Описание Механические устройства для предварительного напряжения из углеродного волокна, усиленного Полимерные Листы-Часть I
Механические устройства для предварительного напряжения углеродные волокна армированной пластмассы (углепластика) листах была разработана, и ее применение для укрепления изгиба железобетонных (RC) лучи изучалась в этой исследовательской программе. Значительные особенности этого механического устройства являются: 1) углепластика листы крепятся к непосредственно само устройство, 2) напрягаемой легко достигается, когда устройство не прилагается к пучку RC, 3) преднапряжения применяется с ручной гаечного без необходимость электрическим приводом гидравлические домкраты, 4) из армированных волокном полимера (FRP) U-обертывания можно легко прикрепляется к концу предварительно напряженных листов углепластика и 5) напрягаемой передачи осуществляется в соответствии с медленной скорости деформации. Эта статья подробно описывает основные функции и процедуры подачи заявок для этого механического устройства.
Для исследования возможности использования данного устройства для изгибных укрепление экспериментальной программы состояла тестирования семь RC балок под четыре точки изгиб установки. Результаты испытаний показывают, что устройство было эффективным в применении предварительного напряжения в углепластика листы и, по прогнозам, по сравнению с контролем балки, на изгиб потенциала и работоспособности пучков были увеличены после укрепления в предварительно напряженных листов углепластика. В сопроводительном документе вторых, экспериментальных и аналитических результатов, полученных при изгибе программы рассматриваются более подробно.
Ключевые слова: углеродные волокна армированной полимеров, композиционных материалов; изгиб укрепления; напрягаемой механическое устройство.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Многочисленные исследования были проведены до настоящего времени на изучение поведения железобетона (RC) пучков укрепить с предварительно напряженной армированных волокном полимера (FRP) листов и плит. Хотя напрягаемой системы FRP может быть трудоемким, побуждая их предварительного напряжения, системы FRP могут быть использованы более эффективно, что приводит к увеличению изгиба потенциала и работоспособности укрепить балки (Triantafillou и др.. 1992; Чар и др.. 1994; Квантрилл и Холлауэй 1998; Эль-Хача и др.. 2001, 2003; Эль-Хача и Elbadry 2001). Обзор литературы показывает, что укрепление RC балок с предварительно напряженной листов FRP и плиты могут быть сгруппированы по три способов установки.
Первый метод установки состоит из косвенного метода для достижения предварительного напряжения в системе FRP. Saadatmannesh и Ehsani (1991) исследовали косвенного метода предварительного напряжения стекла FRP (GFRP) пластин. Подчеркивая в системе GFRP было достигнуто за счет первоначально cambering луч вверх с помощью гидравлических домкратов следуют связи пластины на нижней балки. После эпоксидный клей был должным образом вылечить, cambering система была выпущена, тем самым вызывая предварительного напряжения в GFRP пластин. Некоторые неудобства, связанные с этим методом, что она является трудоемкой, только низкий уровень предварительного напряжения могут быть вызваны в тарелки, то это не так легко достичь желаемого уровня предварительного напряжения в пластинах или листах, и реагирующей пол или фундамент должен быть способен выдержать применяются вертикальные нагрузки. Преимущества системы в том, что он не требует использования специализированных напрягаемой механические устройства, системы FRP может быть продлен до края укрепить члена и предварительно напряженных системы FRP могут быть легко закреплены на концах листов FRP или пластин ..
Ученые также исследовали две другие методы, состоящая из прямого или косвенного применения предварительного напряжения системы FRP. Эти два следующих методы включают в себя три фазы для достижения желаемого уровня предварительного напряжения. Во-первых, нагружения с электрическим приводом гидравлического домкрата или аналогичным устройством предварительного натяжения и в системе FRP должны управляться либо с тензодатчиков и датчиков. Во-вторых, листы или пластины крепятся к бетонной поверхности с эпоксидного клея, или просто крепятся к самой балки. Наконец, после эпоксидный клей, правильно вылечить, листы разрезаются вблизи концов и предварительного напряжения устройство удаляется.
Во втором методе или определенных в качестве прямого метода, FRP листов или пластин первый якорь в один конец (мертвый конец), а потом натянут с другого конца (в живом конец) с помощью привода и гидравлического домкрата (Уайт и др.. 2001 ; Саэки и др.. 1997; Эль-Хача и др.. 2001). Согласно этому методу, FRP листов или пластин, должно быть закреплено в самой балки на обоих концах. Тупика первый якорь перед подчеркивая, и жить конец впоследствии закреплены после стресса применяется для системы FRP. Во многих случаях эти якоря служить в качестве постоянного крепления системы FRP приводит к дорогостоящим решением, в связи с высокими издержками, связанными с изготовлением специализированных предварительного натяжения анкеров и пластин. Для достижения экономически эффективное решение, эти приспособления могут быть удалены по желанию для использования в новых заявок. Если оставить на месте, постоянно стальных анкеров, вероятно, будут подвержены значительным выветривания и электрохимической коррозии в результате контакта с углеродных волокон. Кроме того, якоря, возможно, потребуется удалить для эстетики причины, ведущие к потенциальным нарушение сцепления преднапрягающей листов или пластин.
Для того чтобы избежать преждевременной нарушение сцепления, это может быть необходимо установить U-обертывания до удаления якоря и пластин. Из-за наличия этих якорей и пластин, однако, U-обертывания должен быть размещен вдали от концов предварительно напряженных системы FRP. Другие недостатки, которые могут быть связаны с помощью этого метода в том, что он имеет тенденцию быть трудоемким, и пучок поверхность должна быть надлежащим образом лечить (ACI Комитет 546 1996), прежде чем бурение для установки якорей ..
Третий метод состоит из первого связи в конце листа FRP или пластин на стальных листов или другие устройства, которые потом натянут против внешних реагирующих рамы (Triantafillou и др.. 1992; Чар и др.. 1994; сад и др.. 1998; и Квантрилл Холлауэй 1998). Во многих из предлагаемых систем в литературе, напрягаемой релиз был проведен резки листов в указанных несвязанных областей. Во многих из этих систем, релиз метода было проведено при высоких скоростях деформации приводит к преждевременному нарушение сцепления и дальнейшее усиление необходимо для конечных креплений. Кроме того, многие из предлагаемых систем в литературе требует использования специального оборудования. В рамках этой программы исследований, внешнее механическое устройство было разработано для предварительного напряжения FRP листов, которые следуют в течение третьего метода. Эта статья подробно описывает основные функции и приложения этого механического устройства.
Внешних реагирующих кадр был разработан для предварительного напряжения углерода FRP (углепластика) листах, которые можно преодолеть некоторые недостатки, отраженные в каждом из этих трех методов. Привлекательной особенностью устройства является то, что было достигнуто предварительное напряжение с ручным динамометрическим ключом, без необходимости использования привода и гидравлических домкратов или любой другой тип сложного оборудования. В типичных напрягаемой приложений, передача преднапряжения достигается при высоких скоростях деформации, что увеличивает склонность к концу нарушение сцепления при низких уровнях предварительного напряжения (Pornpongsaroj и Pimanmas 2003). Эта проблема может быть смягчена путем предлагаемого устройства, поскольку напрягаемой релиз достигается при малых скоростях деформирования. Для достижения более высокого уровня предварительного напряжения, в котором нарушение сцепления листов углепластика не может быть предотвращено только путем контроля скорости деформации при передаче, U-обертывания можно легко установить на концах напрягаемой системы FRP. Некоторые недостатки этого устройства являются: 1) наличие стоянки и загрузки регионы не могут разрешить предварительно напряженных лист продлить до конца усиленного пучка RC, и 2) (хотя и не исследовались в этой программе) длина системы FRP может быть ограничена из-за деформаций в само устройство ..
Часть этой экспериментальной программы, RC пучков были также испытаны под четыре точки изгиба системы. Два контроля пучков были проверены и состоял из одного unstrengthened пучка и один укрепить балки с листы углепластика, а не предварительно напряженных. Остальные пучки были укреплены листы углепластика, которые были предварительно напряженных до 15, 30 и 40% от прочности на растяжение листов углепластика. Результаты испытаний показывают, что устройство было эффективным в напрягаемой углепластика листов до установленных уровней напряжения, первоначальные потери предварительного напряжения были незначительны, и потери предварительного напряжения после передачи были в пределах 10% от первоначальной предварительного напряжения. Кроме того, результаты тестов ясно показывают, что, по сравнению с контролем балки, было увеличение изгибных потенциала и работоспособности пучков укрепить предварительно напряженных листов углепластика. Как отмечалось ранее, это первый документ описывает основные компоненты и процедуры установки этого механическое устройство для изгибных укрепление RC пучков, а в второй документ, экспериментальных и аналитических результатов, полученных на изгиб программы описаны более подробно ..
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В этой исследовательской программы, простые, но функциональные механические устройства была разработана для предварительного напряжения листов углепластика, который может преодолеть некоторые недостатки используемых в настоящее время предварительного напряжения системы. Важных особенностей этого устройства является то, что углепластика листов непосредственно привязана к механическим самого устройства, напрягаемой силы применяются с ручной гаечного без необходимости использования привода и гидравлических домкратов, а также предварительного напряжения передачи осуществляется в соответствии с медленной скорости деформации. Экспериментальное исследование ясно подтверждает, что устройство было эффективным в применении предварительного напряжения в углепластика листов и предварительного напряжения потери во время подчеркнув, были сохранены на минимальном уровне.
ОПИСАНИЕ механического устройства
Обращаясь к рис. 1 и 2, механическое устройство состоит из одного раздела WT стали и четырех регионах, в том числе два крепления и двух регионов нагрузки. Резюме механическое устройство основных компонентов и размеры также представлены в таблице 1. Расположенный на каждом конце раздела WT, каждый крепления региона состоит из 1) съемная стальная плита, назначенного в качестве части, 2) стальная пластина приваривается к WTsection, назначенного в качестве части B, и 3) соответствующие болты и гайки. Расположенный вдали от крепления регионах, в каждом регионе нагрузка состоит из: 1) один стальной ленты приварена к стальной два резьбовых шпилек, назначенного в качестве части C и D, соответственно, и 2) два орехи стали и две упорные подшипники, назначенного в качестве части E и F , соответственно. Упорные подшипники являются жизненно важным компонентом, поскольку они должны быть использованы для уменьшения трения между стальными гайками и раздел WT.
TEST MATRIX и свойства материалов
Испытание матрицы
Из общего числа в восемь RC пучков исследованы в этой исследовательской программе, шесть RC пучков были переоборудованы с предварительно напряженной листы углепластика, которые были подчеркнул помощью механического устройства, разработанного в этом исследовании. Другие два луча были использованы в качестве контрольных экземпляров и состоял один unstrengthened пучка (луча) и один укрепить балки с листы углепластика, но без предварительного напряжения (Beam B). Остальные пучки были укреплены листы углепластика, которые были предварительно напряженных до 15% (Балки C, D и E), 30% (пучков F и G), и 40% (Beam H) прочности на растяжение листов углепластика. Подробная информация относительно усиления схемы приведены в таблице 2.
Ползучесть разрыва и долгосрочных мер в ответ
Потому что ползучести разрыва является критическим вопросом в области применения материалов FRP и, по мнению ACI Комитет 440 (2002), после рассмотрения долгосрочных экологических факторов, что для углеродных волокон не подвергается погода C ^ югу E = 1,0, поддержания напряжения предел для композитов углепластика IS F ^ югу фс = 0.55f ^ ^ суб-фу. В этом случае, е ^ ^ к югу-фу является расчетной прочности и происходит от гарантированной прочности при растяжении изменена нокдауна коэффициент для учета экологических последствий, к югу C ^ E = 1,0 (ACI Комитет 440 2002). Таким образом, в модифицированной РК пучков с помощью предварительно напряженных листов углепластика, внимание было уделено предел ползучести разрыв, потому что в эти приложения, листы подвергаются длительным и самым высоким устойчивым напряжений после предварительного напряжения. Таким образом, уровни напрягаемой исследованы в данном исследовании, приведены ниже допустимого предела в 55%.
Обширные исследования "Аль-эль-Хача и др. (2003) по вопросу об укреплении RC балок с предварительно напряженной листы углепластика на 50 и 44% предел прочности при растяжении, показал, что после 1 года, средняя длительное время зависимых потерь почти 11,3% и 4,5% от предела прочности прочность листов при комнатной температуре и низкой температуре выдержки, соответственно. Эти значения также соответствуют 20,8% и 9,4% от первоначальной применяется предварительное напряжение на этих же уровнях воздействия. Хотя это и не исследовались в этой исследовательской программе, эти значения могут быть потенциально использованы как проектирование целей практического применения, однако долгосрочные, зависящих от времени потери также должны быть рассмотрены в дальнейших исследованиях.
Свойства материалов
Свойства материалов, используемых в данном исследовании, представлены в таблице 3. Средняя прочность бетона сжатия была 43,4 МПа (6,3 KSI). Прочности продольной арматуры сталь 432 МПа (62,7 КСИ) и модуля упругости 195 ГПа (28300 KSI). Прочность на растяжение листов углеродных волокон 3790 МПа (550 KSI) с модулем упругости 228 ГПа (33000 КСИ) и предельной деформации на 1,7%. Углепластика листы были использованы 0,165 мм (0,0065 дюйма) в толщину и 203 мм (8 дюймов) в ширину, ведущие к площади укрепление 33,55 мм ^ SUP 2 ^ (0,052 in.2). Свойства насыщающий и углеродных волокон были представлены производители и также приведены в таблице 3.
СОБРАНИЯ механическое устройство
Первый шаг в актовом операция состояла из углепластика пропитки листов по всей длине с эпоксидной смолой, как и процесс, используемый для подготовки FRP листы для растяжения (ACI Комитет 440 2004). Эпоксидной смолы смесь из двух компонентов, который работает в качестве матрицы для защиты волокон и передачи напряжения между прилегающими волокон (Karbhari 2001). После эпоксидной смолы вылечить, углепластика листы связан с съемных стальных пластин (часть А) с использованием тех же эпоксидной смолы (см. рис. 1 (б)).
Следующий шаг состоял фиксации съемных стальных пластин и кабального углепластика листов сварных стальных пластин (часть B) путем ужесточения стали четыре гайки в регионах крепления (рис. 2 (а)). Высокого давления был применен к углепластика листов через эти стальные пластины, чтобы избежать скольжения и связи для предотвращения потери предварительного напряжения во время предварительного напряжения.
Дизайн крепления стальной пластины области
В общей сложности из трех тестов связи были проведены в соответствии с испытательной установке показано на рис. 3 (а). Эти тесты были проведены для оценки средней прочности связи между листами углепластика и крепежной пластиной (см. рис. 1), а в последующем размер крепления плит и B. В отличие от механических устройств, эти тесты были выполнены без применения Усилие между пластинами А и В. Это, несомненно, приведет к консервативным ценностям и безопасная конструкция для крепления квадратных пластин.
Как показано на рис. 3 (а), эти образцы состояли из двух стальных пластин, разделенных 50 мм (2 дюйма) и преодолеть разрыв между листами углепластика с обеих сторон листовой стали. Углепластика листы 51 мм (2 дюйма) шириной 0,165 мм (0,0065 дюйма) в толщину и были связаны со стальной пластины с креплением длина 254 мм (10 дюйма).
Вычисляются средние данные тензометрического полученная в результате трех испытаний и от тензодатчиков установлены по всей длине листов углепластика показано на рис. 3 (б) и приведены в таблице 4. Эти результаты были дополнительно исследованы, чтобы получить среднее распределение напряжений связи. Средняя связи подчеркивает 3 (б) и были определены с помощью следующего выражения
... (1)
, где т ^ к югу ^ и Е ^ ^ е югу являются толщина и модуль упругости листы углепластика, соответственно, и . На основании свойства материала, из результатов, представленных в таблице 4 и эквалайзером. (1), вычисляется средняя прочность была 2,20 МПа (314 фунтов на квадратный дюйм). Это прочности затем был использован для размера пластин необходимо разработать необходимые поверхности склеивания. Наконец, размер площади пластин на основе соотношения
... (2)
где Ь к югу р является стальной лист квадратных измерения; и ^ ^ е югу являются прочность и области листы углепластика, а 3 и результаты представлены в формуле. (1). Потому что крепления пластин в механическое устройство было 279 мм (11 дюймов) в ширину и 203 мм (10 дюймов), результаты, представленные в формуле. (2) ясно показывает, что дизайн пластин и в безопасных пределах и, несомненно, предотвращения вывода листов из углепластика крепления пластин во время стресса.
Подчеркивая углепластика листов
После крепления регионах были созданы, требуемый уровень предварительное напряжение было достигнуто за счет ужесточения поочередно стали орехи (часть E) в области загрузки (см. рис. 2 (б)). Это действие перемещается резьбовых шпилек (Часть D), и силами стальных полос снизу вверх (часть С), создавая тем самым поднимать перемещения в листы углепластика (рис. 2 и 4). Именно этот подъем
Выравнивание листов углепластика было легко управлять в поперечном и продольном направлении, а именно: по длине стальных полос (часть С) и углепластика листов, соответственно, с помощью уровня плотника. Выравнивание необходимо для обеспечения равномерного и плоской поверхностью, свободной от кручения и значительные искривленных края до склеивания предварительно напряженных листов углепластика к пучку RC.
Съемный стального листа и стальной полосы были изготовлены с небольшим округлением по углам, чтобы уменьшить любой концентрации напряжений в листах углепластика в связи с изменениями в руководстве листов и для предотвращения повреждения углепластика листов во время предварительного напряжения. Цифры 2 и 4 механический прибор с изображением листа углепластика поднятия перемещения листов углепластика хорошо. На данном этапе, вес устройства почти 100 кг (220 фунтов), а в длину 3,35 м (11 футов). Механические устройства после предварительного напряжения было легко обрабатываются в лаборатории без необходимости в тяжелой подъемной техники.
Теоретически оценки предварительного напряжения в листах углепластика
Для упрощения использования устройства, целесообразно связать вертикального перемещения Установление отношений между
Теоретических предварительное напряжение было получено на основе геометрических отношений преднапрягающей системы и углепластика деформированных листов. Как показано на рис. 4 (б) и до преднапряжения, лист FRP имеет прямого профиля ABCD. После листы деформируются вверх на вертикальное перемещение h, это прямые изменения профиля три профиля AB1C1D сегмента. На данном этапе предварительного напряжения в горизонтальной B1C1 сегмента
... (3)
... (4)
где и деформированный участок АВ ^ SUP 1 ^. Наконец, на основе уравнения. (3) и (4), нормированные предварительного напряжения
... (5)
где размеры L ^ 1 ^ к югу и к югу L ^ 2 ^ измеряется непосредственно с устройства, а / ^ ^ к югу-фу является предел прочности на растяжение листов углепластика (см. рис. 4 (б)). Когда (5).
В этой исследовательской программы, вертикальные перемещения измерялась с помощью LVDTs для большей точности и непрерывного чтения, а затем соотносится с предварительного напряжения в листе углепластика (5). В полевых условиях, точный измерительный прибор может быть использован для измерения h, и с помощью дизайна карты, можно легко оценить Точные измерения разработать стандартный измерительный прибор используется для получения высокой точности показаний. Например, на рис. 5 показана диаграмма, которая может быть использована для вычисления
На этом рисунке различных геометрических отношений были рассмотрены в зависимости от длины L ^ 2 ^ к югу, и к югу L ^ 1 ^ поддерживалась постоянной на 457 мм (18 дюйма). Ясно, что, как длина L ^ 2 ^ к югу растет, растет и требуется вертикального поднятия, и очень долго листов, скажем, L ^ 2 ^ к югу больше 11 м (36 футов), вертикальный подъем в пределах 230 мм (9 дюйма). Хотя это и не исследовались в этой программе, будущие исследования должны сосредоточить внимание на разработке создавать графики, которые могут быть использованы для разработки диаметра резьбовых шпилек в зависимости от желаемого уровня предварительного напряжения и длины листа углепластика югу L ^ 2 ^. Эти карты будут очень похож на рис. 5 и будет базироваться на предотвращение потери устойчивости или значительного изгиба вертикальных резьбовых шпилек, представленный как часть D на рис. 2 (б).
Кроме того, Ян и др.. (2001) показали, что перекос 5 градусов в установке выравнивания листов FRP могут существенно повлиять на выполнение ремонта. Таким образом, смещение позиции углепластика листа "в рамках механическое устройство долго предварительно напряженных листы должны быть исследованы в дальнейших исследованиях. Эти вопросы не рассматривались в этой исследовательской программе, но будущие исследования должны адрес границы, в которых требуется длина устройства будет находиться в условиях неуправляемой. Кроме того, создавать графики, могут быть легко, разработанные для других размеров и механических свойств листов FRP.
Прочность укрепление RC лучей в лаборатории
После углепластика листы были предварительно напряженных, следующий шаг состоял в связи предварительно напряженных листов углепластика к пучку RC, как показано на рис. 6. Еще одним преимуществом данного устройства является то, что конец якоря могут быть легко установлены перед листы выпустили, потому что достаточный зазор между листами и раздел WT стали. По проекту руководящих принципов, установленных ACI Комитет 440 (2002), на поверхности пучка шероховатой до агрегаты подвергались, а затем пылесосом для удаления пыли и незакрепленных частиц. После склеивания, устройство предварительного натяжения остался на месте, по крайней мере 80 часов, что было более чем достаточно времени, чтобы правильно лечить эпоксидной смолы.
Предварительное напряжение трансфер-передачи от напрягаемой была проведена медленно выпускать резьбовых шпилек (Часть D) в области нагружения. Этот процесс осуществлялся попеременно завершения двух полных оборотов во всех четырех стали орехи (часть E). Общее время, необходимое для освобождения предварительного напряжения во всех пучков около 5 минут. Для пучка с предварительно напряженных 40% (табл. 2), что соответствует скорости около 180 N / второй (40 кг / сек). Для других лучей, освобождение было проведено более медленными темпами, а ставки приведены в таблице 2. После выхода листы углепластика была достигнута, листы были подрезаны близко к стальной полосы и механические устройства были удалены, и очищены для дальнейшего применения.
Полевые установки приложения-Следует признать, что эти лабораторных условиях, не соответствуют точные условия на местах для укрепления в регионах положительный момент, в который предварительно напряженный аппарата необходимо висит от RC пучков. Это в некоторой степени более сложная, чем простое "сверху" процедура показана на рис. 6. Это не должно, однако, представляют собой ограничение предлагается механическое устройство для следующих целей: 1) полностью собранного устройства с предварительно напряженных листов углепластика было легко перемещать и поворачивать в лабораторных условиях, 2) устройство весом около 1 кН (200 б) и 3) он легко перемещаются с помощью двух человек.
Потенциальные области применения на нижней пучка подробно показано на рис. 7. Как и в лабораторных условиях предварительного напряжения можно легко сделать в таком месте, вблизи пучка в укреплении и с устройством удобно расположены, как показано на рис. 4. Затем устройство может быть легко поднял на нижней стороне света, и из-за его легкого веса, он может быть поддержан U-ленты и крепятся по бокам пучка RC с анкерными болтами. В области приложений, других легких материалов, таких как алюминий могут быть рассмотрены на строительство механического устройства.
Применение в полевых условиях в соответствии с установки показана на рис. 7 не были исследованы в этой исследовательской программе, однако, на основе результатов исследований в данной работе, это устройство показало высокий потенциал для практического применения. Это потому, что нет необходимости мобилизации власти эксплуатируемого оборудования, напрягаемой можно легко применить и контроль за напрягаемой может быть освобожден под медленные темпы деформации. Хотя это и не исследованы в этом исследовании, некоторые недостатки этой системы связаны с максимальной и минимальной длины листов углепластика, которые могут быть реализованы в этой области и смещение волокон.
Экспериментальная программы и результаты
Предварительное напряжение операции
Как указывалось выше, шесть углепластика листы были предварительно напряженных и связанный с RC шесть лучей. Эти шесть углепластика листы были предварительно напряженных до примерно 15, 30 и 40% от прочности на растяжение листов углепластика и были предварительно напряженных по установке, изображенной на рис. 8. В любом из этих случаев, без ущерба, которая наблюдалась в листы углепластика, которые были либо в контакте с стальных полос (часть С), или между крепления плит и B. Как отмечалось ранее, ползучести разрывом укрепление FRP при длительном напряжений избежать, установив предстрессовый уровней ниже 55% (ACI Комитет 440 2002).
Как показано на рис. 8, тензодатчики были прикреплены вдоль листов для контроля и записи напрягаемой потери предварительного напряжения в напрягаемой и передачи данных до изгиба тестирования. Кроме того, два LVDTs назначен LVDT-B были установлены на обоих концах листов для измерения относительного скольжения между листами и крепления регионов. Кроме того, вертикальное смещение
Тестовые данные записаны с LVDT-B (см. рис. 8) показывают, что нет проскальзывания между листами углепластика и устройства предварительного натяжения произошло. Кроме того, не видимые повреждения листов было отмечено во время предварительного напряжения процесса.
Рисунок 9 изображена нормированная уровень предварительного напряжения Нормированный уровень предварительного напряжения
... (6)
где и egauge перегруженность, записанных с датчиков обозначается как 1, 2 и 3 на рис. 8. В этом уравнении значения тензометрических были усреднены по количеству датчиков деформации, которые были использованы во время записи.
Корреляция с экспериментальными и теоретическими результатами в данном разделе, нормированные предварительного напряжения (5) была по сравнению со средней нормированной экспериментальными значениями. Эти теоретические и экспериментальные полученные результаты представлены на рис. 10 для всех предварительно напряженные балки. Эти графики изображены сильная корреляция между теоретическими и экспериментальными полученных результатов с точки зрения уравнения. (6), которые указывают, что в ходе предварительного напряжения, один может потребоваться только для измерения вертикального перемещения листов углепластика оценить предварительное напряжение присутствует в листах. Эти результаты также свидетельствуют о том, что предварительное напряжение присутствует в листы углепластика могут быть получены с помощью уравнения. (5) или создавать графики, аналогичные тем, которые представлены на рис. 5. В сфере применения, это очень полезно, потому что она позволяет избежать дальнейшего использования электрических приборов для оценки уровня предварительного напряжения, так как вертикальные перемещения можно легко измерить с точного измерения разработки, которая представляет собой стандартное устройство для измерения используется для получения высокой точности показаний ..
Потери предварительного напряжения-нормированных уровней предварительного напряжения на различных этапах предварительного натяжения и до изгиба тестирования приведены в таблице 5. Эти результаты ясно показывают, что устройство было эффективным в напрягаемой углепластика листов до установленных уровней напряжения, первоначальные потери предварительного напряжения были незначительны, и потери предварительного напряжения после передачи были в пределах 10% от первоначальной предварительного напряжения для всех испытуемых балок. Результаты представлены на рис. 9 и в таблице 5 ясно показывает, что предварительное напряжение потери были минимальными, и потому не проскальзывание листов углепластика на якорной стоянке регионе было зарегистрировано, потери предварительного напряжения, в основном за счет упругих сокращение пучка RC, деформаций в механических само устройство, а также / или сокращение эпоксидной смолы.
Прочность тестирования
Для исследования возможности использования данного устройства для изгибных укрепления членов RC, в общей сложности восемь RC пучков были протестированы в соответствии четыре-балльной системе в зависимости от изгиба множество показано на рис. 11 (б) и модифицированной схемы приведены в таблице 2. Эти лучи были 203 мм (8 дюймов) в ширину, 279 мм (11 дюймов) глубиной и 2,44 м (8 футов) в длину и были укреплены две D16 арматуры в растянутой области, а также два D10 арматуры в области сжатия (см. рис. 11 (а)). В изгиб испытания (см. рис. 11 (б)), прогиба в середине пролета измерялось с двумя датчиками строки.
Записанных нагрузки P (см. рис. 9) по сравнению с прогибы в середине пролета для испытуемого лучей показано на рис. 12. Луч H не было проверено, поскольку лист углепластика delaminated ходе предварительного напряжения релиз (см. рис. 13).
На рис. 12, после выхода жесткость и несущую усиленного пучков была выше, чем луч, но с другой стороны, как и ожидалось, окончательный прогибов для укрепления лучей меньше, чем для луча А. По сравнению с луч B , балки укрепили с предварительно напряженных листов углепластика достигли высшего урожайность и конечной нагрузки. Между тем, балки укреплены листы углепластика с большей напрягаемой уровня, достигнутого большей жесткости и конечной загрузки, в котором указывается, что увеличение предварительного напряжения в листах углепластика также увеличивает жесткость и предельных РК пучков. Испытания результаты сопоставлены на рис. 12, где, несмотря на максимальное отклонение луча составляет 94,5 мм (3,72 дюйма), он был сокращен на 30 мм (1,18 дюйма), чтобы более наглядно экспериментальные результаты для других пучков. Как отмечалось ранее, экспериментальных и аналитических результатов от изгиба программы тестирования описаны более подробно в сопроводительном документе.
ВЫВОДЫ
Общие выводы из этой первой работы можно резюмировать следующим образом:
1. Устройство, разработанное в этой программе был способен на якорь и напрягаемой углепластика листов толщиной до 40%. Высшие уровни преднапряжения не были расследованы, потому что после этого уровня, отслоение может произойти во время освобождения от напрягаемой;
2. Предварительного напряжения сил были косвенно наносить вручную с помощью резьбовых шпилек, без необходимости для гидравлических домкратов и может быть определена путем показания деформации от напряжения датчиков, наклеенных на листы углепластика. В области приложений, один может контролировать силу предварительного напряжения путем измерения вертикального смещения листов углепластика;
3. Результаты испытаний показывают, что примерно через 40 часа, предварительное напряжение, оставшихся в листах стабилизировался на уровне примерно 90% от изначально приложенного напряжения, а также
4. Крекинга, уступая, и предельной нагрузки укрепить пучков значительно увеличилось. Между тем, прогибы в середине пролета конечной усиленного пучков значительно сократилось в результате ужесточения последствий листы углепластика.
Таким образом, этот прототип устройства показывает высокий потенциал для области применения внешних предварительно напряженных листов углепластика поскольку ни сложного оборудования, необходимый для ее использования и эксплуатации.
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 440, 2004, "Руководство по методам испытаний армированных волокном полимеров (FRPS) для армирования для укрепления бетонных конструкций (ACI 440.3R-04)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 40 с.
ACI Комитет 546, 1996, "Бетон Руководство Ремонт (ACI 546R-96)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 26 с.
Char, MS; Saadatmanesh, H.; и Ehsani, MR, 1994, "Бетон Балки Внешне Предварительно напряженные плиты с составными", PCI Journal, V. 39, № 3, май-июнь, с. 40-51.
Эль-Хача Р., Elbadry, М., 2001, "Укрепление бетонных балок с внешней предварительно напряженных углеродного волокна композиты кабель," Известия Волоконно-армированных пластиков для железобетонных конструкций (FRPRCS-5), Кембридж, Великобритания, с. 699-708.
Эль-Хача, R.; Wight, RG и Грин, М. Ф., 2001 ", предварительно напряженного железобетона Волоконно-полимерные Ламинаты для укрепления структур," Прогресс В строительной техники и материалов Journal, В. 3, с. 111-121.
Эль-Хача, R.; Wight, RG и Грин, М. Ф., 2003, "Инновационная система предварительного напряжения армированных волокном листов полимерных" ACI Структурные Journal, В. 100, № 3, май-июнь, с. 305 - 313.
Сад, AM; Холлауэй, LC, и Торн, А. М., 1998, "Укрепление и деформационного поведения железобетонных балок Модернизированный Использование предварительно напряженных составных пластин", материалов и конструкций, V. 31, № 4, с. 247-258.
Karbhari В.М., 2001, "Материалы Рассмотрение в FRP реабилитации железобетонных конструкций", журнал материалов в строительстве, ASCE, т. 13, № 2, с. 90-97.
Pornpongsaroj П., Pimanmas А., 2003, "Влияние Конец Обмотка из Пилинг Поведение предварительного Укрепление Балки," Исходя из армированных волокном пластиковые для железобетонных конструкций (FRPRCS-6), Сингапур, с. 277 - 286.
Квантрилл, RJ, и Холлауэй, LC, 1998, "О реабилитации при изгибе железобетонных балок на основе применения перспективных композитных предварительно напряженных плит," Составные науке и технике, В. 58, с. 1259-1275.
Saadatmannesh, H., и Ehsani, М., 1991, "RC Балки укрепляясь GFRP плиты: Часть I: экспериментальное исследование" Журнал строительной техники, ASCE, В. 117, № 11, с. 3417-3433.
Саэки, N.; Шимуры, K.; Lzumo, К. и Horigushi, T., 1997, "Восстановление железобетонных балок Использование предварительно напряженных листов волокна," Труды Международной конференции по технике материалы, Оттава, Онтарио, Канада.
Дэн, JG; Chen, JF; Смит, ST, и Лан, Л., 2002, FRP-RC Укрепление структуры, М., Нью-Йорк, с. 45-60.
Triantafillou, TC; Deskovic, Н., и Deuring, М., 1992, "Усиление железобетонных конструкций с предварительно напряженной волокнита бюллетени," Структурные ACI Journal, В. 89, № 3, с. 235-44.
Уайт, Р.; Грин, М. Ф. и Эрки, М., 2001, "Предварительно напряженные FRP листов в период после укрепления железобетонных балок," Журнал композиты для строительства, ASCE, V. 5, № 4, с. 214-220.
Ян, C.; Нанни, A.; и Дхарани, L., 2001, "Эффект волоконно Плохое на FRP слоистый пластик и укрепление бетонных балок," Труды 9-й Международной конференции по структурной Неисправности и ремонт, MC Форд, под ред. Технология машиностроения Press, London, Великобритания, 10 с. (CD-ROM)
Piyong Ю Инженер с компанией "Матрикс" Инжиниринговая корпорация, Chicago, IL. Его научные интересы включают в себя использование армированных волокном полимер для структурного ремонта зданий и мостов.
Входящие в состав МСА F. Педро Силва является адъюнкт-профессором гражданского и экологического инжиниринга в Университете Джорджа Вашингтона, Вашингтон, округ Колумбия. Он является членом комитетов МСА 341, сейсмостойкость железобетонных мостов и 440, армированных полимерных усиление. Его исследовательские интересы включают разработку новаторских на основе оценки выполнения процедур по разработке и модернизации структур и использования волоконно-армированные полимерные для структурного восстановления структур.
Антонио Нанни, ВВСКИ, профессор и председатель Департамента по гражданским, архитектурной и инженерной экологии в Университете Майами, Сиэтл, FL, а также профессор структурной инженерии в университете Неаполя-Федерико II, Неаполь, Италия. Он является председателем комитета ACI 437, Сила оценка существующих железобетонных конструкций, а также членом комитетов МСА 440, армированных полимерных арматуры; 544, армированного волокном бетона; 549, тонкая Усиленный цементной продукции и Ferrocement; 562, оценка, ремонт и Реабилитация бетонных зданий; 563, технические характеристики Ремонт Железобетона в зданиях, а также Объединенного комитета ACI-ASCE-TMS 530, стандарты Кирпичный Объединенного комитета. Его научные интересы включают строительные материалы и их структурных производительность и области применения.