Экспериментальная оценка факторов, влияющих на монотонных и выносливость из армированных волокном полимерные к бетона Бонд железобетонных балок
Экспериментальное изучение ряда факторов, полагают, влияют на производительность из углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика)-до конкретных облигаций представлены. Изгиб, на 18 умеренных масштабах пучков, измерение 254 х 152 х 4875 мм (10 х 6 х 192 дюймов), представлены. Два образца были испытаны в качестве неармированных образцов контроля и 16 из армированных волокном полимера (FRP) усиленный проявлять flexureinduced промежуточных трещины (FIC) нарушение сцепления. Из них восемь были испытаны монотонно на провал, в то время как другие восемь подвергаются усталости нагрузки, достаточного для причинения усталостного разрушения unretrofitted пучков примерно 500000 циклов. В каждой серии, две различные эпоксидные клеевые системы были использованы, модули изменялась примерно в 2 раза. Четыре геометрии углепластика полосы были протестированы для оценки влияния соотношения FRP ширины к конкретным перекрытия шириной (так называемая Ь подпункта е ^ / б отношение). Наконец, в один сравнения, поведение одного 50 мм (2 дюйма) шириной противопоставляется, что из двух 25 мм (0,078 до 1 дюйма) шириной полосы с шагом 75 мм (3 дюйма).
Ключевые слова: клей; пучка связей; углеродного волокна армированных полимерных; усталости, прочность на изгиб, железобетонные.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Неспособность балок армированных извне армированного волокном полимера (FRP) составных систем может происходить путем FRP растяжение разрыв, конкретные дробления конкретных сдвига, или с помощью механизмов, совместно именуемые расслаивания или нарушение сцепления. Поведение FRP-клеем конкретных интерфейс регионе, который включает в области покрытия конкретных прилегающих к границе, коллективно интерпретировать как связь поведения. Передачи напряжений через крышку конкретные, например, может привести к сбоям через крышку конкретные, которые пострадали от свойств материала или связанных клей линии. Усложняла поведения интерфейса регионе смешанном режиме характер процесса и нарушение сцепления гетерогенных свойств материала в этом регионе.
Oehlers (2005) представляет собой резюме пять общих механизмов нарушение сцепления наблюдается в FRP-бетонных систем: 1) днище (PE), 2) диагональные трещины критического (CDC), 3) изгиб промежуточных трещины (FIC), 4) сдвига промежуточной трещины (SIC) и 5) осевой промежуточных трещины (АПК). PE проявляется как бетон отслоения покрытия (так называемый пилинг) начала на сокращение FRP и распространения к середине пролета простого пучка и может быть эффективно смягчить путем предоставления поперечной FRP (Сад и Холлауэй 1998; сад и др.. 1997; Spadea и др.. 2001), механическое крепление (Shahrooz и др.. 2002) противостоять корки сил по нормали к FRP, или путем прекращения FRP как можно ближе к поддержке (Себастьян 2001; 1997 Taljsten, 1999; Фаннинг и Келли 2001; и др. Нгуен. 2001). CDC нарушение сцепления связано с образованием одной критической трещины сдвига и последующего шелушения FRP на палец этой трещины. Такой механизм должен быть уменьшен путем предоставления дополнительной поперечной арматуры для обеспечения такого катастрофического трещин не образуется.
АПК идеализированной режиме настоящего нарушение сцепления в прямом растяжении (и теоретически в постоянном регионах момент, хотя FIC / SIC наблюдается контролировать поведение пучка в сдвиговом службы прилегающих к таким регионам), соответствующие чистым Режим II деформаций. Таким образом, АИС рассматривается как характерное поведение облигационного системы ..
В центре внимания данной работы является меньшей понял FIC / SIC нарушение сцепления (часто упоминается как в середине пролета или inspan нарушение сцепления). В железобетонных балок, имеющих относительно длительный сдвиг пролетов, или там, где режим PE была эффективно смягчить, нарушение сцепления из FRP, как правило, вдоль плоскости только в бетон от конкретно-интерфейс FRP (их часто называют кавер-Крит), начинается при изгиб (СИИ) и на изгиб или сдвиг (SIC) трещин вблизи области максимального момента. Под нагрузкой, эти трещины открыты и заставить высокого поверхностного напряжения сдвига (режим II деформации) в сопровождении небольшого количества пилинг напряжения (режим Я деформации), вызывающие расслоения, которое распространяется через службы сдвига в сторону уменьшения момента (Аидоо и др.. 2006; Arduini и Нанни 1997; Рахими и Хатчинсон 2001; Себастьян 2001; Leung 2001; Кватлбаум и др.. 2005). Различие между FIC и НИЦ связано с расположением в сдвиговых промежуток, на котором происходит нарушение сцепления; НИЦ происходит в регионах, более высокое соотношение сдвига до момента и, как следствие, имеет больший режим я компонента в нарушение сцепления интерфейс.
Следующие параметры были определены как затрагивающее связи поведения. Во многих случаях, мнения расходятся по конкретным эффект и значительно больше исследований, чтобы понять и оценить эти параметры: а) конкретные прочность на растяжение, б) клей механических свойств, в) эффективная длина связь FRP; г) члены масштаба и размера; е) конкретные геометрии сечения; е) член геометрии загрузки, длительности и скорости; ж) FRP модифицированной геометрии; ч) экологические и механические воздействия, и я), смешанный характер режима нарушение сцепления явлений.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В настоящей работе исследуется воздействие адгезивные свойства, FRP модифицированной геометрии (как описано соотношением FRP модифицированной ширина ширина перекрытия пучка, Ь югу е ^ / б), и характер применяемых погрузочно-монотонным или усталость о поведении изгиб углепластика модернизации. Такое исследование является необходимым следующий шаг в понимании последствий этих параметров, а также их взаимодействия.
ADHESIVE СВОЙСТВА
Для желаемой производительности того или иного члена быть реализованы, FRP модифицированной должны эффективно напряженности связан с лицом конкретного государства-члена. Суровые клеи, как правило, рассматривается в качестве высшей категории (Saadatmanesh и Ehsani, 1990), поскольку они передают стресс во FRP-бетонных интерфейс более эффективно. Системы суровые клей, однако, связанные с нарушение сцепления провал FRP при более низких напряжений и деформаций уровнях и таким образом привести к менее эффективному использованию материала FRP себя. Маеда и др.. (2002) доклад экспериментов с использованием исключительно эластичный клей с модулем E ^ югу = 1 МПа (145 фунтов на квадратный дюйм). Эластичный клей улучшает производительность модифицированной освобождая напряженно-деформированного концентрации в FRP при надлежащей передачи напряжения между FRP и бетонное основание. В целом уменьшение сдвига жесткости слоя клея результаты более поверхностное пластичности и выше энергия разрушения в результате улучшения передачи и распределения напряжений в модифицированной материала (Хармон и др..
2003). Очень мягкий, клеевые системы, однако, как правило, не практично для гражданского использования инфраструктуры из-за их часто очень низкой температуры стеклования (ТГ) и плохой работы в неблагоприятных условиях окружающей среды. Это исследование рассматривает два коммерчески доступных адгезивные системы разработаны для гражданского использования инфраструктуры. Хотя оба будут рассмотрены жесткой, адгезивные системы отобранные модули, отличающиеся примерно в 2 раза, как показано в таблице 1 ..
Волоконно-армированных полимерных геометрии
FRP геометрии по отношению к этой конкретной подложки понял повлиять связи поведения. В этой дискуссии, соотношение ширины FRP Ь е ^ к югу, чтобы луч шириной б перекрытия считается. Есть по-видимому противоречивое воздействие при рассмотрении вопроса о влиянии Ь к югу е ^ / б отношение. Основные механика предполагает, что нарушение сцепления потенциал значительно возрастает с увеличением толщины FRP. Этот факт отражает две проблемы: 1) тонкие пластины той же площади, шире, и, следовательно, имеет большую связь поверхности приводит к снижению напряжений в сцеплении и 2) толстые пластины приводит к увеличению момента руку между равнодействующей FRP и интерфейс напряжений передачи; этот момент рука вызывает дополнительную нагрузку на границе. Такой эффект был продемонстрирован в исследованиях, в которых толщина FRP T ^ ^ е югу изменяется, тогда как область FRP ^ ^ е югу проводится постоянная (например, Buyukozturk и др.. 2004; Ахмед и др.. 2000).
Ряд исследований определены эмпирические последствия Ь подпункта е ^ / б отношения от ожидаемого стресса FRP / напряжение в связи с началом нарушение сцепления. Этот эффект можно измерить с помощью параметра Кб, что является фактором, используемым для изменения расчетного напряжения FRP / напряжение, при котором нарушение сцепления инициирует. Первоначально, Chen и Дэн (2001) предложил простое соотношение для изменения наблюдаются нарушение сцепления напряженно-деформированного на основе предполагается, 45-градусная распространения напряжений сдвига от края полосы FRP (при Ь ^ е ^ к югу / б
... (1)
Позднее, Тэн и др.. (2004) изменение их отношения в предлагаемых эмпирическим образом, чтобы лучше соответствовать имеющимся данным
... (2)
Многие существующие модели поведения, связь и рекомендации для FRP модифицированной дизайн для смягчения нарушение сцепления принять аналогичные формы, изменив нарушение сцепления напряженно-деформированного в зависимости от соотношения полосы FRP для перекрытия шириной (б ^ ^ е югу / б) ( Например, ложь [2001]; конкретном обществе [2000]). Тем не менее, объяснение распространения сдвиговых напряжений в бетонное основание неудовлетворительным, поскольку геометрия по-прежнему требует концентрации напряжения сдвига в FRP-бетонных интерфейс. В то время как такие последствия, несомненно, присутствуют в PE нарушение сцепления, оно вряд ли будет в случае FIC / нарушение сцепления НИЦ из-за очень тонкий слой бетона прилегающих FRP, через которые распространяется отказ плоскости. Предполагается, что другие факторы влияния на кажущуюся Ь к югу е ^ / б эффекта для FIC / нарушение сцепления SIC. Эти последствия могут включать удерживающего и края расстояние в силу в тех случаях, когда Ь к югу F ^
В любом случае, значения Кб рекомендовал различными источниками являются эмпирическими. Ни в коем случае Ь к югу F ^ / б превышать 1, а также теоретические нижний предел Ь подпункта е ^ / B = 0 (не модифицированной). Для практического использования пучков, б ^ ^ е югу / б, скорее всего, превышает 0,25. Для плит, это нижний предел может быть Ь к югу F ^ / с = 0,10, где с, расстояние между полосами FRP, заменяет B.
Там не было никаких исследований, касающихся поперечного распределения FRP для заданного значения Ь ^ е ^ к югу / b. В настоящем исследовании, следующие геометрии изучаются: а) одного 51 мм (2 дюйма) шириной сосредоточены на 152 мм (6 дюймов) потолок, и б) две 25 мм (1 дюйм) с широкими полосами ясно шагом 51 мм (2 дюйма), а также сосредоточены на перекрытия (см. рис. 1). Оба случая Ь к югу е ^ / Ь = 0,33. Высказывается предположение, здесь (и при поддержке последних работ был дан Чен и Пан 2006), что большее количество более тонких полос приведет к повышению производительности по сравнению с более широкой полосы меньше. Такое предположение основано на аналогии с обычными арматуры: в целом, большее количество меньших баров являются более предпочтительными, меньшее число баров, в частности в отношении контроля трещины. Потому что растрескивание бетона диски нарушение сцепления поведение, желательно, чтобы улучшить контроль трещины.
Монотонные ПРОТИВ УСТАЛОСТИ LOADING
Здравый смысл (описан в Харрис [2005]) имеет усталостное поведение FRP-модернизированная конкретные разделы контролируемых внутренних арматурной стали. Этот подход подразумевает, что при условии предел усталости (предел выносливости) стали не превышен, усталостной нагрузки не будет влиять на поведение. Это предположение действительно только при условии отсутствия в нарушение сцепления FRP. Недавние исследования, очевидно, связано усталости условий нагрузки с ухудшением FRP-toconcrete связи (Харрис и др.. 2006; Харрис и Аидоо 2005). Механизм (ы) ухудшения не ясны. Усталость показатели большинства материалов FRP является исключительным, поэтому наблюдается ухудшение, как полагают, связано с клейкой линии связи и кабального подложки бетона.
Опытных образцов TEST
Восемнадцать умеренных масштабах железобетонных балок; два unretrofitted образцов управления и 16, имеющих внешне связанных углепластика модернизации полосы изгиб сообщается. 4875 мм (192 дюймов) пучков 254 мм (10 дюйма) глубокий, 152 мм (6 дюймов) в ширину и были поддержаны более простой службы 4540 мм (179 дюймов). Все три пучков № 4 (12,7 мм [0,5 дюйма] диаметре) основной арматуры в результате усиления продольной соотношении 1%. Раздел подробности приведены на рис. 1. Арматурной стали было экспериментально определить доходность и пределы прочности 429 и 667 МПа (61,8 и 96,7 KSI), соответственно. 28-дневный прочности бетона при сжатии (определяется из стандартного 152 мм [6 дюйма] диаметр цилиндров) была 23,3 МПа (3380 фунтов на квадратный дюйм), что сравнительно низкое качество существующих конкретных требующих реконструкции.
Имеющиеся в продаже 100 мм (4 дюйма) в ширину и 1,4 мм (0,055 дюйма) в толщину полосы углепластика была использована для модифицированной 16 пучков (два дополнительных пучков unretrofitted контроля [C] экземпляров). Во всех случаях, углепластика был продлен в пределах 100 мм (4 дюйма) пучка поддерживает. Восемь пучков были переоборудованы с использованием коммерчески доступных L-клей, как сообщается, низкий модуль клей (L), а остальные восемь были переоборудованы с использованием коммерчески доступных H-Клей, как сообщается, высокий модуль клей (H). Manufacturerreported свойства материала углепластика и адгезивные системы, используемые приведены в таблице 1. Одноместный коленях сдвига испытания обоих адгезивные системы были проведены и представитель касательное напряжение сдвига результаты деформации показано на рис. 2 (О'Нил и др.. 2007). Эти данные не только указывает на разницу в клейкой модуля, но и нелинейного поведения клей L и, по сути линейное поведение клей H. Кроме того, он отметил, что одной коленях сдвига испытания (рис. 2) доходность ниже сдвига потенциала (как правило, на порядок 60%) сообщили diepunching испытаний производителей (табл. 1) ..
Как показано на рис. 1, углепластика полосы были разделены продольно и применяются в ширину 25, 51 и 102 мм (1, 2 и 4 дюйма), что приводит к югу Ь е ^ / б отношения 0,167, 0,33 и 0,66. Кроме того, одна группа пучков было от 2 до 25 мм (0,078 до 1 дюйма) углепластика полосы, имеющие четкие шагом 51 мм (2 дюйма) (также подпункт Ь е ^ / б = 0,33). Четыре луча, поставляемый с каждой геометрии углепластика: две применяться с низким и высоким модулем системы клей, соответственно. Обозначение образца (цифры относятся к углепластика ширина в дюймах единиц) показано на рис. 1.
Экспериментальная программа испытаний
Все пучков были испытаны в трех точках наклоняясь 4540 мм (179 дюймов) простой службы. Неопреновые прокладки (76 х 152 х 13 мм [3 х 6 х 1 / 2 дюйма]) были предоставлены загрузки и реакции местах. Приложенной нагрузки, в середине пролета перемещения и совпадающих арматурного проката и углепластика штаммы были записаны. Штамм Измерения проводились по среднему арматурного проката и совпадающих точках вдоль полосы FRP. Если две полосы были предоставлены (2 х 1 образцов), только один был датчики установлены. Установки и испытания приборов показана на рис. 3. Одна серия из девяти образцов был испытан при увеличении нагрузки монотонной до отказа (образцы L и H). Второй серии (обозначенные LF и HF) был испытан в условиях циклического усталости условиях нагрузки. Приложенной нагрузки в середине пролета было циклическое между 4,45 до 22,24 кН (от 1 до 5 KIPS) со скоростью от 1,2 до 1,7 Гц (в зависимости от теста). Это усталость уровень стресса был выбран в результате усталостной долговечности unretrofitted образца контроля CF примерно N = 500000 циклов. Это усталость режима в результате усталости вызванной разрывом арматурного проката (Ферр), в пяти из девяти усталости образцов (CF, L1F, H1F, L2x1F и H2F).
Остальные образцы (L2F, H2x1F, L4F и H4F) были циклическим N = 2000000, а затем испытан под монотонное увеличение нагрузки на провал. Последние образцы считаются износ образцов пройдя 2000000 циклов усталости кондиционирования. Полное описание тестовых программ можно найти в Рив (2005) и Зорн (2006) ..
Монотонные РЕЗУЛЬТАТЫ LOAD TEST
Сводка экспериментальных результатов для всех образцов монотонно загружены на провал, приведена в таблице 2. Нагрузка уровнях, сообщенных за монотонной испытаний соответствуют следующие события:
Крекинг-нагрузки, при котором отдельные изменения жесткости регистрируется соответствующая начальной растрескивания пучка.
Первоначальный выход арматурного проката нагрузки, при котором напряжение арматурного проката первого превышает 2145 микродеформации (
Генеральный урожая нагрузки, соответствующей различных postcracking изменения в глобальной жесткости.
Максимальная нагрузка достигла максимальной нагрузки в тесте.
Предельный прогиб определяется как соответствующая должность пик нагрузки 80% от пиковой нагрузки достигается. Перемещение пластичности определяется как отношение конечной смещение, что на общий выход.
В любом случае, штамм углепластика соответствующие начало нарушение сцепления определяется путем сравнения деформации времени в истории совпадающие места на полосах углепластика и соответствующей арматуры. Как описано ранее, нарушение сцепления, как только начало, будет распространяться от середине пролета в сторону поддержки. Таким образом, как нарушение сцепления распространяется прошлом месте калибровочных углепластика, штамм сообщил на этой калибровке следует увеличить по отношению к этой сообщила в соответствующие арматурного проката. Это увеличение связано с потерей сдвига передачи по связи интерфейс. Дополнительных напряжений обычно передается по связи в настоящее время равномерно передается через debonded углепластика и закреплено за debonded регионе. Наблюдения поведения пучка и в конечном итоге полное нарушение сцепления используются для проверки расположения нарушение сцепления, определенные деформации данных. Этот метод оценки нарушение сцепления деформации более подробно описан в Рив (2005). Нарушение сцепления только определить, как она распространяется прошлом дискретного расположения тензодатчиков.
Рисунок 4 суммирует приложенной нагрузки-смещение в девять монотонной испытаний. Монотонные испытаний, проведенных в значительной степени, как ожидалось. Рисунок 5 показывает соотношение грузоподъемности и перемещения пластичности каждого образца нормированная емкость и пластичность управления монотонной образца C. углепластика приложения были нормированы на эквивалентное соотношение укрепление следующим образом
... (3)
где A ^ S ^ югу есть площадь арматуры; ^ ^ е югу это область углепластика; E ^ югу е ^ / E ^ S ^ к югу является модульной отношение углепластика стали и Боснии и Герцеговины является валовой конкретные разделе области. Во всех случаях сообщалось, первый срок, к югу ^ с ^ / BH = 1%.
Как правило, наблюдается на внешнем связанных FRP модифицированной приложений, применение углепластика увеличивает пропускную способность пучка хотя и постепенное увеличение силы уменьшается с увеличением области углепластика. Кроме того, перемещение пластичность уменьшается с увеличением углепластика области, как укрепление разделе соотношение увеличивается. Грузоподъемностью от образцов, испытанных не влияет на клейкой модуля (L или H). Конечная смещения (рис. 4) и, следовательно, перемещение пластичности (рис. 5) повышается с мягким клеем (L).
Данные, приведенные в таблице 2 незначительно улучшение поведения в образцах с двумя 25 мм (1 дюйм) углепластика полос (L2x1 и H2x1) по сравнению с теми, кто имеет один 51 мм (2 дюйма) (L2 и H2) полосы. Таким образом, ограниченные наблюдения показывают, что, как и внутренние арматурной стали, многие небольшие полос может быть лучше, чем меньше более широкой полосы.
УСТАЛОСТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ LOAD TEST
Таблица 3 приводится краткая информация о результатах девять усталостные испытания нагрузкой. Данные представлены на первой после взлома цикла (N = 2) и окончательного зарегистрированных цикла (N = N ^ ^ е к югу). Четыре модернизированных образцов (L1F, H1F, Н2f, и L2x1F) произошло усталости вызванной разрывом арматурного проката (Ферр), а оставшиеся четыре прошли 2000000 циклов без отказа (износ). Последние образцы были впоследствии определены условные усталости и испытаны монотонно на провал, как описано в следующем разделе. Для условного усталости образцов, N ^ югу е = 2000000. В таблице 3, сообщили укрепления диапазоне напряжений бар определяется круг зарегистрированных деформации и предполагает, Es = 200 ГПа (29000 KSI). Секущая жесткость наклон линии между нагрузкой и перемещении на нижний (4,45 кН [1 койка]) и верхней (22,24 кН [5 кип]) ограничения, применяемые усталости нагрузки. Следует отметить, что контроль образцов CF случайно был загружен до отказа (из-за резкого власти и отказ) в N = 329324 и, следовательно, не имеется данных для N ^ ^ е к югу.
На рисунке 6 показано соотношение укрепления бар Диапазон напряжений и секущая жесткость (как определено выше) при N = N ^ ^ е югу те же ценности, зафиксированные на первой трещины усталости цикла N = 2. Таким образом, соотношение сообщили являются мерой снижения производительности с велоспортом. В каждом случае увеличивается диапазон напряжений при постоянной усталости езда на велосипеде. Это увеличение пропорционально наблюдается усталости (N ^ ^ е к югу) и не влияет на коэффициент усиления эквивалент (уравнение (3)). Аналогичным образом, ухудшение секущая жесткость зависит от усталости. В большинстве случаев, более эластичный клей (L), кажется, следует в большей стресс увеличения дальности и / или жесткость деградации. Считается, что это в результате значительно меньше эффективной передачи напряжения, пострадавших в результате эластичный клей требует внутренней арматурной стали осуществлять пропорционально больше напряжения (как показано на арматурного проката штаммов представлены в таблице 3).
УСТАЛОСТЬ условных монотонных РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Четыре образцов, L2F, H2x1F, L4F и H4F, прошли 2000000 циклов усталостной нагрузки без сбоев. Эти образцы были впоследствии загружены монотонно на провал в том же порядке, что и первоначальный девять монотонной образцов. Результаты этого окончательного монотонной нагрузки на провал приведены в таблице 4. Рисунок 7 представляет собой пример представитель прогиба от нагрузки ответ на усталость образцов (L4F) с указанием 2000000 циклов усталости кондиционирования и последующие испытания монотонной на провал. Loadcarrying потенциала образцов, испытанных не была затронута 2000000-усталость кондиционирования (рис. 5). Усталость кондиционирования как правило, приводит к снижению конечной перемещения и, следовательно, пластичность монотонно загруженных луча (см. рис. 5 и 7).
Нарушение сцепления внешне КАБАЛЬНЫЙ углепластика
Из-за очень длительный промежуток сдвига к глубине соотношение пучков тестирование (A / D = 10), нарушение сцепления из углепластика всегда инициируются на месте первого изгиба трещины слева или справа от оси пучка- как правило, около 100 мм (4 дюйма) от центральной линии. Отслоение FRP затем распространяется в сторону ближайшей поддержки. Таким образом, поведение наблюдается правильно классифицировать (Oehlers 2005), а изгиб промежуточных трещины вызванные нарушение сцепления (FIC).
FIC нарушение сцепления был основной способ выхода из строя все монотонно загруженных экземпляров. Нарушение сцепления начала, во всех случаях, при нагрузке равной или большей, чем unretrofitted потенциала пучка (образца C). Сравнительно медленно скорости нагружения (4 мм / мин [0,16 дюйма / мин]) и длинный промежуток результате сдвига в первоначально контролируемых распространения нарушение сцепления. Поскольку нагрузка возросла, нарушение сцепления распространения стал неустойчивым и катастрофические неудачи последовали как углепластика debonded и приложенной нагрузки превышают возможности сейчас unretrofitted пучка.
По крайней мере, местные нарушение сцепления было очевидно во всех образцах, кроме усталости L2F. В образцах, что опытные Ферр, это было нарушение сцепления-видимому, обусловлено выделением энергии из арматурного проката и оставался локализованным вблизи разрыва месте. Таким образом, это нарушение сцепления была вторичной по отношению к основным усталости вызванного провалом. Углепластика нарушение сцепления отчетливо наблюдалась в этих образцов (за исключением L2F), которые достигли 2000000 циклов нагружения. В этих случаях нарушение сцепления был локализован и связанных с изгиба трещины сдвига вдоль пучка. Нарушение сцепления в таких случаях не распространяются за пределы места тензодатчика и, следовательно, никаких конкретных нарушение сцепления деформации могут быть выявлены. Тем не менее, углепластика напряжений в области, непосредственно прилегающих к наблюдаемому нарушение сцепления (приведены в таблице 3) составлял лишь от 1545 до 2285 В этих случаях степень нарушение сцепления был создан с использованием простой тест-прослушивание прислушиваясь к большой разнице в звук, когда углепластика прослушивается с небольшим дробеструйной обработки металла молотком.
Рисунок 8 показывает наблюдается нарушение сцепления с образцами L4F следующие 2000000 циклов усталости кондиционирования. Нарушение сцепления всегда ассоциируется с носком изгиба сдвига трещины и наблюдается распространяется по всей трещины пролета среза ..
Влияние жесткости клей
В FRP модифицированной конструкции, смягчение нарушение сцепления, как правило, решаться с помощью стресс и / или деформации ограничения применяются к материалам FRP. Несмотря на то, рекомендации различных международных нормативных документов значительно различаются, все они основаны на функции FRP осевой жесткости E ^ югу е ^ г ^ к югу ^ и все безнадзорности адгезивные свойства линии. На рисунке 9 показано действие клея модуля на напряжение нарушение сцепления углепластика. Во всех случаях, тем более эластичный клей (L) обладает большей деформации в начальный момент нарушение сцепления и таким образом могут быть истолкованы как в результате более эффективного использования связанных углепластика. Этот благотворный эффект наиболее выражен для тонких полос углепластика (L1 и L2x1, каждая из которых имеет 25 мм [1 дюйм] полос) и незначительным для полос углепластика с шириной 100 мм (4 дюйма).
Влияние усталости кондиционирования
Во всех случаях показано на рис. 9, монотонный тесты, проведенные после 2000000 циклов усталости кондиционирования опытных нижней деформаций в нарушение сцепления, чем их коллеги монотонно испытания, с указанием некоторых накопления повреждений из-за усталости кондиционирования. Самое главное, однако, выше поведение более гибким клеем (LF), значительно менее выражены следующие кондиционирования усталости.
ВЫВОДЫ
Шестнадцать умеренных масштабах железобетонных балок с внешне связанных углепластика полосы были испытаны в монотонной и усталость условиях нагрузки. Модифицированных систем рассмотрел участие две адгезивные системы, модули изменялась в два раза, и четыре механизмов полос углепластика. Следующие основные замечания и выводы были сделаны:
1. Лучи, имеющие очень длинный промежуток сдвига к глубине соотношение (A / D = 10) выставлены изгиб нарушение сцепления FIC. Это является основной режим отказа всех монотонно загруженных экземпляров. Некоторые нарушение сцепления FIC стал очевиден в ходе усталости загрузки всех образцов, кроме L2F;
2. Как было отмечено в большинстве подобных исследований, добавление материала углепластика увеличили грузоподъемность и уменьшение смещения потенциала (пластичность) пучков. Дополняющий эффект в каждом конкретном случае, уменьшается с ростом углепластика области;
3. Ограниченные наблюдения показывают, доступных незначительно улучшение поведения в образцах с двумя 25 мм (1 дюйм) углепластика полос (L2x1 и H2x1) по сравнению с теми, кто имеет один 51 мм (2 дюйма) (L2 и H2) полосы. Таким образом, аналогично внутренней арматуры, многие небольшие полос может быть лучше, чем меньше более широкой полосы;
4. Углепластика деформации, соответствующие началу нарушение сцепления, больше в образцах с низким модулем клей (L экземпляров). Улучшение поведения, более выражен в тех образцах, имеющих тонкие полосы углепластика (L1 и L2x1);
5. В усталости загруженных экземпляров диапазоне напряжений на внутреннем арматурной стали наблюдается увеличение пропорционально числу циклов усталостного нагружения. Кроме того, секущая жесткость на усталость цикл нагрузки снижает усталость жизни. Оба эффекта чуть более выраженным в образцах, имеющих низкий модуль клей (LF образцов), а также
6. Влияние 2000000 циклов усталости кондиционирования появляется отрицать ранее описанные благотворное влияние на нарушение сцепления штамм с использованием меньшего модуля клея.
Результаты настоящего исследования указывают на необходимость рассмотреть следующие вопросы при разработке дизайна руководящих принципов для внешней системы FRP связанных:
1. Влияния на механические свойства клей использовать, и
2. Развитие понижающие коэффициенты для наклеивают системы FRP учетом усталостной нагрузки.
Авторы
Все эксперименты сообщили в настоящем документе, были проведены в Уоткинс-Хаггарт зданий и сооружений лаборатории в Университете Питтсбурга. Вклад Файф компании, San Diego, CA, который поставлял углепластика материалов и адгезивных систем, а также Sika (США), Корпорация, Lyndhurst, NJ, я высоко ценю.
Ссылки
Ахмед, O.; Ван Gemert, D.; и Vandewalle, Л., 2000, "Улучшенная модель плиты-End Shear из углепластика Укрепление RC Балки", цементных и бетонных композитов, V. 23, с. 3-19.
Аидоо, J.; Харрис, К., и Петру, МФ, 2006, "Full-Scale Экспериментальное исследование Ремонт железобетонных Межгосударственный мост использованием углепластика материалы" Журнал мостов, ASCE, V. 11, № 3, стр. . 350-358.
Arduini М., Нанни А., 1997, "Поведение Precracked RC Балки укрепляясь углерода FRP бюллетени," Журнал композиты для строительства, ASCE, В. 1, № 2, с. 63-70.
Buyukozturk, O.; Gunes, О. и Караджа Е., 2004, "Прогресс о взаимопонимании нарушение сцепления Проблемы в железобетонных и стальных членов Укрепление Использование FRP композиты", журнал "Строительство и строительные материалы, V. 18, стр. 9. -19.
Chen, JF, и Пан, В. К., 2006, "Три пространственное распределение напряжений в FRP к Бетонные образцы облигаций испытаний," Строительство и строительные материалы, V. 20, № 1-2, с. 46-58.
Chen, JF, и Дэн, JG, 2001, "Анкоридж прочность модели FRP и стальных пластин Таможенный к бетону," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 127, № 7, с. 784-791.
Бетонные общества, 2000, "Разработка Руководство по усилению железобетонных конструкций Fibre Использование композитных материалов", 55 технических докладов, бетона общество, Лондон, Великобритания, 70 с.
Фаннинг, PJ, и Келли, О., 2001, "Ultimate Ответ RC Балки укрепляясь углепластика Плиты," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 5, № 2, с. 122-127.
Международная федерация дю Beton, 2001, "Внешне Таможенный FRP Арматура RC структуры" Бюллетень 14, выдумка, 138 с.
Сад, HN и Холлауэй, LC, 1998, "Экспериментальное исследование отказов железобетонных балок с предварительно напряженной Укрепление углеродных композитных пластин", композиты, часть В, V. 29, № 4, с. 411-424.
Сад, HN; Холлауэй, LC, и Торн, А. М., 1997, "Предварительные оценки углеродного волокна Железобетонная полимерных плит для укрепления железобетонных членов," Труды Института гражданских инженеров, сооружений и зданий, В. 123, с. 127-142.
Хармон, TG, Ким, YJ; Кардош, J.; Джонсон, T.; и Штарка А., 2003, "Бонд поверхностного монтажа армированных волокном полимерные Арматура железобетонных конструкций, ACI Структурные Journal, В. 100, № . 5, сентябрь-октябрь, с. 557-564.
Харрис, К., 2005, "Усталость Поведение Таможенный FRP Используется для изгиб Модернизация," Международный симпозиум по Бонд Поведение FRP в структурах (BBFS 2005), декабрь, с. 555-560.
Харрис, К., и Аидоо, J., 2005, "Ухудшение FRP к бетона облигаций по усталостной нагрузки," Международный симпозиум по Бонд Поведение FRP в структурах (BBFS 2005), декабрь, с. 561-566.
Харрис, KA; Зорн, A.; Аидоо, J.; и Кватлбаум, J., 2006, "Ухудшение FRP к бетона облигаций по усталостной нагрузки," Достижения в области строительной техники-Специальный выпуск облигаций Поведение FRP в структурах , т. 9, № 6, с. 770-789.
Leung, CKY, 2001 ", отслоение Неудача в бетонных балок оснащаться Таможенный плиты," Журнал материалы в области строительства, ASCE, т. 13, № 2, с. 106-113.
Маэда, T.; Комаки, H.; Цубоути, К., и Мураками, К., 2002, "Укрепление Влияние углеродного волокна Метод сцепления листов с использованием гибкого слоя," Труды Института Японии бетона, V. 23, с. 185-192.
Нгуен, DM; Чен ТЗ; и Чонг, Гонконг, 2001 ", хрупкого разрушения и Бонд развития Длина углепластика-бетонных балок," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 5, № 1, с. 12-17.
Oehlers, DJ, 2005, "Общий нарушение сцепления механизмов в FRP покрытием балок и плит," Труды Международного симпозиума по Бонд Поведение FRP в структурах, Hong Kong.
О'Нил, A.; Харрис, К. и Minnaugh П., 2007, "Усталость Поведение адгезивных систем для Внешне-таможенного применению FRP," Труды Третьей международной конференции по долговечности и полевой Применение армированного волокном полимера ( FRP) Композиционные материалы для строительства (CDCC 2007), Квебек, май, с. 41-48.
Кватлбаум, JB, 2003, "Сравнение трех углепластика изгиб Модернизация систем с монотонным и усталость нагрузок," MS тезис, Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет Южной Каролины, Колумбия, Южная Каролина, 191 с.
Кватлбаум, J. B; Харрис, К., и Петру, МФ, 2005, "Сравнение трех углепластика изгиб Модернизация систем с монотонным нагрузок и усталости," Журнал мостов, ASCE, V. 10, № 6, с. 731 -740.
Рахими, H., и Хатчинсон, A., 2001, "Укрепление бетонных балок с внешней Таможенный FRP Плиты," Журнал композиты для строительства, V. 5, № 1, с. 44-56.
Рив, B., 2005, "Влияние клей жесткость и углепластика геометрия на поведение Внешне Таможенный углепластика Меры Модернизация учетом Монотонные нагрузки", MSc тезис, Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет Питсбурга, Питсбург, штат Пенсильвания, декабрь , 110 с.
Saadatmanesh, H., и Ehsani, MR, 1990, "Белка композиты могут усилить балки," Бетон International, V. 12, № 3, март, с. 65-71.
Себастьян, СВ, 2001, "Значение в середине пролета нарушение сцепления Неудача в FRP-Plated Бетонные балки," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 127, № 7, с. 792-798.
Shahrooz, Б. М.; Boy, S.; и Baseheart, Т. М., 2002, "изгиб Тестирование четырех 76-летний T-пучков с различными армированных волокном полимерных систем: Тестирование и анализ", ACI Структурные Journal, В. 99, № 5, сентябрь-октябрь, с. 681-691.
Spadea, G.; Свами, RN и Bencardino, F., 2001, "Прочность и пластичность RC Балки Отремонтировано с таможенного углепластика слоистый пластик," Журнал мостов, ASCE, V. 6, № 5, с. 349 - 355.
Taljsten, B., 1997, "Определение Анкор Длина стали и FRP Плиты Таможенный к бетону," Международный журнал Клеи, V. 17, № 4, с. 319-327.
Taljsten, B., 1999, "Укрепление бетонных балок на изгиб Использование углепластика-листы", Труды VIII Международной конференции по структурной Неисправности Ремонт-99, Лондон, Великобритания.
Дэн, JG; Лу, XZ; Е., Л. и Цзян, JJ, 2004, "Последние исследования о ракетах средней Crack Индуцированные нарушение сцепления в FRP Укрепление Балки," Труды 4-я Международная конференция по современным композиционных материалов для мостов и сооружений, Калгари, AB, Канада, 2004.
Тимошенко С. П., Гудьер, JN, 1970, теории упругости, 3rd Edition, инженерных обществ серия монографий, Co McGraw Hill, Нью-Йорк, 567 с.
Цорн А., 2006, "Влияние клей жесткость и углепластика геометрия на поведение Внешне Таможенный углепластика Меры Модернизация учетом усталости нагрузок", MSc тезис, Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет Питсбурга, Питсбург, штат Пенсильвания, апрель , 93 с.
Кент А. Харрис, ВВСКИ, является доцентом строительной техники и механики в Университете Питтсбурга, Питтсбург, штат Пенсильвания. Он является членом комитетов МСА 215, Усталость бетона, 335, композитный и гибридных структур; 408, Бонд и развития арматуры; 439, стальной арматуры, а также 440, армированных полимерных усиление. Его исследовательские интересы включают методы ремонта и модернизации с волоконно-армированные полимерные материалы.
Бенджамин Рив является Engineer с американскими мост, Coraopolis, штат Пенсильвания. Он получил МСЦ из Университета Питтсбурга в 2005 году.
Андрей Зорн является инженер DMJM Харрис, Питсбург. Он получил МСЦ из Университета Питтсбурга в 2006 году.