Прочность неметаллических арматуры

Коррозии стальной арматуры в железобетонных оказалась тяжкий вред срок службы конструкций. Если Есть множество методов, которые были использованы для сведения к минимуму риска коррозии, использования неметаллических или армированных волокном полимера (FRP) укрепление устраняет их. В связи с тем, что укрепление FRP обладает различными свойствами, чем сталь, армированные структур с подкреплением FRP ведут себя по-разному. Таким образом, многие конструкции уравнений для стальных железобетонных конструкций, не применимы для использования с подкреплением FRP. Связь поведение FRP железобетонных представляет особый интерес и является предметом данного исследования. Три серии испытаний пучка соединения были выполнены на образцах, армированного сталью, стеклом FRP (GFRP) и арамидных FRP (AFRP). Результаты испытаний по сравнению с оценить влияние укрепления типа, развитие длину и укрепления пробелы. Кроме того, результаты тестов по сравнению с нынешней выражения, разработанным комитетов МСА 318 и 440 для оценки их применимости.

Ключевые слова: арамидных; прочности; ширины трещин, развитие длины армированных волокном полимеры, железобетонные; сращивание длины.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Железобетонные попала влага подвержен коррозии арматуры. Эта проблема усугубляется, когда структура подвергается солей, таких, как в случае морской среды, гаражи, а также мост палубы. Разнообразные методы для снижения риска коррозии арматуры в железобетонных были использованы в том числе снижение проницаемости бетона, увеличения бетона, гидроизоляция бетона, а также покрытия арматуры. Во многих случаях несколько систем защиты используются. Несмотря на это, ни один из этих методов оказались служить в качестве долгосрочных решений.

Использование неметаллических укрепление приобретает значительное количество внимания со стороны инженерно-строительных сообществ. Армированных волокном полимера (FRP) укрепление по своей природе коррозии, что приводит к ее использования в агрессивных средах. Кроме того, FRP подкрепление может быть использован, где магнитное транспарентность является желательным. Эти преимущества привели к быстрому росту объема материалов, которые разработаны и включены в структуры.

Поведение FRP бары, однако, отличается от положения арматуры и очень сильно зависит от типа волокна. FRP арматуры линейной упругой до отказа, и его модуль упругости, как правило, ниже, чем у стали. Например, бары армированные стекла FRP (GFRP) имеют модуль упругости 20 до 25% стали. Характеристики баров также различаются от производителя к производителю, особенно с точки зрения текстуры поверхности или деформации. Именно из-за этих различий, что дизайн FRP железобетонных следует подходить с осторожностью. Большинство выражений дизайн для железобетона на основе лабораторных испытаний с использованием стальной арматуры. Естественно, что дизайн FRP железобетонных следует использовать уравнения, которые отражают тестовых данных для образцов FRPreinforced.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью настоящего исследования было изучение связи исполнении FRP усиленный членов. Принимая во внимание ограниченные данные испытания существуют для FRP подкрепления, большинство из них тесты были проведены с использованием вывода образцов. Как отметил Комитет ACI 408 (2003), результаты вывода тест не рекомендуется для определения длины развития. Таким образом, важно разработать тестовые данные для армирования FRP на основе тестов, которые предоставляют более реалистичные меры прочности, что это надежный метод может быть разработан для развития и укрепления сращивания FRP.

ОБРАЗЕЦ ДИЗАЙН

Три серии балок были протестированы для оценки прочности подкрепления FRP. Два типа штрих-стекла и один тип арамидных бар были исследованы. Каждая серия состояла из четырех пучков, один экземпляр для каждого из трех типов укрепления FRP и один экземпляр армированных стальными обеспечить относительное сравнение. В дополнение к оценке производительности связи, как трещины и отклонения поведения были исследованы.

Испытания Луч соединения были выбраны в качестве тест метод является основой для текущего положения дизайн для развития стальной арматуры. Образцы впоследствии были сконструированы таким образом, что на той же установке тест может быть использован по всей экспериментальной программы (Мосли 2000). Конфигурации нагрузки точек и опорных пунктов были организованы для создания постоянной регионе момент во всем регионе соединение (рис. 1). Чтобы обеспечить легкость и безопасность при маркировки и учета трещин, укрепление был помещен в верхней части образцов, которые были загружены на концах и поддерживается на реакцию слово на четверть пункта. Длина образцов контролировался шаг вставки с резьбой (6 футов [1,8 м]), расположенных в реакции этаже Kettelhut зданий и сооружений лаборатории. Таким образом, резьбовые стержни используются для поддержки загрузки пучка находились 12 футов (3,7 м) друг от друга. Для размещения загрузки голову, 8-1/4 дюйма дополнительных (+210 мм) был добавлен в каждом конце таким образом, общая длина лучей 13 м, 4-1/2 дюйма

(4,1 м). Размеры образца приведены на рис. 1 ..

Чтобы прочности сравнения отдельных испытаний, важно, чтобы стальной арматуры находившиеся в упругой области. Образцы каждой серии были разработаны соответственно. Образцы были усилены за негативное момент с тремя продольными № 5 (16 мм), бары в верхней части образца и были коленях сращиваются в центре постоянного регионе момент. I серии образцов было 18 дюймов (457 мм), длина соединения, в то время как серия II и III было 12 дюймов (305 мм) длина соединения. 18 дюймов (457 мм), длина была выбрана в качестве максимального для предотвращения податливость стальной арматуры, а 12 дюймов (305 мм), практические нижний предел, который позволил оценки влияния длины соединения. Две конфигурации бар расстояние, были отобраны для экспериментальной программы. Серия I и II образцы были разработаны с четкой расстояние между прутьями в зоне соединения равна 1 дюйма (25 мм) и боковой крышки равна 1-1/2 дюйма (38 мм). Это означает минимальное свободное расстояние баров и минимальным покрытием для железобетонных как это предусмотрено в ACI 318-08 (ACI Комитет 318 2008).

Серия III образцы имели центра к центру бар шагом 6 дюймов (+152 мм) и боковой крышки от 2-3/8 дюйма (60 мм). Это покрытие соответствует половине расстояния ясно бар и был выбран для представления членов с постоянным шагом бар 6 дюймов (152 мм). Все три серии были верхнюю крышку 1-1/2 дюйма (38 мм), как показано на рис. 2 ..

В I серии и II, стороны расщепления считался вероятных отказов как среднее расстояние между четкие и ясные крышку (1-1/4 дюйма [32 мм]) был меньше, чем верхняя крышка (1-1/2 дюйм [38 мм]). Отказов серии III, как ожидается, переход от боковой крышки расщепления верхней крышки расщепления верхняя крышка меньшей размерности. Образцы всех трех серий были глубиной 16 дюйма (406 мм) и более чем 12 дюйма (305 мм) конкретные литые ниже подкрепления. Таким образом, усиление была задумана как в верхнем положении обеспечить приведение к нижней границе результатов.

Сдвига охватывает пучков были усилены с закрытыми стремена, изготовленных из № 3 (10 мм), стальной прокат на 6 дюймов (152 мм) по центру, чтобы предотвратить разрушение при сдвиге в этом регионе. Поперечной арматуры при условии достаточно сдвига потенциала для обеспечения уступая стали образца в случае отказа соединения не происходит. Нет поперечной арматуры, был представлен в постоянный момент регионе, поскольку он хотел проверить соединения без присутствия поперечной арматуры, а поперечной арматуры повысит прочность достигнутых соединение (Orangun 1977, ACI Комитет 408 2003). Опять же, тесты были предназначены для производства нижняя граница прочности. Две стальные № 3 (10 мм), бары были представлены в нижней части пучка обеспечить стремена в клетке строительства и обеспечить растяжение арматуры для целей обработки после аварии.

Резюме подробности каждой серии представлены в таблице 1. Образцов определены первые типом испытанию (облигаций), то по типу укрепления материалов, используемых в образец (сталь, стекло 1, 2 стекла, арамид), и, наконец, серийный номер.

СТРОИТЕЛЬСТВО

Образцов в каждой серии было подано одновременно из одной партии бетона. Конкретные был помещен в два лифтов и подъемников сводный между использованием внутренних вибраторов. Испытание баллонов и изгиба пучков было подано одновременно с помощью одной партии бетона. После окончательного набора, балок и испытанию баллонов были покрыты мокрой мешковиной и пластика для предотвращения потери влаги. Пучков влажной сушки в течение 4 дней, а затем был лишен опалубки. Цилиндры неформовых в то же время лучи были исключены из формы.

МАТЕРИАЛЫ

Стальной арматуры

Все арматурной стали использоваться был Grade 60 (420 МПа) в соответствии с ASTM А615. № 5 (16 мм), бары были заказаны одной плавки стали обеспечить последовательное сильные урожая. Напряженность испытаний (ASTM A370) трех купонов показали, что средний текучести 76 KSI (524 МПа) (табл. 2). Укрепление использоваться для сжатия (внизу) укрепление и стремена был № 3 (10 мм) Grade 60 (420 МПа), бары.

FRP укрепление

GFRP арматуры были получены от двух разных поставщиков, в то время как AFRP арматуры были получены только от одного поставщика. Усиление от каждого поставщика была получена из той же партии, производства и № 5 (16 мм) по размеру. Испытания на растяжение на три представителя купонов каждого арматурного проката типа проводились и средние результаты приведены в таблице 2. Следует отметить, что модуль упругости, представляющих первостепенный интерес как напряжения, с которыми сталкиваются соединения испытаний образцов не подходил предела прочности стержней FRP. Бары исследованы в этом исследовании, представлены на рис. 3. Как видно, текстура поверхности заготовки / деформации меняется в зависимости от типа бар.

Бетон

Местных конкретных поставщик освободил всех конкретных используемых в экспериментальной программе. Одной партии бетона для всех образцов в данной серии, а партии веса для каждой серии представлены в таблице 3. Вода добавляется в смесь перед размещением скорректировать падение входит в количествах, перечисленные в ней. Крупного заполнителя был максимальный размер 3 / 4 дюйма (19 мм), во всех сериях. Необходимо отметить, что смесь дизайна серии II не содержат летучей золы из-за ошибки в пакетировании. Хотя это привело к снижению прочности бетона, общее изменение структурного поведения не ожидал.

Спад у всех образцов была сохранена между 5 и 6 дюймов (127 и 152 мм). Прочность на сжатие образцов контролировалась путем тестирования 6 х 12 дюймов (152 х 305 мм) цилиндров на 7, 14, 21 и 28 дней, а также в дни испытаний. Кроме того, раскол цилиндра (6 х 12 дюймов [152 х 305 мм]) и изгибе пучка (6 х 6 х 18 дюймов [152 х 152 х 457 мм]) Испытания проводились в те дни, что образцы были протестированы. Таблица 4 показывает среднюю прочность на сжатие е ^ с ^ к югу, средний раскол цилиндра прочности е ^ ^ к югу т, а средняя модуля прочность на разрыв е ^ г ^ к югу. При изгибе пучков, не были проверены в день тестирования образцов B-G1-2 и B-G2-3 из-за близости предыдущих или последующих тестов.

TEST SETUP И ПОРЯДОК

Тестовой системе был разработан для погрузки на концах образцов с гидравлическим баранов (рис. 4). Бараны были обеспечены к погрузке пучков с помощью резьбовых шпилек и гаек. Баранов реагировали на сталь транспортировочное пучков, которые были прикреплены к полу с помощью реакции резьбой и пучка с помощью опорной плиты. На опорах, нагрузка передается через стальной стержень и опорная плита, которая была hydrostoned к пучку. Такая конфигурация была выбрана для имитации пин-ролика системы поддержки.

Датчики используются для мониторинга приложения нагрузки в ходе испытаний. Отклонения были измерены в нескольких точках по длине образца помощью линейной переменной дифференциальных трансформаторов (LVDTs), которые были установлены на пучок. Все тесты включены отклонение показаний на каждом конце образца (нагрузка точек), опорных пунктов, и в середине пучка. LVDTs находится в опорные пункты, были использованы для выявления поддержки поселений. Кроме того, тензодатчики были прикреплены к укреплению на концах и по длине соединения.

Нагрузка была применена на 1 кип (4,5 кН) промежутки времени. Нагрузки, отклонения и деформации показания были записаны непрерывно в течение испытания. После первого изгиба трещины, трещины были отмечены и трещины шириной записывались с помощью компаратора трещины на каждом этапе нагрузки, пока он был признан небезопасным из-за неминуемого провала пучка. В некоторых случаях нагрузка на мгновение остановился и ширины трещин были записаны между нагрузкой этапов.

Работа конструкции

Для данной серии, каждого образца трещинами примерно в то же время нагрузка выставке примерно такой же жесткости до растрескивания нагрузки. Первое место трещины в постоянном регионе момент образцы, как правило, либо по поддержке или в конце соединения регионе. Как увеличить нагрузку, дополнительные изгиб трещины произошло в постоянном регионе момент, и изгиб трещины начал формироваться в сдвиговых службы.

Было отмечено, что трещины в FRP армированных образцов распространяются вглубь разделе, чем товарищ стали образцом для равных уровней напряжения арматуры. Такое поведение согласуется с предсказанным с трещинами разделе анализа. Как модуль упругости на изгиб усиление уменьшается, нейтральной оси глубина уменьшается. Было также отмечено, что трещина шириной в FRP армированных образцов в несколько раз больше, чем в образце спутником стали.

FRP армированных образцов выставлены обширные ветвления основной изгиб трещин вблизи уровня усиления по сравнению со сталью образцов. Рисунок 5 показывает постоянное регионе момент Образцы BS-1 и B-G2-1. Хотя усиление в стальном образце (BS-1) была на более высоком продольных напряжений, треск не ответвляются от основного изгиба трещин, как можно было бы дать образец стекла (B-G2-1).

Все образцы в экспериментальной программе было подано расщепления режим соединения регионе. Образцов не удалось коротко: первый и второй серии образцов удалось бок расщепления, в то время как третий ряд с более широким бар расстояние, не из-за расщепления лицо. Поскольку гидравлические баранов были использованы для погрузки, груз был частично удален в связи с началом провала. Тот факт, что образцы, когда началось покрытие соединения регионе взорвали помимо из-за чрезмерного радиального напряжения новоприбывших бетона усиления.

Сращивание регионах образцы были исследованы сразу после аварии. Неспособность стороны расщепления режиме первой и второй серии на рис. 6 наряду с неспособностью лица расщепления режим третьей серии. Покрытия для каждой серии была удалена как можно вручную (если сила провал не снял), и конкретные фрагменты заново, как показано на рис. 7. Заново покрытия был использован для определения точного местонахождения бар. И собрал покрова и усиление в зоне соединения были тщательно проанализированы, чтобы определить, какие локализованные дробления произошли в бетон вокруг усиление деформации или, в случае усиления FRP, есть ли повреждения поверхности деформаций. Другие исследователи в выводе испытаний сообщения о том, FRP деформации и / или измельчения бетона (Малвар 1995, и др. Pecce. 2001, Achillides и Pilakoutas 2004). Отсутствие такого повреждения или деформации конкретные измельчения наблюдалось в данном исследовании ..

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Максимальная нагрузка и соответствующее напряжение усиление достигается при каждом испытании образцов приведены в таблице 5. Об укреплении подчеркивает были рассчитаны на основе анализа разделе трещины при максимальной нагрузке. Hognestad конкретные отношения напряженно-деформированного (Hognestad и др.. 1955) был использован при расчете усиление стресса для учета нелинейного поведения бетона при высоких уровнях стресса. Все расчеты были основаны на дизайн crosssectional размеров.

В общем, рассчитанные глубину нейтральной оси от трещины разделе анализа хорошо согласуются с наблюдаемой глубина трещины поддержки применимости для анализа FRP усиленный членов. Кроме того, подчеркивает измеряется от датчиков деформации, которые были установлены в конце зоны соединения, как правило, в согласии с расчетными значениями. Важно отметить, что усиление напряжения в образцы BS-1 и БС-3 не дали в соответствии с расчетами (Г югу у = 76 KSI [524 МПа]) и как видно из прогиба от нагрузки ответ (рис. . 8).

Прочность сцепления

Прочности для образцов каждой серии также представлены в Таблице 5. Сильные были определены путем расчета средней равномерного напряженного состояния связей, действующих вдоль соединения длины. Номинальный диаметр бар и дизайна размеры были использованы во всех расчетах. Залогу показали представляет собой отношение напряжений сцепления (или бар напряжения) для образца в связи стресса стали образцом в этой серии. Серия I и II FRP образцов достигается напряжение связи примерно 1 / 2, которые стали образцов. В более широком бар расстояния (серии III), FRP образцов достигнут примерно 2 / 3 от стресса связи стали образца. Напряжение связи достигнут, как представляется, связаны с модулем упругости армирующих материалов, как сталь образцы имели высокие прочность и модуль упругости, после чего образцы AFRP и, наконец, GFRP образцов.

Луч жесткости

Как уже упоминалось, все образцы в каждой серии трещины примерно той же нагрузке. Анализ нагрузки и прогиба кривых (рис. 8) каждой серии показано, что особи в каждой серии было примерно такое же жесткость до растрескивания. Нагрузка-смещение кривых показали сюжет средней нагрузкой на каждом конце по сравнению с средним прогиба в точках нагрузки с поправкой на поддержку урегулирования. После трещин, жесткости образцов изменения очевидным изменением наклона, а усиление должны противостоять растяжения, что встретило сопротивление в первую очередь бетона. Модуль упругости (жесткости) подкрепления становится определяющим параметром, определяющим жесткость пучка образцов, так как трещины момент инерции FRP армированных образцов составляет примерно 20 к 30%, что стало образцов. Пилообразной структура нагрузки и прогиба кривых после первоначального растрескивания отражает тот факт, что тесты были существенно отклонение контролем. В случаях, когда кривые кажется разрывными новые трещин, образовавшихся в образцах или старые трещины распространяются в глубь разделе ..

Crack ширины

Усиление стресса была построена по сравнению средняя ширина трещины оценить влияние укрепления типа на трещины (рис. 9). Усиление стресса был рассчитан на основе трещины разделе анализа и переписывался с приложенной нагрузки в момент трещина шириной были измерены. Все расчеты были основаны на дизайн размеры поперечного сечения и кривая Hognestad растяжения. Трещины, которые имели место за поддержку, сращивание региона, а на концах соединения зоны не были включены в среднем. Трещины на поддержку и в конце соединения зоны произошло в результате конфигурации испытательной установки и, следовательно, не представляют собой случайное распределение трещин. Более того, трещины, которые произошли в зоне соединения были сдерживается двойного усиления приводит к значительно сократить ширину трещины. Кривые трещины прекратить до образца неудачи, когда она была признана небезопасной взять показания в связи с аварийным образцов.

Как показано на рис. 9, кривые для образцов стали, по сравнению с образцами FRP, удивительно другое. На данном уровне напряжения, средняя ширина трещины в стальных образцов в несколько раз меньше, чем FRP армированных образцов в пределах одной серии. Средняя трещины соотношения были вычислены по всему спектру напряжений для каждой серии и представлены в таблице 6. Во-первых, следует отметить, что отношения больше, чем модульный коэффициент, указав, что дополнительные скольжения, с которыми сталкивается FRP укрепление по отношению к стали. Во-вторых, значительные различия в среднем соотношение было отмечено, по каждой серии. Это различие можно объяснить разброс присущие трещины шириной. Наконец, FRP образцов в каждой серии достигнута средняя ширина трещины, которые превысили 0,016 дюйма (0,41 мм) (типичные предельные значения на основе эстетики [ACI Комитет 318 2008, Оестерл 1997]) при относительно низких уровнях напряжения (около 20 KSI [138 МПа ]) указывает на важность рассмотрения вопроса о трещины управления FRP-железобетонных конструкций ..

Основываясь на этих данных, трудно делать какие-либо обобщения относительно исполнения одного типа арматурных FRP по сравнению с другим. В первой серии образцов AFRP достигли меньшего средняя ширина трещины в данный стресс, по сравнению с двумя экземплярами GFRP. В третьей серии, однако, стекло 1 образец достигнуто меньше, чем ширина трещины арамидных образца. Одна из тенденций, это было очевидно было сходство склона для образцов, FRP. В каждой серии FRP образцов в среднем ширина трещин увеличивается с уровнем напряжения примерно с одинаковой скоростью. Хотя схема деформации по каждому виду усиление FRP была другой, растрескивание поведение было совершенно одинакова для всех типов бар.

АНАЛИЗ ДАННЫХ

Сильные связи, разработанные в испытаниях были проанализированы с целью оценки влияния данных переменных испытания.

Соединение длины

Сравнивая результаты серии I и II, можно было оценить влияние увеличения длины соединения как для стали и FRP укрепление потому геометрических переменных постоянными. Относительное увеличение прочности была вычислена как

...

и приведены в табл 7. Прочности бетона на сжатие нормализовалась, поскольку конкретные прочность на сжатие серии II был ниже, чем серии I. корню четвертой степени был выбран для нормализации, как и предыдущие исследования (Canbay и Frosch 2005, ACI Комитет 408 2003) показал, что влияние на сжатие силы на прочность лучше всего представлены на четвертом корень. Как видно, за счет увеличения длины соединения от 12 до 18 дюймов (305 на 457 мм), прочность соединения была увеличена примерно на 22%. Рост был единообразным для стали, стекла 1 и арамидных образцов о том, что относительное увеличение силы не зависит от армирующего материала. Для стекла 2 образца, однако, по сути, не увеличение прочности не наблюдалось. На основании анализа результатов испытаний арматуры (Canbay и Frosch 2005), действие сращивание длины было показано, что связано с квадратному корню из длины соединения. Для 50%-ное увеличение длины соединения, 22%-ное увеличение прочности и ожидалось, которая хорошо согласуется с результатами испытаний, в настоящем докладе.

Таким образом, эффект от соединения длины, как представляется, зависит от жесткости бар. Дополнительные испытания, однако, рекомендуется, чтобы оценить эффект больше длины соединения для армирования FRP для подтверждения если отсутствие увеличения силы для соединения стекла 2 была вызвана присущие разброса или физическое явление ..

Бар интервал

Сравнивая результаты серии II и III, можно было оценить влияние увеличения бар расстояние для производства стали и FRP подкрепления. Относительное увеличение прочности была вычислена как

...

и приведены в табл 7. При увеличении расстояния между бар, режим отказа изменилось со стороны расщепления к лицу раскола и привела к увеличению прочности. Как видно, 24%-ное увеличение прочности было отмечено стали образца. Для FRP армированных образцов, однако, рост составил около 50%. Таким образом, существенное различие в поведении было отмечено, стали и FRP подкрепление с учетом эффекта усиления интервал о том, что бар расстояние оказывает большее влияние на укрепление FRP. Механизмов, ответственных за такое поведение в настоящее время не понимал и заслуживает дальнейшего изучения.

Усиление жесткости

Как упоминалось ранее, прочность, как представляется, связаны с жесткости подкрепления. В данной серии, относительная прочность уменьшается жесткость стержня уменьшается (табл. 5). Относительный показатель, однако, меняется в зависимости от серии испытаний. Например, в то время как отношения были достаточно последовательны для серий I и II, соотношение увеличилось в серии III для больших расстояний бар. Следует учесть, однако, что влияние бар расстояние было показано, что приблизительно на 26% больше для укрепления FRP по сравнению со стальной арматурой. Принимая это во внимание эффект, относительная отношения были пересчитаны и приведены в таблице 7. Как видно, относительное соотношение сил практически совпадают по каждой серии и четко указать связь между жесткостью бар и прочности. Связи усиления напряжения и бар жесткости позволяет предположить, что единый метод, независимо от типа подкрепление может быть разработана для расчета прочности связи ..

ДИЗАЙН ПРОЦЕДУРЫ

Дизайн выражения для развития армирования, исходя из оценки экспериментальных результатов теста. Например, выражение развития длиной в ACI 318-08 (ACI Комитет 318 2008) (уравнение (1)) на основе исследования др. Orangun и др. (1977), в котором оценивались результаты тестов из стальных армированных образцов. Потому что испытания, считается в этом исследовании были из стальных армированных образцов, выражение развития длиной в МСА 318 предназначен для стальной арматуры и не обязательно применимо для альтернативных армирующих материалов.

... (1)

где крышку в центре бара или 1 / 2 центра к центру расстояние между баров разрабатываются дюйма и К ^ ^ к югу tr поперечный индекс подкрепления.

Для FRP усиленный членов, разработка процедуры были развивается как более тестовых данных становится доступной (ACI Комитет 440 2000, 2006). Выражение, рекомендованных Комитетом ACI 440 (2006) для напряжений развертывающихся бар FRP укрепление FFE (уравнение (2)) основан на работе Wambeke и щит (2006), которая использовалась в аналогичных методологии, как это предусмотрено Orangun и др. . (1977) для оценки имеющихся данных по FRP армированных образцов.

... (2)

где стержней развивается, дюйм

Чтобы обеспечить понимание в отношении деятельности как МСА 318 и МСА 440 выражений дизайн, усиление напряжения были рассчитаны для образцов, испытанных в ней, и представлены в таблице 8 и рис. 10. Для ACI 318 выражение, укрепление размерный фактор Следует отметить, что в то время как ACI 318 рекомендует верхней фактора 1,3 бар Представлены результаты, так и без верхней фактором бар.

В то время как ACI 318 и 440 выражений результате в различных расчета напряжений, результаты для всех образцов в данной серии то же самое. ACI +318 выражения базируется на стальной арматуры, а ACI +440 выражения основывается главным образом на стекло подкрепления. Следовательно, выражения не учитывают изменения материала. Интересно, что фактор безопасности ACI +318 выражение на каждом тесте серии (Рис. 10). Например, фактор безопасности для армированного образца уменьшается от 2,09 до 1,57, как сращивание длина увеличилась с 12 до 18 дюймов (305 на 457 мм), что отражает тот факт, что выражение линейной с точки зрения развития длины , тогда как результаты тестов показывают, что сила развивается с квадратного корня развития длины.

В то время как ACI 440 выражение обеспечивает повышение коэффициента безопасности для серии III, снижение коэффициента запаса отличается серии I и II. Кроме того, если верхний бар фактор не рассматривается, unconservative результатов не наблюдается. Даже тогда, когда верхний бар фактор включен, unconservative результат известен образца B-G2-1. Важно отметить, что в верхней строке коэффициент 1,5 рекомендовал комитет МСА 440 был основан отчасти на этом множестве экспериментальных данных (ACI Комитет 440 2006). Ввиду важности этого фактора в обеспечении стабильные результаты, дополнительные исследования необходимы, чтобы подтвердить использование этого фактора и обеспечить улучшение связи между поведением нижней и верхней литой FRP подкрепления.

РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ

В центре внимания этой экспериментальной программы было изучение связи исполнении FRP из железобетона. Три серии испытаний пучка соединения были выполнены на образцах, армированных стальной, AFRP, и два типа GFRP. В первые два ряда, развитие длина варьировалась, а сечение неизменными. Минимальное расстояние бар и покрытия на основе размеров ACI 318-08 было. Третья серия образцов имеет более широкий интервал бар с одинаковой длиной развития, как это предусмотрено во второй серии. На основании сравнения результатов, эффект усиления типа, развитие длину и бар интервал может быть оценена.

Увеличение прогибы и трещины шириной наблюдались в FRP армированных образцов во время испытаний вследствие снижения модуля упругости. Изгиб трещины FRP армированных образцов распространяются в глубь образцов по сравнению с аналогичным образца стали при данном напряжении. Глубина трещины хорошо согласуются с расчетными расположение нейтральной оси. FRP армированных образцов выставлена обширная разветвления изгиб трещины, чего не наблюдалось в сопоставимых образцов стали.

Все образцы не удалось по расщеплению бетона в регионе соединения. FRP армированных образцов не удалось по более низкой, чем стресс армированного образцов. Стальных образцов достигли высоких напряжений сцепления, а затем AFRP и, наконец, GFRP. В этой экспериментальной программы, осмотр образцов после аварии указано, что деформация укрепления не были повреждены и не было дробление конкретные между последовательными деформаций.

На основании результатов тестирования, можно сделать следующие выводы сделал:

1. Прочность связана с модулем упругости арматуры. Как модуль упругости усиление увеличивается, прочность увеличивается предположил, что возможно разработать единый подход к проектированию для развития подкрепление, независимо от армирующего материала;

2. Прочность ФРП арматуры значительно ниже, чем у стальной арматуры. По той же длины развития и бар размер GFRP и AFRP баров достичь примерно 50% от стресса, разработанной стальной арматуры. Бар расстояния больше, чем минимальная может увеличить этот процент;

3. Влияние соединения длину бар силы носит нелинейный характер. Результаты тестирования стали и FRP бары поддержки, прочность пропорциональна квадратному корню из длины развития. Поскольку нынешняя ACI +318 и МСА 440.1R выражения дизайна рассматривать только линейную зависимость, коэффициент безопасности переменной для разных длин развития и может привести к unconservative результаты, особенно в развитии длина увеличивается;

4. В то время было известно, что увеличение расстояния бар обеспечивает положительное влияние на прочность, было установлено, что бар расстояние будет более выгоден для армирования FRP по отношению к стали. 25%-ное увеличение эффекта было отмечено 6 дюймов (152 мм) центра к центру бар расстояния. Этот эффект представляет особый интерес, поскольку FRP укрепление часто используется в стены и плиты более широкого применения, где расстояния встречаются наиболее часто, и заслуживает дальнейшего изучения, и

5. Деформации / текстуры поверхности укрепление FRP испытания в этом исследовании не оказывает существенного влияния прочность или трещины шириной. В то время как три существенно различных способов обработки поверхности были расследованы, прочность и трещины результаты были близки и указывают, что для нижней осевой жесткости присущие FRP арматуры, типа деформации / обработка поверхности не играет существенной роли. Этот результат отличается от наблюдаемого в выводе испытаний и указывает на важность использования соединения тесты для оценки развития длины. Кроме того, это открытие позволяет предположить, что общая методика расчета могут быть предусмотрены различные типы бар. Следует предостеречь, что эти результаты не означают, что деформация бар или текстуры поверхности не требуется. Дальнейшая проверка необходима, чтобы полностью понять влияние этой переменной.

Авторы

Это исследование было проведено в Karl H. Kettelhut зданий и сооружений лаборатории в Университете Пердью, Уэст-Лафайет, и стала возможной при финансовой поддержке Индиана Департамента транспорта США (INDOT) и Федеральной дорожной администрации (ФДА) в рамках Совместной Транспорт Программа исследований (JTRP), проект № SPR-2325. Их поддержка является благодарностью. Благодаря распространяется на братьев Хьюз инк, Маршалловы промышленности композиты Инк и Teijin для обеспечения укрепления FRP использовать в этом проекте. Авторы также хотели бы поблагодарить К. Дурбин, Р. Радабо, Е. Томпош за их помощь в ходе экспериментального этапа этого проекта.

Ссылки

Achillides, З. и Pilakoutas, К., 2004, "Пулаут Бонд поведения армированных волокном полимерные бары под прямым Пулаут Условия," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 8, № 2, апрель, с. 173 -181.

ACI Комитет 318, 2008, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-08) и Комментарии" Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 465 с.

ACI Комитет 408, 2003, "Бонд и развитию прямых арматуры при растяжении (ACI 408R-03)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 49 с.

ACI Комитет 440, 2001, "Руководство по проектированию и строительству Железобетона Усиленный FRP бары (ACI 440.1R-01)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 41 с.

ACI Комитет 440, 2006, "Руководство по проектированию и строительству Железобетона Усиленный FRP бары (ACI 440.1R-06)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 44 с.

Canbay Э., Frosch, RJ, 2005, "Бонд прочность Lap-сплайсинга бары," Структурные ACI Journal, В. 102, № 4, июль-август, с. 605-614.

Hognestad, E.; Хэнсон, NW, и Мак-Генри Д., 1955, "Бетон распределения напряжений в Ultimate Дизайн Сила, ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 52, № 12, декабрь, с. 475-479.

Малвар, J., 1995, "Прочность и Бонд свойства GFRP арматуру", ACI журнал Материалы, В. 92, № 3, май-июнь, с. 276-285.

Мосли, CP, 2000, "Бонд Выполнение волокнита (FRP) Укрепление в бетоне", магистерская диссертация, Университет Пердью, Уэст-Лафайетт, IN.

Оестерл Р.Г., 1997, "Роль бетона в Crack критериев контроля и защита от коррозии", СПС R

Orangun, CO; Jirsa, JO, и Брин, JE, 1977, "Повторная оценка результатов испытаний по длине развития и сращивания", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 74, № 3, март, с. 114-122.

Pecce, М., Manfreid Г. Realfonzo Р., Козенца, E, 2001, "Экспериментальная и аналитическая оценка облигаций свойства GFRP бары," Журнал материалы в области строительства, ASCE, т. 13, № 4 , июль-август, с. 282-290.

Wambeke, B., и щит, C., 2006, "Развитие Длина стекла армированного волокнами полимерных бары в бетоне", ACI Структурные Journal, В. 103, № 1, январь-февраль, с. 11-17 .

Входящие в состав МСА Кристофер П. Мосли сотрудник группы инженеров-консультантов в Сан-Антонио, штат Техас. Он получил BSE Тулэйн университет, Нью-Орлеан, Луизиана, и его МСЦ в Университете Пердью, Уэст-Лафайетт, IN.

Входящие в состав МСА А. Koray Tureyen, старший инженер Висс, Джани, Элстнер Associates, Inc, Northbrook, IL. Он получил BSE в строительстве из Ближневосточного технического университета, Анкара, Турция, а также докторскую степень в Университете Пердью. Он является членом комитета ACI 408, Бонд и развития Укрепление и совместной ACI-ASCE Комитет 445, сдвига и кручения.

Роберт Дж. Frosch, ВВСКИ, является профессор гражданского строительства в университете Пердью. Он получил BSE Тулэйн университета и его МФБ и кандидатскую степень в Университете штата Техас в Остине, Остин, штат Техас. Он является председателем комитета ACI 224, трещин, а также 318-D, изгиб и осевые нагрузки, а также членом комитетов МСА 318, структурные конструкции здания кодекса 408, Бонд и развития арматуры; 440, армированных полимерных Укрепление и Совместной ACI-ASCE Комитет 445, сдвига и кручения.