Структурные поведения армированных волокном Полимер-автоклавного газобетона панели
Структурных поведение гибридных армированных волокном полимера (FRP)-автоклавного газобетона (AAC) панели рассматривается. Структурная система основана на концепции сендвич с сильными и жесткими FRP композитных шкуры связан с внутренней панели AAC. Углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика) укрепление была применена на верхней и нижней граней коллегии AAC и ряд инновационных технологий обработки были использованы в том числе рука лежала деятельности, а также с помощью вакуумного литья смолы передачи (VARTM). Основным направлением исследований является сочетание AAC с листа FRP лицом к синергетической системе, которая будет соответствовать последние годы большой интерес в высокопроизводительных, нуль-техническое обслуживание гражданской инфраструктуры. Для оптимизации изгиб или сдвиг поведение гибридных углепластика сэндвич панелей-AAC, несколько инновационных усиления схемы с кожей углепластика были использованы, как объясняется в документе. Результаты экспериментов показали значительное влияние, поскольку FRP AAC пучков показали увеличение конечной изгибной потенциала и жесткости.
Ключевые слова: автоклавного газобетона; отклонения; эпоксидной смолой; фибробетона, плесень, панели.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Автоклавного газобетона (AAC) является ультра-легкий бетон с выраженным клеточным строением. Это примерно 1 / 5 веса обычных бетонов с сухой насыпной плотности от 0,4 до 0,8 г / куб.см и прочностью на сжатие от 2 до 7 МПа (290 до 1015 фунтов на квадратный дюйм). Захваченных пузырьков воздуха являются основной причиной для его расширения физических свойств. С низкой плотностью и пористой структурой дать AAC отличными тепло-и звукоизоляционные свойства. Подробная информация о пористости, размеров пор и других характеристик материалов можно найти в Caijun и Фуад (2005). Высокая точность блок единиц неармированных AAC могут быть использованы в конструкции стены: Несущие и не несущие стены. В настоящее время этот материал подкрепляется в середине дорогими стали во избежание коррозии. Железобетонная AAC элементы в виде панелей для крыши и пола палубы, наружные стены и перемычки. Комплексная программа испытаний в университете штата Алабама в Бирмингеме (UAB) Э. Сноу (1999) и Дембовский (2001) показали поведения армированных AAC.
Плит перекрытия и перемычки, были протестированы четыре точки изгиба, а также стеновые панели были концентрично или эксцентрично загружены на провал. Некоторые из результатов, которые являются интересными для этого исследования являются следующие:.
1. Нагрузка на первый отказ или растрескивания нагрузка составляла в среднем 30% от разрушающей нагрузки для плит перекрытия и перемычек;
2. Для плит перекрытия, снег (1999) представили все виды отказов быть хрупкой, верна и при сдвиге. Дембовский (2001), однако, наблюдается все отказов быть хрупким. Снег (1999) также отметил, что для плит перекрытия, стали даже не начинают давать, когда предельная нагрузка была достигнута, и
3. Для стеновых панелей, снег (1999) наблюдали хрупкий и внезапному разрушению локализован в верхней части панели. Дембовский (2001), однако, описал провал из-за конкретных оболочки вокруг укрепления мат крекинга случайно в верхней или нижней части панели под осевой нагрузкой. Дембовский (2001) также заявил, что не было никаких признаков стали деформации.
Кроме того, по словам Сноу (1999), сталь имеет очень мало важную роль, кроме проведения AAC вместе. Первая крекинг нагрузки всегда очень мала и нагрузка-смещение кривых показывают незначительное пластичности.
Структурных поведение гибридных углеродного волокна армированной пластмассы (углепластика)-AAC панели систем, представленных в настоящем документе. Предполагается, что экспериментальные результаты, представленные здесь будет первым шагом на пути к долгосрочной цели обеспечения практический метод, чтобы предсказать, прогибы, стресс и предельной нагрузки, с целью разработки инструментов для проектирования углепластика-AAC панелей строительстве.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Волоконно-армированных композиционных материалов в настоящее время используется для ремонта или укрепления железобетонных мостов и других сооружений. Поэтому предлагаемые в настоящем документе, что, поскольку AAC ультра-легкий характер и FRP так жесткой и имеет высокую удельную прочность (то есть, силы разделены по весу на единицу объема), две могут быть использованы вместе, чтобы сформировать гибридных структурных панелей . Рентабельность полуавтоматической vacuumassisted литье передачи смолы (VARTM) обработка будет использоваться для сокращения времени обработки за счет строительства и усилия по подготовке поверхности. В дополнение к улучшению прочности и пластичности, арматура панелей AAC с армированной волокном полимера (FRP) композитных шкуры Ожидается также, что для повышения надежности исполнения привели к сокращению расходов на техническое обслуживание зданий. Кроме того, поскольку является коррозионно-FRP, не было бы проблем с коррозией для гибридных панели, как и в случае с армированного AAC и AAC будет защищен от неблагоприятных условиях из-за защитных шкуры FRP ..
HYBRID углепластика-AAC панельная система
Сэндвич-структуры является идеальным способом для получения структур, которые используют отличные высокой удельной жесткости и высокой удельной прочности из армированных волокном композитных материалов и по своей природе легкий характер. Здесь основной не способствует жесткости, а выступает лишь в качестве сепаратора кожи, но в то же время несет в себе напряжение сдвига. Как показано на рис. 1, идея заключается в производстве панелей пронумерованы в фигуру с AAC и углепластика. Эти панели будет охватывает несколько футов, и они могут быть легко установлен в свои обязательные позиции. Методы изготовления их вместе с меньшего размера блоки должны быть расследованы. AAC способствует изгиб прочность на сжатие и отвечает за несущую способность панелей и углепластика будет способствовать как на сжатие и изгиб прочность на растяжение. Основные преимущества гибридных панели FRP-AAC будет то, что они будут: 1) ультра легкий, 2) универсальная для быстрого строительства, 3) коррозионно, 4) экологически охраняемых шкуры углепластика и 5) потенциально взрыва и баллистических устойчивостью ( Khotpal 2004) ..
Бонд и механизмы адгезии в углепластика-AAC интерфейс Адгезия определяется как уровень притяжения двух подложек. В случае интерфейс AAC-углепластика, основным механизмом сцепления механической блокировкой смолы в неровностей поверхности бетона (Karbhari и др.. 2000). На основе этой информации можно сделать вывод о том, что грубые поверхности могла бы обеспечить лучшее взаимосвязанных между смолой и конкретных и, следовательно, более удобный интерфейс. Точные пределы того, как грубая поверхность должна быть, однако, пока еще не доступны на практике, и это было доказано в ряде исследований (Blaschko и др.. 1998), что чрезмерная грубость может вызывать вне плоскости подчеркивает, что может привести к большему ущерба, а не помогать, конкретно-углепластика интерфейс.
Поверхностные силы исследований методов AAC-Подготовка поверхности, были рассмотрены и проанализированы по расследованию чувствительность интерфейса между FRP и AAC. Чтобы понять, поверхностной прочности бетона и его возможной роли в нарушение сцепления характеристики FRPS различные методы подготовки поверхности, были рассмотрены и проанализированы по расследованию чувствительность интерфейса к воздействию подготовки поверхности. Правильной подготовке поверхности AAC имеет жизненно важное значение в обеспечении лучшего качества взаимодействия между AAC и листа из углеродного волокна. Предыдущие исследования подготовки поверхности (Toutanji и Ортис 2001) о конкретных normalweight доказали важность подготовки поверхности, поэтому использование и выбор правильного метода подготовки поверхности образцов проводилось стараясь соблюдать следующие правила. Pulloff испытаний (ACI Комитет 503) было проведено с целью количественной оценки результирующей силы поверхности AAC в каждом случае и для анализа которых привели в более поверхностных сил. Pulloff испытание было проведено в соответствии с МСА 503R на AAC призмы размером 400,5 х 101,2 х 76 мм.
Один из призм было ясно, AAC и другие были сфабрикованы с однонаправленной углепластика. 50 мм, алюминиевый диск был прикреплен к поверхности простой AAC и ламинированные поверхности. Волокном исследуемых однонаправленного углепластика (Sika корпорации 2002b). Выбранных смолы (Sika корпорации 2002a), совместимо с укреплением использоваться в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя. Это смола специально используется для связи структурной ткани в бетон, древесина, и кирпичных строений. Он также обеспечивает адекватную передачу напряжений между структурными членов и ткани. Сопоставление pulloff испытаний, проведенных на normalweight бетона. Как видно из рис. 2, как и ожидалось, результат для конкретных normalweight намного выше, чем для обычного AAC. Но интересные наблюдения является то, что силы для волокна ламинированной AAC несколько выше, чем простой AAC, что может быть объяснено тем фактом, что смолы (Sika корпорации 2002a) проник в поры, слегка повышения прочности поверхности ..
Прочность между FRP и AAC-критерии, используемые для анализа поведения интерфейс, разработанный между поверхностью AAC и углеродной ткани была основана на модели в плоскости сдвига используется Bizindavyi и Нил (1999). Эта модель является адекватным способом определения длины связей и общих свойств сформированных интерфейс. Идея заключается в применении одноосного растяжения P на ткани связан с поверхности AAC, чтобы интерфейс подвергается сдвига. Установки наглядно объяснить на рис. 3 (а). Как видно на рис. 3 (б), ответ на сдвиг в плоскости для AAC похож на normalweight бетон с небольшой разницей в провале нагрузок. Другим важным наблюдением является то, что провал сплоченной в природе, то есть полоса debonded слоем AAC на него, которые, как правило, признак хорошего передачи напряжения между ламинатом и подложки.
Процесс изготовления
Гибридные панели углепластика-AAC предназначен, главным образом, подвергается тяжести нагрузок, действующих по нормали к широким лицом AAC ламинированный углепластика. Углепластика-AAC панели, используемые в настоящем исследовании были обработаны в 600 х 200 х 75 мм в размерности. В этом исследовании, как непрерывные блоки размером 600 х 200 х 75 мм, а три дискретных блоков размером 200 х 200 х 75 мм, объединились, чтобы сформировать группу размером 600 х 200 х 75 мм с помощью различных механизмов были использованы, как описано в следующее.
Структурные свойства AAC использовать представлены в таблице 1. Свойств ткани, смолы и вылечить композитных приведены в таблице 2. Купон испытания проводились с использованием аналогичных размеров, чтобы это заявление, чтобы подтвердить эти свойства и описаны в другом месте (Khotpal 2004). Было также отмечено, на различных этапах данного исследования, что AAC очень пористые и поглощает значительное количество смолы в ручном собирайте и процесс VARTM. Подходящую процедуру для устранения проблемы чрезмерного поглощения не включены в документ для краткости и описаны в другом месте (Уддин и др.. 2006). Образцы, которые были обработаны были трехслойных конструкций или производные трехслойных конструкций в зависимости от различных конфигураций и укрепление систем. Для образцов с одноосной углепластика, 0-волокна степень ориентации была использована для укрепления изгиб. Как AAC была очень низкой прочности на сдвиг, панели также укрепить на сдвиг. Для сдвига укрепление панели, волокна ориентация была на 90 градусов и W обертывания были использованы.
VARTM процесса
В качестве альтернативы трудоемкой ручной лежал деятельности, при VARTM является привлекательным процесса, поскольку он может сохранить время обработки (даже если многие слои FRP применяются), делает применение смолы более однородны, чем с традиционными рука лежала деятельности, а также Кроме того, доказано, быть экологически чистой, поскольку она имеет нулевую летучих органических соединений (ЛОС). Как правило, в случае восстановления гражданской инфраструктуры, рука лежала деятельность процесс был использован. Недостатки традиционной планировки до методов являются: а) необходимость квалифицированной рабочей силы для обработки ткани, б) ненадлежащего смачивания и в) трудно контролировать обработку долго этажей, балок и колонн. С другой стороны, VARTM Считается, что создание мощной единый интерфейс, без смолы районов, богатых, не нарушая целостность ткани (Khotpal 2004). Для этого конкретного применения, поверхность AAC выступает в качестве инструмента для инфузии процесса. Подготовка поверхности поверхности AAC является ключом к сильной связи между углепластика и AAC интерфейс.
Содержание влаги в блоках AAC была измерена и блоки печь высушенного до оптимальной влажности. После того как группа был сокращен до необходимого размера с помощью ленточной пилой, поверхность была отшлифована с использованием механического шлифовального а затем угощали взрыва давление воздуха, чтобы подвергнуть поры и очистить поверхности пыли и незакрепленных частиц. Ребер, над которыми поперечной арматуры должен быть завернуты были сглажены с помощью наждачной бумагой, чтобы ткань обернута вокруг панели более плотно и готовой продукции не было воздушных зазоров по краям ..
Сухой ткани, выкроенные по форме, затем оборачивают вокруг панели AAC с фильмом предохранительный клапан и распределение сетки, а также установка была решена для воздуха. Вывод из строя тогда debulked последующим вливанием смола / отвердитель смеси с помощью вакуума. AAC поглощенной во время инфузии смолы и было небольшое увеличение веса панели. Возможность использования VARTM демонстрируется на пучке AAC, как показано на рис. 4. Смола течет по ткани и заполняет любой поверхности дефектов при помощи гидростатического давления, который применяется в атмосферу на мешке. Инфузионных параметры были оптимизированы так, чтобы настой был симметричным, и даже (рис. 4 (а)), и смол области удалось избежать. Лечение проходило в вакууме.
ЧЕТЫРЕ ТОЧКИ испытание на изгиб
Цель этих испытаний являются: 1) чтобы понять и оптимизировать поведение структурных панелей гибридных углепластика-AAC основан на нескольких инновационных схем усиления и 2) разработать подходящий метод для обработки отдельных блоков в сплошной панели без каких-либо дефектов обработки. Три основных типа панелей отличаются экспериментально: 1) сэндвич-панелей (СП) с изгибной только усиление, 2) СП с обеих сдвига и изгиба арматуры (SPS), и 3) отдельных блоков (DB), соединенные углепластика (там, где формируется углепластика в непрерывный арматуры, работая как на изгиб и поперечной арматуры). После обработки, все панели измеряется 600 х 175 х 75 мм. Все три типа также характеризуется различной конфигурации усиления схемы, как показано в таблице 3 и описаны в следующем.
Типы панелей
SP-SPs делятся на три категории: 1) непрерывный блок измерения AAC 600 х 175 х 75 мм, зажатый двумя шкуры углепластика в верхней и нижней. Это для оценки прочности при изгибе гибридной панели без подкрепления для сдвига, 2) два блока размером 300 х 175 х 75 мм, соединенных друг с другом раствор и поместили в две шкуры углепластика в верхней и нижней. Это проверить предыдущий результат, а также для оценки эффективности строительного раствора совместных и 3) двух блоков измерения AAC 600 х 175 х 37,95 мм, размещены в верхней части друг друга слоем FRP, разделяющей две и поместили на два FRP шкуры сверху и снизу (в основном горбыль пучка). Это укрепление схема используется, чтобы предотвратить разрушение при сдвиге на предположении, что слой углепластика в середине арестуют сдвиговых трещин и таким образом контролировать разрушение при сдвиге.
Эти SPS-непрерывных групп AAC являются зажатой двумя шкуры углепластика в верхней и нижней, а также усилена для сдвига по W обертываний. Они во все большей категории сэндвич-панели со сдвигом обертывания с пролетом 175 и 200 мм от края. Эти группы служат для решения малой мощности сдвига AAC.
DB-идея этого типа панели строительства должен был присоединиться к дискретных блоков AAC размером 200 х 200 х 75 мм в панели размером 600 х 175 х 75 мм с помощью углепластика и смолы. Кожи углепластика будет сделан такой, что, как только закаленные, будут выделены в I-фасонный прокат в период между двумя блоками, а также блоки будут подключены к Интернету и фланцы I-секций, как показано на рис. 5. Это сделало бы I-секций с боков сдерживается блоков и будет также служить цели формирования непрерывного панели необходимого размера. Они еще больше разделить на два типа:
1. DB1-три равных блоков размером 200 х 175 х 75 мм, к ним присоединился один кожи (175 мм) из углепластика (волоконно-ориентация была 0 градусов), который работает поверх первого блока; прежнему под средний блок, и, наконец, переходит в верхней части третьего блока. Они получили дальнейшее зажатой двумя шкуры (600 х 175 мм) на верхней и нижней. Эта панель получило дальнейшее развитие на сдвиг с 175 мм W обертывания, которые охватывают суставы.
2. DB2-три равных блоков размером 200 х 175 х 75 мм, к ним присоединились две шкуры 88,55 мм в ширину (волоконно-ориентация была 0 градусов), один из которых идет поверх первого блока; прежнему под средний блок, и, наконец, , переходит в верхней части третьего блока. Другие кожа идет под первым блоком; продолжает поверх средний блок, и, наконец, заканчивается под последний блок. Эта группа еще более зажатой двумя шкуры лицо. Группа также армированные для сдвига использованием W обертывания измерения 175 мм, что охватывает суставов.
Чтобы охарактеризовать структурные реакции гибридных панели углепластика-AAC, образцы подвергались fourpoint испытание на изгиб. Изгибной прочности определяется модифицированную версию ASTM C 393 "Стандартный метод испытаний на изгиб свойства трехслойных конструкций" установки. Нагрузки был применен по единой ставке в 0,025 дюйма / мин простой образец AAC с тем же размером также была испытана для определения базы прочность на изгиб в AAC, а также провести сравнение с гибридной панели. универсальной испытательной машине 60K был использован для проведения всех испытаний. Электронные калибровочные набор был сделан в середине пролета раздел для записи прогибом в середине пролета и тензодатчиков были соединены в середине пролета, а также сдвиг пролета для записи штаммов.
Сэндвич-теории следующие уравнения используются для проверки теории сэндвич для применения в гибридных панели углепластика-AAC и сравнить их со звуками и отклонения наблюдаются в эксперименте. Все результаты приведены в таблице 4.
Напряжений в лицевой сэндвич дается по следующей формуле
... (1)
Среднее касательное напряжение основной эквивалент, наведенного на предельной нагрузки определяется
... (2)
Максимальный прогиб в середине пролета определяется
... (3)
где жесткость на изгиб, используемых в формуле. (3) имеет вид
... (4)
и сдвиговой жесткости рассчитывается на основе формулы. (5)
... (5)
Обратите внимание, что сдвиг отклонение считается из-за относительно низкой службы углубленного соотношение (L / D) (L / D = 8) и низким модуль сдвига основного AAC.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
С. П. панелей
С. П. панели неудачу в сдвига, как ожидалось, поскольку они были укреплены на изгиб только. Таблица 4 обобщает результаты. Как показано в таблице, существует значительное увеличение нагрузки в связи с тем по сравнению с простой AAC (0,45 МПа). SP1 лучшими в этой категории, а пиковая нагрузка составляет примерно 12 KN. Изгибных деформаций индуцированных, однако, лишь около 30% от предельной деформации углепластика и образец разрушился сдвига пролета трещин после дробления на опорах (рис. 6 (а)). Все панели с этим усиление схемы показал тот же отклонение примерно 1,8 мм (рис. 6 (б)). Как и ожидалось, сдвига отклонение было значительным (около 25% от общего прогиба) из-за низкого модуля сдвига AAC и л / D. Раствора в совместных SP2 сохранился в связи с тем, как и ожидалось, из-за гораздо более высокую плотность (2000 кг/м3 по сравнению с 800 кг/м3) и меньшей пористостью (от 15 до 25% по сравнению с 50%) по сравнению с AAC и может быть использован в соединение блоков вместе, чтобы сформировать гибридных панелей. SP3 показал максимальную пластичность в этой категории, которые можно отнести к дополнительным слоем FRP в центре панели.
Способность панелей СП можно было бы дополнительно увеличить за счет увеличения толщины панелей на 67% в зависимости от сэндвич-теории (Zenkert 2001). Увеличенная толщина будет препятствовать разрушение при сдвиге на нижней нагрузки. Это может привести к увеличению веса панели, однако, значительно увеличивает стоимость, а также группа могла бы до сих пор не при сдвиге. Одной из целей исследования было также увеличить прочность, а также обеспечить, чтобы пластичность панелей. По этой причине, как это описано в следующем, сэндвич-панелей получили дальнейшее развитие со сдвигом обертывания для повышения прочности на сдвиг панели, предотвращения преждевременного выхода из строя сдвига ..
SPS панелей
SPS панели были укреплены в обеих изгиба и сдвига. Образцы SPS1 имел высокие грузоподъемности для этого усиления схемы. Максимальный прогиб в середине пролета была на 1,86 мм, а образец разрушился, раздавив при поддержке (рис. 7 (а)). Несмотря на сокрушительный поддерживает, панель осталась нетронутой и не видимых повреждений не наблюдалось. Образцы SPS1 также показывает высокую жесткость по сравнению с другими группами (рис. 7 (б)) и значительное количество пластичности. Максимальной пластичности в этой категории, однако, было показано SPS2. Следует отметить, что SPS3 панели были обработаны с использованием подобной схеме, как и укрепление SPS2 но использовал руку лежал вверх. Оптимальных результатов в SP1, SP2 и SP3 на SP4 могут быть отнесены к обработке преимущества VARTM за руку лежал деятельности. Как видно из рис. 7 (а), превосходство VARTM явно зарекомендовала себя как подходящий метод для обработки. Все панели после аварии, однако, остались нетронутыми, и показали очень мало признаков повреждения в отличие от панелей SP.
Таблица 4 обобщает результаты. Хотя SPS4 образцов, как ожидается, запись максимальной нагрузке и SP2 (с 200 мм сдвига упаковка), как ожидается, работать лучше по сравнению с пакетом обновления 1 (с 175 мм сдвига упаковка), результаты не означают, что из-за преждевременного отслоения вызванных изготовления недостатки. В среднем, однако, изгибных деформаций, наведенного на отказ составляет 40% от предельной деформации углепластика и 10% выше, чем панелей П. ..
DB панелей
DB панели также укрепить на сдвиг, а также изгиб. Основная цель в данном случае заключалась в оценке того, насколько успешно отдельных блоков AAC может быть связан с FRP для обработки полномасштабного углепластика-AAC структурных панелей. Как показано на рис. 8 (а), было отмечено, что, помимо минимальной совместной дислокации в Группе DB1, он был цел, а также записал нагрузкой 17,8 кН (рис. 8 (б)), которая по всем стандартам удовлетворяет поставленной цели структурной панелей. DB1 также зарегистрировано максимальное отклонение 2,3 мм и показал отличную пластичность, а также жесткости, особенно на последних этапах загрузки. Кроме того, грузоподъемность этого образца показали резкое увеличение после достижения отклонение примерно 2,3 мм, которые могут быть отнесены к сжатию закалки (из-за распада ячейки AAC) и напряженности ужесточение углепластика после совместной дислокации стабилизировалось. Помимо совместной дислокации, не было никаких других признаков видимых повреждений. Изгибных деформаций, наведенного на отказ в БД почти 47% от предельной деформации углепластика.
Все гибридные элементы FRP усиленный AAC выставлены пластичности, как показано в таблице 4. у ^). Кроме того, можно использовать и другие физические параметры, которые представляют пластичность, но намного легче получить. Например, поддержка вращения или отношение прогиба в середине пролета (соотношение прогиба в середине пролета на явную длина пролета) часто используется, а также использоваться в данной работе (табл. 4).
КРУПНЫЕ панели и в полный рост перемычкой
В целях демонстрации применимости метода обработки и исследования масштабов проблемы, крупномасштабных панно были сфабрикованы. Кроме того, представитель FRP-AAC экран панели, разработанные в настоящем исследовании признакам полномасштабной перемычек. Образцов кратко описаны в следующем.
Типы панелей
Более крупных панелей-BFFS большего масштаба панели BFFS (FRP двухосных 0 / 90 градусов на изгиб и поперечной арматуры) размером 1200 х 175 х 100 мм были изготовлены с двухосных тканей и VARTM обработки. Как упоминалось ранее, одноосного ткань оказывается затруднительным для поперечной арматуры, а также использование двухосных позволят лучше маршрут для изготовления практических размеры панелей. Три панели, таким образом, были изготовлены одним слоем двухосных углепластика и как прочность на изгиб и поперечной арматуры, это подкрепление для группы было бы эквивалентно сэндвич-панели с полной схеме усиление сдвига SPS, как описано в предыдущем разделе. Несколько образцов были сфабрикованы, чтобы провести сравнение между панелями и получить статистические выводы по результатам понять обработки изменчивости.
Полномасштабное перемычки-полноразмерных FRP / AAC гибридных перемычка была изготовлена измерения 1500 х 187,5 х 162,5 мм, весит 30% меньше, чем стальные армированные перемычки AAC (AEORCON 2005) в связи с уменьшением сечения и меньшего веса FRP . Это будет подвергаться тем же четыре точки испытательный стенд. Результатов гибридного перемычки будут сопоставляться с перемычкой проверен Дембовский (2001), а также по сравнению с текущим отраслевым стандартам. Одноосное углепластика шкуры были использованы, что зажатый весь период и один двухосных кожи углепластика обернутые вокруг перемычки (это действует как поперечной арматуры). Цель заключалась в соответствии с типовой проект промышленности с точки зрения несущей способности за тот же промежуток, но с уменьшенной толщиной (материала).
Все крупные панели и полномасштабной перемычки были подвергнуты четыре точки изгиба точно таким же образом, как уже говорилось, и прогибы и деформации были записаны.
Четыре точки изгиб результаты
Более крупных панелей BFFS-резюме экспериментальные результаты представлены на рис. 9 (а) и отказов на рис. 9 (б). BFFS панели зарегистрированы максимальные отклонения от 27 до 33 мм. Кроме того, все панели провалился на изгиб службы панели. Для BFFS3, складок наблюдается приблизительно в 13 кН. Лицо подчеркивает указать полную силу использовать биаксиального FRP. BFFS панелей, однако, показал изменение конечной несущей способности, хотя и BFFS2 BFFS3 показал почти такой же ответ прогиба от нагрузки. Несоответствие может быть объяснено изменением поглощения смолы при изготовлении панелей, а также может быть связано с распределением пор в AAC. Наиболее очевидным вывод, однако, что использование двухосных углепластика возросла пластичность, и все двуосно армированных панелей провалился на изгиб режиме.
Гибридная перемычки-предельной нагрузки, зафиксированные на гибридные перемычки во время тестирования была 52,5 кН, а конечной middeflection была 25 мм (рис. 10). Уступая можно наблюдать примерно в 28,9 кН. Наморщив наблюдалась на 37,8 кН, а также неспособность регулируется сдвига с воспламенением от сжатия (из-за складок) неспособность одновременно. Как можно видеть из рис. 10, гибридные перемычки показал значительное пластичности. Кроме того, нагрузка записаны очень близок к армированного перемычек.
Отказов
Как правило, Есть два основных режима отказа для FRP-AAC панелей, наблюдаемой в ходе испытания, основной трещины из-за сдвига или разрыв FRP после неудачи AAC в положении максимального растяжения (то есть в середине пролета для опертой панели) . Первый режим, когда не происходит сдвига FRP обертывания доступны, или FRP условии недостаточно для сдвига груза; в то время как второй отказов происходит тогда, когда достаточное FRP обертывания для предотвращения преждевременного выхода из строя сдвига и сбой при изгибе. Рисунок 11 иллюстрирует два режима. Следует отметить, что после пиковой нагрузки достигается при втором режиме, AAC раздавило в зоне компрессии и силы вклад в AAC FRP-AAC композитные панели не имеет существенного значения, наблюдаемые в экспериментальной проверке. Таким образом, в часы пик нагрузка, вклад в AAC сжимающие силы могут быть восприняты как никто, то есть C ^ югу AAC = 0. Таким образом, уравнения равновесия становится T ^ югу FRP = C ^ ^ к югу FRP. Чтобы получить представление о местонахождении нейтральной оси, первым получить T ^ ^ FRP к югу и к югу C ^ ^ FRP.
C ^ югу FRP = B
в то время как усилие натяжения определяется
T ^ югу FRP = B
После определения двух сил, можно сделать силу схема, как показано на рис. 12. От предыдущей диаграммы, нейтральной оси (NA) глубина у ^ к югу па ^ задается
...
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Как и ожидалось, наблюдается значительное увеличение грузоподъемности и пластичности углепластика-AAC панелей по сравнению с простым панели AAC. Большинство углепластика-AAC панелей (особенно сдвига армированных) сохранилась даже после того, предельная нагрузка была достигнута без каких-либо видимых повреждений. Тот факт, что панели, изготовленные из отдельных блоков (DB1 и DB2) остался неизменным даже в связи с тем показали, что чем больше панелей могут быть образованы из соединения отдельных блоков в панели с помощью той же техники. Большинство прогиба от нагрузки кривых показал пластичного поведения групп, которые показывают, что углепластика-AAC комбинация синергетический характер. Как видно из результатов, простой AAC записал предельной нагрузки 0,9 кН и SPS1 панно предельной нагрузки 21 кН, что указывает на тот факт, что усиленная панель AAC является 23 раз сильнее, чем неармированные один. Ниже приводится краткое изложение результатов:
1. Значительное увеличение изгибных потенциала гибридных панели над равниной AAC. Потому что преждевременное сдвига AAC провал предотвратить или отсрочить их предельный прогиб также значительно увеличились, что включены сдвига отклонения порядка 25% от общего отклонения;
2. Все AAC облигаций очень хорошо с углепластика условии, что обработка производится также и образец правильно и адекватно уплотненного вылечить. Структурного потенциала групп, однако, существенное влияние оказывает усиление схем с кожей углепластика;
3. Деформаций в углепластика изменяется линейно с приложенной нагрузки достигает до 0,7% (47% от предельной деформации) после сдвиговых трещин и до наступления сбоя. При условии, что сдвиг провал далее откладываться, гораздо выше, напряжение в FRP могут быть достигнуты, и
4. Система усиления должен быть оптимизирован для рассмотрения факторов стоимости, а VARTM окажется эффективным способом обработки панелей, руки лежали деятельности последовательно демонстрирует меньшей прочностью и многочисленные проблемы связи. Двуосно усиленный больших панелей, безусловно, выполнять цели с учетом размеров панели. Там также представляется значительным пластичности в ответ панелей. Кроме того, легче обернуть вокруг панель с двухосных углепластика.
Одним из наиболее значимых результатов, полученных в ходе данного проекта была разработка FRP-AAC перемычки, которые могли бы выполнять ту же нагрузку, как существующих AAC армированного пучка. Предназначен FRP-AAC перемычки оккупированных 27% меньше объема и весил 30% меньше, чем его армированного эквиваленте. Более высокую производительность по FRP-AAC перемычки производства, в сочетании с присущим ему устойчивость к коррозии, повышения пластичности и прочности, а также сравнительная стоимость значительно превышает низкой прочности и хрупкости простой AAC. Следует отметить, что, хотя первоначальные затраты на проект были очень похожи по сравнению с использованием армированного AAC (Khotpal 2004), жизненного цикла, продолжительность и содержание помещений, не были приняты во внимание и в конечном счете может дать конкурентное преимущество FRP-AAC за армированного AAC. Кроме того, GFRP может быть использован вместо углепластика, который будет намного дешевле.
Авторы
Авторы благодарят за финансирование и поддержку со стороны Национального научного фонда NSF научно-исследовательский проект NSF (CMS-533306) под руководством директора программы PN Balaguru. Авторы выражают благодарность рецензентам за их усердие и поможет улучшить бумаги.
Нотация
B = ширина пучка
B = ширина образца, дюйм
Ь к югу ш = ширина Сети
C ^ югу AAC = усилие сжатия в AAC из-за внешних нагрузок
C ^ югу FRP = сжимающей силы в FRP из-за внешних нагрузок
C = толщина основных
D = жесткость при изгибе
D = толщина сэндвич
E = модуль упругости лицевой
E ^ SUP Comp. ^ ^ К югу FRP = модуль упругости при сжатии FRP
E ^ SUP десятки. [. SUP] ^ югу FRP = модуль упругости при растяжении FRP
е '^ к югу с = прочность на сжатие AAC, фунтов на квадратный дюйм
F ^ югу карат = расщепления прочности легкого бетона, фунтов на квадратный дюйм
G = модуль сдвига
Н = расстояние между центром верхней и нижней кожи FRP
T ^ югу FRP = растягивающие силы в FRP из-за внешних нагрузок
т = толщина кожи углепластика, дюйм
т = толщина лицевой
т = толщина кожи FRP
у ^ п-к югу = глубина НС
деформации
Ссылки
ACI Комитет 440, 2002, "Проектирование и строительство Внешне Таможенный системы FRP для укрепления бетонных конструкций (ACI 440.2R-02)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 45 с.
ACI Комитет 503, 1993, "Использование соединений с эпоксидной бетона (ACI 503R-93)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 28 с.
AEORCON, 2005, <a target="_blank" href="http://www.aeorcon.com" <rel="nofollow"> www.aeorcon.com / A>.
Аллен, HG, 1969, анализ и проектирование строительных панелей сэндвич, Pergamon Press ООО, Лондон, Великобритания.
ASTM C 393, "Стандартный метод испытаний для Core Shear свойства трехслойных конструкций на изгиб Луч", ASTM International, Коншохокен Уэст, штат Пенсильвания, 8 с.
Bizindavyi Л., и Нил, KW, 1999, "Передача длины и силы для композитов связан с бетона," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 4.
Blaschko М., Нидермайер, Р., 1998, "Бонд отказов изгибных членов укрепляясь FRP," Материалы Второй международной конференции по композиты в области развития инфраструктуры, Тусон, штат Аризона, с. 315-327.
Ши, C., и Фуад, HF, ред., 2005, автоклавного газобетона-Свойства и строительное проектирование, SP-226, американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 152 с.
Дембовская, J., 2001, "Изучение свойств материалов и строительной Поведение равнины и железобетона AAC компоненты," MS тезис, Центральной и Восточной Европы Департамента университета Алабамы в Бирмингеме, Birmingham, AL.
Karbhari В., Чжао, L., 2000, "Использование композитов для 21 века гражданской инфраструктуры," Компьютерные методы в прикладной механики и машиностроения, с. 433-454.
Khotpal А., 2004, "Структурная характеристика гибридных FRP-AAC панели," MS Диссертация, Университет штата Алабама в Бирмингеме, Birmingham, AL.
Sika Corporation, 2002a, "Композит Ткани для структурной и сейсмических укрепление", Sikadur, <a target="_blank" href="http://www.sikausa.com" http://www.sikausa rel="nofollow"> . <COM />.
Снег, C., 1999 ", всестороннее исследование свойств материалов и строительной Поведение AAC Продукты," MS тезис, Центральной и Восточной Европы Департамента университета Алабамы в Бирмингеме, Birmingham, AL.
Toutanji, H., и Ортис, Г., 2001, "Влияние подготовки поверхности на прочность бетона", составных структур, В. 53, с. 457-462.
Zenkert Д., 1995, "Введение в сендвич," Инженерная материалы Консультативная служба LTD, Уэст-Мидлендс, Великобритания.
Насим Уддин является адъюнкт-профессором бакалавриата и программный директор гражданской и экологической инженерии в Университете штата Алабама в Бирмингеме (UAB), Birmingham, AL. Его исследовательские интересы включают применение интеллектуальных и современных волоконно-армированные полимерные материалы.
Входящие в состав МСА Фуад Х. Foaud является профессором и руководителем гражданской и экологической инженерии в ЗАО. Он является председателем комитета ACI 523-А, сотовых автоклавного газобетона, а также является членом комитетов МСА, 118, использование компьютеров; 224, трещин; 231, свойства бетона в раннем возрасте; 345, бетона, строительство мостов, ремонт , и ремонт; 523, ячеистого бетона; E803, факультет сети Координационного комитета и совместных ACI-ASCE-TMS 530 комитетов, Кирпичный стандартов, а также 530-A, AAC масонства.
Uday К. Vaidya является адъюнкт-профессором в Департаменте Институт материаловедения и технологии в ЗАО.
Amol К. Khotpal является аспирантом в Департаменте гражданской и экологической инженерии в ЗАО.
Хуан Серрано C.-Переса является аспирантом в Департаменте гражданской и экологической инженерии в ЗАО.