincplated молоток винт (рис.
5). Анкер 6 мм в диаметре и 60 мм в длину. 24 мм в диаметре шайба была использована для увеличения кольчатой головой якоря, чтобы получить лучшее держаться SRP ..
ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ
Нижней лицом всех пучков пескоструйной обработке и очистке для обеспечения надлежащей связи до укрепления. Нет грунт был использован для склеивания ленты SRP либо эпоксидной смолы или цементного раствора. При равномерном и полного смешивания эпоксидной было отмечено, она была распространена в районах, где стальной ленты в контакт. Стальной ленты был сокращен до дизайна длины и нажал на мокрую эпоксидных гель с жестким валиком. Где два слоями стальной ленты были использованы, дополнительный слой эпоксидной была распространена и ранее упомянутые меры были повторены. Второй слой начал 100 мм от светотеневой точки первый слой.
Для пучков связаны с цементным раствором, ту же процедуру установки последовало. Для пучков ориентировалась на гвоздь якоря, в общей сложности 31 отверстий, 60 мм глубиной до 6 мм в диаметре, были пробурены в шахматном картина по двум параллельным линиям, с центра к центру на расстояние 200 мм (рис. 4) до укрепления. После склеивания стальной ленты с цементной затирки, якоря вбивались в ямы и заперли в 24 мм диаметра шайбы.
Порядок применения углепластика ламинаты было в соответствии с рекомендациями производителя (Mapei 2000); предложений, представленных ACI 440.2R-02 (ACI Комитет 440 2002) руководящие принципы для внешних связанных системы FRP были также рассмотрены. Подготовки поверхности начал слоем грунтовки затем слой шпаклевки. После шпаклевки было жестким, из углепластика лист придерживались на поверхность с эпоксидной смолой; шаги аналогичные тем, которые используются для установки SRP затем следовать.
ОБОРУДОВАНИЕ
Все пучков приборами для записи глобальных и локальных параметров. Прогиба в середине пролета измерялось вертикальных линейных датчиков перемещения переменной (LVDT). Три горизонтальные LVDTs были размещены на одной стороне образца для записи перемещений по длине 0,35 м в ширину, в середине пролета на глубинах 5, 55 и 175 мм от сжатия волокна соответственно. На противоположной стороне, трещины и конкретные сокращения была измерена с помощью demec целей размещены 50 мм центра до центра на общей длиной 0,55 м на той же глубине LVDTs на другой стороне света. Чтения были приняты на отдельных уровнях нагрузки. В общей сложности 20 тензодатчиков были использованы в ходе каждого испытания для определения нагрузки на внешних связанных арматурой. В зависимости от ширины и количества слоев, расположение тензометрических немного изменен для каждого луча. В общем, некоторые приборы были помещены в постоянную минуту области и некоторые на предельные точки и продольные и поперечные профили деформации были получены.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Перед испытанием образцы пучка, характеристики традиционных материалов, были проверены и признаны в соответствии с дизайн предположение. Бетонные кубы (со стороной 150 мм), показали среднюю прочность на сжатие около 40,1 МПа. Для арматурной стали бары (три пробы в диаметре), средние значения 500 МПа, 600 МПа, а 12% были найдены для текучести, предел прочности и предельной деформации, соответственно.
Нагрузки прогиба в середине пролета кривых испытуемых балок приведены на рис. От 6 до 8, которые свидетельствуют о тенденции в каждой группе пучков укрепить с тем же материальных систем по сравнению с реакцией на два unstrengthened пучков. Значения нагрузок и прогибов в середине пролета первого крекинга (F ^ о ^ к югу и к югу Первая крекинг Луч U произошло при нагрузке 13,6 кН, в то время как луч D показали первые трещины при нагрузке около 9,2 кН. После первых трещин, потери жесткости место для обоих пучков, кривые выделить изменение наклона, более значимы для луча D, чем для U (рис. 6). Формы прогиба от нагрузки кривых указывают на еще одной потери жесткости при нагрузке 141,4 и 43,3 кН для Балки U и D, соответственно. Это связано с уступая на растяжение, укрепление, что произошло в середине пролета прогибов 35,7 и 25,1 мм соответственно. После этих порогов, поведение обоих пучков характеризуется большой изгиб трещины, а затем крах из-за конкретных дробления в постоянном регионе момент.
Установка 3x2 ленты стали в нижней части пучка Тип D было выгодно с точки зрения первого крекинга (рис. 6). Независимо от того, ширина и количество слоев, первый растрескивания Балки-1, С-2 и А-3 произошло при нагрузке около 20 кН. Потери жесткости затем наблюдали, кривые показывают аналогичные наклона балки-1 и A-3, которые являются менее жесткими, чем A-2.
Дальнейшие потери жесткости является следствием податливость стальной арматуры;-1 дала на 60,3 кН, в то время как С-2 и А-3 достигла уступая при нагрузке 79,7 и 76,5 кН соответственно. После уступая склоне каждой кривой отражает различное количество внешних подкрепление: A-2 и А-3, имея такое же количество внешних стальной ленты, обеспечивают такой же наклон, и жестче, чем A-1. Режим отказа был одинаков для трех лучей: это был бетона разделения (рис. 9 и 10), начало в одном из пунктов погрузки, как описано в литературе (Дэн и др.. 2001). Минимальной предельной нагрузки в рамках Группы пучков была предоставлена A-1, повреждение которых произошло примерно в 86,3 кН; максимальной нагрузке 121,1 кН была достигнута A-2. Лента макета на основе той же области, как Луч-2, но расположенных на два слоя, ограниченного потенциала конечной Луч-3 до 100,4 кН. Этот образец демонстрировали более низкий предельный прогиб (то есть, 54,5 мм), несмотря на различные предел прочности, A-1 и А-2 показали аналогичные конечной прогибов 75,7 и 72,4 мм соответственно.
Установка 12X стальной ленты не оказывает существенного влияния первого крекинга группы B пучков (рис. 7), чьи крекинга нагрузки в диапазоне от 9,2 до 11,5 кН. Отклонения, однако, были немного ниже, чем пучка D в соответствующих нагрузок (табл. 1). Потери из-за жесткости к растрескиванию был очень похож на пучках B-1, B-2 и B-3, такие сходство подтверждается также очень близкие значения уступая нагрузки в диапазоне от 57,1 и 60,4 кН (табл. 1). Луч B-4, дважды ленты области, был жестче, чем другие три и дали при нагрузке 75,2 кН. Конечная поведения подчеркивается, что Балки B-2 и B-3 не удалось при нагрузке 72,7 кН и 71,5, соответственно. Это указывает на то, что ногти не смогли улучшить производительность конечной пучка B-3, чья конечная отклонения (60,4 мм) был несколько выше, чем у B-2 (56,8 мм). Эпоксидной смолы позволили луча B-1, чья лента области так же, как для B-2 и B-3, для достижения ее провал на предельной нагрузки и отклонение равно 88,6 кН и 89,2 мм соответственно.
Аналогичные производительности прочность была достигнута луча B-4, который произошел сбой в 86,7 кН. Удвоение ленты области включен B-4 для достижения предела прочности очень близка к эпоксидной клееного бруса с половиной ленты области (Beam B1), но сократила предельный прогиб до 46,5 мм. Провал Балки B-1 и B-2 должен был поверхностное нарушение сцепления, что начало в одном из пунктов погрузки, как и ранее обсуждались в литературе (Дэн и др.. 2001). Эпоксидной позволило Луч B1 более активного участия в бетонное основание, чем это предусмотрено цементных раствором на B2 луча, это можно наблюдать, сравнивая рис. 11 и 12. Провал Балки B-3 и B-4 объясняется также поверхностное нарушение сцепления после ногтей отказа подшипника (рис. 13) ..
Углепластика ламинаты крекинга увеличилось нагрузки балок C-1 и С-2 (13,8 и 15,6 кН соответственно) по сравнению с опорного пучка D (рис. 8). Потери из-за жесткости к растрескиванию более важное значение для луча C-1, чем у C-2, дважды внешней области FRP. Это обусловило то, что его выход нагрузки (108,6 кН) была выше, чем у C-1 (75,7 кН). После текучести, кривых как образцы показывают дальнейшие потери жесткости, что снова более значительными для луча C-1, чем у C-2. Оба рухнули из-за нарушение сцепления FRP начало в одном из пунктов погрузки и характеризуется разделением бетона. Хотя Луч С-2 не удалось при нагрузке примерно на 40% выше, чем C-1, их конечная прогибы были почти одинаковыми (55,8 мм против 55,7 мм).
Важная информация также предоставляется на основе анализа показаний тензометрических как на середине пролета и прекращение внешнего связанных усиление каждого луча. В данной работе, обсуждение местных штаммов ограничена их средние значения. Средняя штаммов ленты SRP в постоянном регионе момент Балки-1 и A-2 были близки к 0,010, тогда как среднее значение 0,007 был записан, когда два слоями 3x2 ленты были использованы (Beam-3). Луч B-1, который 12X ленту связанных с эпоксидной смолой, если средняя нагрузка на середине пролета равна 0,012, средняя нагрузка записаны на одной кассете связанных с цементным раствором и без гвоздей якоря (Балки B-3 и B-2, соответственно) был между 0,0051 и 0,006. Аналогичные средние значения (0,005) был записан, когда два слоями 12X ленты были использованы (Beam B-4). Ultimate среднем деформаций в середине пролета при условии пучками укрепить с двумя слоями (Beam C-1) и три слоя (Beam C-2), ламинат углепластика были равны 0,007 и 0,006, соответственно.
Чтения при условии пучка на неспособность тензодатчиков, установленных на прекращение внешнего связанных укрепление менее однородной, чем полученные в середине пролета из-за хорошо известного эффекта концентрации напряжений при прекращении пластин (Cosenza и Pecce 2001). В общем, в конце пучков связаны с 3x2 ленты (тип балки), средняя конечная штаммы порядка 0,0001 с пиковых значений до 0,0005. Средняя нагрузка на порядок 0,00007 были зафиксированы в конце ленты 12X (тип B балок) с пиками до 0,0003. Средняя нагрузка на порядок 0,0002 были даны углепластика ламинатов с пиковых значений до 0,002.
ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ результатов испытаний проводится первый в связи с пучками укрепить с той же внешней арматуры (3x2 ленты, 12X ленты, или углепластика ламинат), а затем, при использовании аналогичных пучков Замечания о влиянии различных типов арматуры и расположение на трещины шириной, также представлены в то время как экспериментально-теоретического сопоставления с точки зрения прочности, ширина трещины и прогибы сообщили в другом месте (PROTA и др.. 2004; Ceroni и др.. 2004).
Для каждой группы пучков укрепить с той же системой, можно выделить следующие:
1. До податливость внутренней арматуры, наклон нагрузки отклонения кривой Луч-3 "был очень похож на А-1, которые внешней области лента лишь половину того, что в A-3. Луч-2, что эквивалентно-3 с точки зрения лента области, показал жесткое поведение перед стали уступок. Об этом свидетельствует также тот факт, что средняя ширина трещины были почти одинаковыми для пучков-1 и A-3, но шире, чем экспозиции Луч-2. Учитывая, что расстояние между трещиной был одинаков для всех испытанных балок и примерно равна стремя расстояние (100 мм), результаты предоставляемых группой пучков предположить, что способность внешних связанных SRP уменьшить трещины и усилить члена в фазе preyielding сильно зависит от ширины внешнего усиления, а не на его сечения (Ceroni и др.. 2004);
2. При удвоении ширины 3x2 стальная лента, предел прочности увеличился примерно на 40% (A-2 по сравнению с A-1), в то время как предельный прогиб был очень похожи. Когда же увеличение области было достигнуто за счет удвоения числа слоев, а не ширина (Beam-3), численность увеличилась лишь примерно на 16% по сравнению с луч-1 из-за высокой концентрации поверхностное напряжение. Предельный прогиб составляет приблизительно 28% ниже за счет более низкой жесткости эффект уже наблюдался до уступок. В целом, если по сравнению с луча D, 3x2 стальная лента при условии увеличения предела прочности в диапазоне от 75% (A-1) и 145% (А-2), хотя предельный прогиб было снижение в диапазоне от 25% (A-1 ) и 46% (A-3);
3. Никаких существенных жесткости была предоставлена 12X ленты стали, установленная на пучках B-1, B-2 и B-3 с эпоксидной смолой и цементные раствор по сравнению с луча D до уступок. Прогиба от нагрузки поведение пучка B-4 был немного жестче, чем луча D после нагрузки около 25 кН. Такой результат свидетельствует о том, что структура 12X ленты делает ее менее жесткой, чем 3x2, и его эффективность в плане сокращения ширины трещины (Ceroni и др.. 2004) и увеличения изгибной жесткости можно пренебречь;
4. Эпоксидной смолы, пропитки позволило луча B-1, чтобы выдерживать нагрузки и конечной отклонения значений, которые были примерно 23 и 53% больше, чем те, которые видели в эквиваленте Балки B-2 и B-3 связан с цементного раствора, соответственно. Для достижения прочности при условии, эпоксидной смолы с цементной затирки, необходимо удвоить области 12X ленты (Beam B-1 по сравнению с B-4), однако, окончательное отклонение луча B-4 на 48% меньше, чем B-1. Использования гвоздей якоря, чтобы улучшить связь 12X ленты к бетонной поверхности не влияет на прочность значительно, но конечной отклонения луча B-3 составляет примерно 6,5% больше, чем у B-2. По сравнению с прочностью луча D, схем, основанных на 12X ленты увеличилось пучка сил между 46 и 79% (B-3 и B-1, соответственно), с сокращением конечного отклонения в диапазоне от 13 до 55% (B-1 и B-4, соответственно), а также
5. Установка углепластика пострадавших жесткости укрепления балок и это было подтверждено также трещины тенденции (др. Ceroni и др. 2004). При удвоении области углепластика, сила Луч С-2 составляет примерно 39% выше, чем у C-1; конечной прогибы были почти одинаковыми. По сравнению с луча D, укрепление углепластика позволило повышения силы в процентах в диапазоне от 95 до 173%; снижение конечной прогибов 45% была измерена как для C-1 и С-2.
Эффективность различных решений по укреплению можно оценить путем сравнения изгиб с близкими
1. Склоны прогиба от нагрузки Кривые Балки-1, B-1, B-2, B-3 и C-1, характеризуется Лента 3x2, пропитанной эпоксидной смолы (A-1), является более эффективным в отсрочке первого крекинга по сравнению с углепластика ламината (C-1). Лента 12X, пропитанной эпоксидной (Beam B-1) или с помощью цементных раствора (B-2 и B-3), не увеличивает нагрузку крекинга unstrengthened луча D. нагрузки отклонения между ветвями первых трещин и стали податливость Балки A-1 и С-1 практически идентичны; сравнения подчеркивается, что оба были жестче, чем B-1, B-2 и B-3. Было также отмечено, что балки-1 и С-1 обеспечили почти равные средней ширины трещины и в большей степени способны уменьшить трещины шириной, чем другие три эквивалентных лучей (Ceroni и др.. 2004). Поддавшись на стальной прокат для пучков-1, B-1, B-2 и B-3 произошло при аналогичных нагрузках и прогибов (табл. 1). Выход нагрузки пучка C-1 составляет примерно 29% выше, и соответствует аналогичным отклонения.
Филиалы нагрузка-смещение кривых после стали приносит приблизительно параллельны, за исключением луча C-1, который был жестче. Если пропитанной эпоксидной смолой, 12X ленты позволил луч B-1 для достижения конечной отклонения приблизительно 18% больше, чем A-1, хотя оба представили же силы. Когда она была пропитана раствором цементные (Beam B-2) или в конечном итоге прибил (Beam B-3), такая лента условии прочности и прогиба около 16 и 23% меньше, чем те, которые достигнуты Луч-1. Выше жесткость углепластика ламината по сравнению с SRP ламинат (в результате чего postyield склоне C-1 круче, чем у A-1, как показано на рис. 6 и 8) позволило Луч С-1 для достижения предела прочности примерно 12% больше, чем A-1, хотя его конечной отклонения на 26% меньше;.
2. Сравнивая склонах прогиба от нагрузки кривые балки-2, A-3, B-4 и С-2 (характеризуется и A-3) была очень эффективной в отсрочке первого крекинга; укрепление углепластика имел некоторое влияние на начало растрескивания (C-2), которая не зависит от установки ленты 12X пропитанных раствором цементных и стал на якорь с помощью гвоздей (B- 4) (табл. 1). Склоны филиалов между первым трещин и стали уступая выделить влияние жесткости, что было максимальным за Балки-2 и С-2, была ниже Луч-3, было незначительным и в случае пучка B-4. Такая тенденция подтверждается также сравнение с точки зрения пропускной способности внешних связан с тем чтобы сократить трещины шириной (Ceroni и др.. 2004). Уступая в стальной прокат для пучков-2, С-3 и B-4 произошли при аналогичных нагрузках и прогибов (табл. 1). Податливость Луч С-2 произошло при нагрузке и отклонение примерно 41 и 15% выше, чем эти три других пучков, соответственно.
Филиалы нагрузка-смещение кривых после стали приносит приблизительно параллельных пучков для A-2, С-3 и B-4. Луч С-2 предусматривает жесткие тенденции, которые могут быть частично связано с небольшой разницей в Нижняя связи исполнении цементная затирка пострадавших прочность пучка B-4, которая была 71 и 86%, что пучков-2 и А-3 связан с эпоксидной смолой, соответственно. Ее конечная отклонение составило 65 и 85%, что в С-2 и A-3, соответственно. Влияние концентрации напряжений, которые ограничивали максимальную производительность из-3 (два слоев) по сравнению с А-2 (один слой) мы уже обсуждали. Луч С-2 при условии силы 11% выше, чем A-2 с конечной отклонением 23% меньше. Балки-2 и С-2 выставлены прочности порядка 82 и 91%, что пучка U, даже если их Эти данные имеют особое значение, если учесть, что для A-2 и С-2, полная емкость сечение не используются из-за нарушение сцепления от внешних связанных арматурой.
ВЫВОДЫ
В работе представлены экспериментальные исследования, направленные на оценку потенциала SRP, чтобы обеспечить укрепление системы альтернативных традиционных методов и FRP ламинатов. SRP-решений на базе использованием усовершенствованных традиционных материалов (стали и цементный раствор). Это может быть преимущество перед FRP и преодолеть проблемные области, такие, как высокая стоимость компонентов (волокон и эпоксидной матрицы), огнестойкость, низкий уровень доверия и опыт работы с нетрадиционными материалами, и несовместимость с механическими креплениями из-за концентрации напряжений.
Экспериментальные испытания были проведены для оценки структурной эффективности СРП и оценить влияние по сравнению с эпоксидной цементная матрица, возможность использования гвоздей якоря, чтобы улучшить связь стальные ленты пропитанные раствором цементной также проверяется. Выполнение семь SRP-армированные пучков по сравнению с unstrengthened и FRP армированные балки. Такой предварительный анализ результатов испытаний подчеркнул, что:
1. Прочность увеличивается предоставляемый SRP связанных с цементной затирки были меньше, чем полученные с помощью эпоксидной смолой. Углепластика более эффективно, чем эпоксидные связями SRP с точки зрения прочности; тенденция была обращена в плане конечной отклонений. По сравнению с unstrengthened пучка, SRP позволило достижения прочность увеличивается в диапазоне от 46 до 145%, а сокращение конечных прогибах варьировались от 13 до 55%. Сравнение между балками с аналогичными отношение подчеркивается, что укрепление связей эпоксидных SRP ленты при условии прочности примерно на 10% меньше, чем углепластика с прогибов примерно на 24% больше;
2. Эпоксидной смолы более эффективно, чем цементный раствор в привлечении бетонному основанию. Независимо от типа матрицы (эпоксидной смолы или цементные), поведение эквивалентных (то же касается внешней подкрепление) SRPstrengthened пучков аналогичные до податливости внутреннего стали. На конечной, эпоксидных SRP прочности и прогиба в середине пролета примерно 23 и 53% больше, чем тех, которые соответствуют SRP пропитанных раствором цементная;
3. Ноготь якоря не повысить производительность SRP пропитанная цементные швы. Отсутствие поперечных ссылку в стальной ленты не позволяют распространение локальной концентрации напряжений на якоре место, это определяется местными отказа подшипника гвоздей, которые не смогли улучшить связь и нарушение сцепления задержки лента;
4. 3x2 ленты пострадавших глобальной жесткости балок и укрепить этот эффект, зависит от ширины, а не на площади связан лентой. Различных макроструктуры сделал 12X лента не смогла представить никаких влияние жесткости. Такие тенденции были подтверждены зарегистрированных ширины трещин, которые шаг был очень похож на всех испытуемых балок, а также
5. Штаммы зарегистрированных в аварии на внешне связанных арматуры в регионе постоянного момент показали, что поверхностное вопросов и их влияние на отказов в основном зависит от матрицы (то есть, по сравнению с эпоксидной цементных), а не от типа волокна (сталь по сравнению с углеродом) . Штамм значения соответствуют когда эпоксидной был использован для связи 3x2 ленты (тип балки), 12X ленты (Beam B-1), и углепластика (тип C пучков). Средние значения примерно 0,010, 0,007 и 0,006 были найдены один, два и три слоя, соответственно. Когда СРП было соединено с цементных растворов (Балки B-2, B-3 и В-4), эти ценности порядка 0,006 и 0,005 на один и два слоя, соответственно. Эти тенденции подтверждают, что, когда цементный раствор был использован, нарушение сцепления произошло раньше по сравнению с эпоксидной смолой, как было отмечено на различных причастности к бетонному основанию, после аварии. Эти данные обеспечивают важную основу для расширения разработать критерии, разработанные для FRP ламинаты на случай ленты SRP связан ни с эпоксидной смолой или цементный раствор ..
Лаборатория результаты подтвердили эффективность SRP для изгибных укрепления членов RC. Хотя меньше, чем углепластика, прочность увеличивается предоставляемый SRP были значительными по сравнению с верхних пределов, что укрепление дизайн должен уважать в соответствии с МСА 440.2R-02 (ACI Комитет 440 2002) руководящих принципов. Эпоксидная связями SRP выступили лучше, чем FRP в плане предельный прогиб-это может быть очень важно, особенно для конструкций, требующих высокой емкости перемещения. Все, систем укрепления SRP-видимому, многообещающий метод, который может быть альтернативой FRP, когда прочность не является критическим требованием, хотя и необходимы дополнительные исследования по этому вопросу. Система может быть оптимизирована за счет улучшения связи цементного раствора и разработки эффективных механических креплений в состоянии предотвратить или отсрочить расслаивания. Экспериментальные результаты, представленные в документе, может стать первым шагом для развития код рекомендации по разработке изгибных укрепления структур RC использовании SRP ..
Авторы
Авторы хотели бы поблагодарить Hardwire ООО, Pocomoke City, штат Мэриленд; Mapei Spa, Милан, Италия, и Sika Italia, Милан, Италия, за предоставление стальные ленты, системы FRP и эпоксидной смолы / цементный раствор используется для связи SRP.
Ссылки
ACI Комитет 318, 2002, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-02) и Комментарии (318R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Милс, штат Мичиган, 443 с.
ACI Комитет 440, 2002, "Руководство по проектированию и строительству внешней системы таможенного FRP для укрепления бетонных конструкций (ACI 440-2R.02)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 45 с.
Bre -февраль, с. 36-46.
Ceroni, F.; Pecce, M.; PROTA, A.; и Манфреди, Г., 2004, "изгиб Укрепление RC пучков с использованием новейших материалов: крекинг поведение", Труды международной конференции композиты FRP Инженер-строитель (2004 CICE ), Р. Seracino, ред., с. 171-178.
Козенца, Э., Pecce, М., 2001 ", касательных и нормальных напряжений в связанных Взаимодействие структурных Systems," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 127, № 1, с. 84-88.
Фаннинг, PJ, и Келли, О., 2001, "Ultimate Ответ RC Балки укрепляясь углепластика Плиты," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 5, № 2, с. 122-127.
Hardwire ООО, 2002, "Что такое Hardwire," <a target="_blank" href="http://www.hardwirellc.com" <rel="nofollow"> www.hardwirellc.com />, Pocomoke City, штат Мэриленд
Хуан, X.; Бирман, V.; Нанни, A.; и Тунис, Г., 2004, "Свойства и потенциал для применения стали Железобетонная полимера (SRP) и стали Железобетонная Затирка (SRG) Композиционные материалы", композиты, часть B , т. 36, с. 73-82.
Mapei, 2000 ", мировым лидером в продукты для строительной промышленности," <a target="_blank" href="http://www.mapei.it" rel="nofollow"> http://www.mapei . это </ A>, Милан, Италия.
PROTA, A.; Manfredi, G.; Нанни, A.; Козенца, E.; и Pecce, М., 2004, "изгиб Укрепление RC пучков с использованием новейших материалов: Ultimate поведение", Труды международной конференции в FRP композиты Гражданское строительство (CICE 2004), Р. Seracino, ред., с. 163-170.
Шин, Y.-S., и Ли, К., 2003, "Поведение при изгибе железобетонных балок с Укрепление углеродного волокна армированной полимерной слоистый пластик при различных уровнях нагрузки устойчивости", ACI Структурные Journal, В. 100, № 2 , март-апрель, с. 231-239.
Sika, 2000 ", Sikadur 330 и Sika Топ 121", <a target="_blank" href="http://www.sikausa.com" <rel="nofollow"> www.sikausa.com />, Lyndhurst , Нью-Джерси
Tashito, H.; Таруи, T.; Сасаки, S.; Yoshie, A.; Нишида, S.; Ohashi, S.; Накамура, К. и Demachi, H., 1999, "Ultra High Предел прочности стального корда , "Ниппон стил" технический доклад № 80, Токио, Япония, с. 38-43.
Дэн, JG; Chen, JF; Смит, ST, и Лам, L., 2001, FRP Укрепление RC структуры, John Wiley
Андреа PROTA является доцент структурной инженерии в университете Неаполя Федерико II, Неаполь, Италия. Он получил степень магистра по гражданской инженерии в Университете Миссури-Ролла, Ролла, Миссури, и защитил докторскую диссертацию в несущие конструкции из Неаполитанского университета Федерико II. Его исследовательские интересы включают сейсмических поведения железобетонных и кирпичных строений, использование современных материалов для нового строительства и модернизация железобетонных и каменных конструкций с применением инновационных технологий.
Ка Юн Тан инженер-исследователь. Он получил степень магистра по гражданской инженерии в Университете Миссури-Ролла. Его исследовательские интересы включают инновационные материалы для укрепления инфраструктуры и развития полевые протоколы для применения передовых методов укрепления.
Антонио Нанни, ВВСКИ, является V
Marisa Pecce является профессором структурной инженерии в университете Sannio, Беневенто, Италия. Она является вице-президентом ACI Италия главы. Ее исследовательские интересы включают нелинейные и циклическое поведение железобетонных элементов, железобетонных композитных конструкций, железобетонных связи, высокопрочный бетон, композиционных материалов на строительство новых домов, а также модернизации существующих.
Гаэтано Manfredi является профессором структурной инженерии в университете Неаполя Федерико II. Его исследовательские интересы включают сейсмические инженерные и использования современных композиционных материалов в гражданских структурах.