Метод установки для повышения контроля качества для волокна армированные полимерной Спайк якорей
Summary
Эта рукопись представляет метод для контроля качества установки для всплеска якорей, предназначенных для задержки расслаивания внешне кабального волокна армированных полимеров. Протокол включает в себя подготовку отверстие и процесса вставки. Обсуждаются наиболее влиятельных параметров на эффективность якорей.
Abstract
Волокна армированных полимера (FRP) привязки являются перспективным способом для повышения производительности внешне стружечные FRPs применяется для существующих структур, как они могут задержать или даже предотвратить debonding недостаточности. Однако одной из основных проблем, стоящих перед дизайнерами является преждевременной отказа якоря из-за концентрации напряжений. Качество плохое установки и подготовки Распродажа отверстий может привести к концентрации напряжений, что провоцирует это преждевременный выход из строя. Эта статья посвящена метод установки, который стремится уменьшить воздействие концентрации напряжений и для обеспечения надлежащего контроля качества подготовки отверстие. Метод включает три части: бурение и Очистка отверстий, сглаживание краев отверстия с заказной сверло и установка анкера, включая пропитки анкер дюбель и его вставки. Якорь болельщиков (свободная длина шипов) затем приклеенная к внешней FRP арматуры. Для конца Анкоридж и в случае подкрепления с несколько слоёв рекомендуется включить вентилятор якорь между двумя слоями для оказания помощи механизму стресс передачи.
Предлагаемая процедура дополняется при подходе к проектированию для всплеска якорей, основанный на обширную базу данных. Предлагается, что дизайн следовать ряд шагов, а именно: выбор диаметр анкера и последующие прочности разъема (то есть, якорь перед веером свободный конец), оценки уменьшения прочности из-за изгиб, предоставление достаточно анкеровки для предотвращения проскальзывания провал и рассмотрение число и интервал якорей для заданного армирования. В этом смысле следует отметить, что необходимы дальнейшие исследования, с тем чтобы получить общее выражение для вклада Спайк якорей общую прочность FRP арматуры.
Introduction
FRP якоря предложение перспективным способом повышения производительности внешне тычковой FRPs применяется для существующих структур, учитывая, что они могут задержать или даже предотвратить debonding недостаточности1,2. Однако одной из основных проблем для дизайнеров влечет за собой преждевременной отказа якоря в сдвига за счет концентрации напряжений в регионе изгиб. Качество установки и подготовки Распродажа отверстия имеют решающее значение для ограничения этой концентрации напряжений, что провоцирует такой преждевременный выход из строя.
Эта статья посвящена метод установки, который стремится уменьшить воздействие концентрации напряжений и для обеспечения надлежащего контроля качества подготовки отверстие и установка анкеров. Этот метод включает в себя четыре части: бурение и чистки отверстий, сглаживание краев отверстия с заказной сверло, чтобы избежать нарушений в распределение напряжений в регионе изгиб, установка анкера, включая пропитке Анкер дюбель и его вставки и адгезии анкера для армирования.
Из ранее опубликованных исследований3,4,5,6,7, можно сделать вывод, что Спайк якоря с областью изгиб (это означает, с определенным углом между свободный конец и Встроенный район), страдают концентрации напряжений, которая подвержена спровоцировать преждевременный выход из строя. Это не всегда удается избежать благодаря геометрии первоначальных членов. Во многих случаях широко используются дюбель углов 90°, хотя общепризнанно, что 135° дюбель углов позволяют снижение концентрации напряжений и привести к лучшей производительности Спайк якорей. Основные причины для использования углов 90° дюбель являются, что они проще выполнять и контролировать в любом направлении и что они уменьшают возможности для удовлетворения внутренних подкрепления.
На рисунке 1 показана типичная Спайк якорь с наиболее распространенными дюбель углами. Тем не менее, Спайк якорей, установленные с углом 90° дюбель отображаются относительно хорошие показатели при условии надлежащего контроля концентрации напряжений. Ограничения концентрации напряжений обычно включает в себя проектирование якоря с большой внутренней изгиб, как было установлено, что внутренний радиус изгиба играть важную роль в волокна, излом8,9. В этом смысле, авторы таких Ортон и др. 3 предполагают, что радиус изгиба четыре раза диаметр анкера следует использовать. Результаты этой рекомендации в непрактичным изгиб радиусом, даже для небольших якорь диаметров, как увеличивая радиус изгиба включает уменьшение фактической анкеровки длина для данного отверстие глубиной.
Авторы полагают, что рекомендация большой радиус изгиба связано с трудность контроля реального внутреннего изгиб, с геометрической точки зрения, когда сглаживание делается вручную. Заказной сверло следовательно разработан, позволяющий легко контроля качества установки и гарантирует, что радиус изгиба рассматривается в дизайне.
В документе рассматриваются два различных процессов. Первый из них связан с процедура установки для соединителей (якорей, особенно перед веером свободный конец), тогда как вторая включает в себя предлагаемый метод для дизайна с шипованные якорей и проверки потребностей.
Protocol
Representative Results
Discussion
Представлен пошаговый протокол для установки и дизайн FRP Спайк якорей. Для лучших авторов знаний без подробных протоколов на Спайк якоря были разработаны относительно влияния параметров установки и процесса на якорь способности.
Предлагаемый сглаживания сверло выгодн?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы выразить свою признательность Sika SAU за их поддержку и особенно для их поставки материала для якорей и для подкрепления. Betazul особенно признается за их помощь с заказной сверло и с подготовкой видео.
Materials
| Concrete | The concrete for support has a dosage made by the authors, and a strength class no lower than C40 | ||
| SikaWrap anchor C | SIKA | This material has been used for the FRP spike anchors. SikaWrap Anchor C is a unidirectional, carbon fiber rope, sheathed in an elastic gauze. The gauze can be cut onsite to create a fan end that anchors CFRP fabrics and plates used in the structural strengthening of masonry and concrete. | |
| Sikadur 330 | SIKA | Impregnating resin, apt for manual saturation methods. The product was used for impregnating the anchor dowel before insertion | |
| Sikadur 30 | SIKA | Thixotropic, two part epoxy resin applied by spatula and therefore suitable for virtually any application, including overhead | |
| Drill bit | Betazul | Drill bit employed to smooth the holes that was designed by the authors and developed by Betazul SA | |
| Hammer drill | Hilti | Tool for the execution of anchor holes on masonry and concrete, for different drilling ranges | |
| Wire brush | Hilti | Hit series | For the proper brushing of drilled holes of varying diameters and embedment depths |
| Blow-out pump | Hilti | Hit series | Manual blow-out pump |
| SikaWrap-230 C | SIKA | Unidirectional woven carbon fiber fabric for dry application process | |
| Aluminium Bubble Roller | Fibre glast | For laminations where increased pressure is necessary to release air bubbles. They are straight across the width of the head and provide excellent air relief for nearly all applications. | |
| Brush | For impregnation of FRP bundle and sheet | ||
| 600 kN testing machine | Proeti | DI-CP/S | This is used for the shear test of anchors, in order to evaluate the efficacy of the proposed insertion method |
| Cable ties | Cable ties are needed to fasten the end of the anchor dowel in order to prevent fanning out of the fibers during insertion | ||
| Measuring tape | The measuring tape is necessary to control the embedment length as well as the diameter of the drill bit and hole clearance | ||
| Steel wire | Required to assist insertion | ||
| Rigid (steel) bar | A rigid bar of any material (in this case, it was made with a steel bar) is needed to control the embedment length |
References
- Grelle, S., Sneed, L. An evaluation of anchorage systems for fiber-reinforced polymer (FRP) laminates bonded to reinforced concrete elements. Struct Cong. , 1157-1168 (2011).
- Kalfat, R., Al-Mahaidi, R., Smith, S. Anchorage devices used to improve the performance of reinforced concrete beams retrofitted with FRP composites: State-of-the-art review. J Compos Constr. , 14-33 (2013).
- Orton, S. L., Jirsa, J. O., Bayrak, O. Design considerations of carbon fibre anchors. J Compos Constr. 12 (6), 608-616 (2008).
- Ozbakkaloglu, T., Saatcioglu, M. Tensile behavior of FRP anchors in concrete. J Compos Constr. 13 (2), 82-92 (2009).
- Zhang, H. W., Smith, S. T. Influence of FRP anchor fan configuration and dowel angle on anchoring FRP plates. Compos Part B: Eng. 43 (8), 3516-3527 (2012).
- Koutas, L., Triantafillou, T. Use of anchors in shear strengthening of reinforced concrete T-beams with FRP. J Compos Constr. 17 (1), 101-107 (2012).
- Villanueva-Llauradó, P., Fernández-Gómez, J., González-Ramos, F. J. Influence of geometrical and installation parameters on performance of CFRP anchors. Compos Struct. 176, 105-116 (2017).
- Machida, A. Recommendation for design and construction of concrete structures using continuous fiber reinforcing materials. Japan Society of Civil Engineers (JSCE). , (1997).
- Lee, C., Ko, M., Lee, Y. Bend strength of complete closed-type carbon fiber reinforced polymer stirrups with rectangular section. J Compos Constr. 18 (1), 04013022 (2013).
- . . Qualification of post-installed adhesive anchors in concrete and commentary. , 4-11 (2011).
- . . Metal anchors for use in concrete. Part 5: Bonded Anchors. , (2013).
- . . Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures. , (2008).
- . . Design Guidance for Strengthening Concrete Structures Using Fibre Reinforced Composite Materials. , (2012).
- Villanueva-Llauradó, P., Ibell, T., Fernández-Gómez, J., González-Ramos, F. J. Pull-out and shear-strength models for FRP spike anchors. Compos B Eng. 116, 239-252 (2017).
- Kim, S., Smith, S. Pullout strength models for FRP anchors in uncracked concrete. J Compos Constr. 14 (4), 406-414 (2010).
- Cook, R. A., Konz, R. C. Factors influencing bond strength of adhesive anchors. ACI Struct J. 98 (1), 76-86 (2001).
- . . Standard test method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials. , (2014).
- Chen, J., Teng, J. Anchorage strength models for FRP and steel plates bonded to concrete. J Struct Eng. 127 (7), 784-791 (2001).
- Lu, X. Z., Teng, J. G., Ye, L. P., Jiang, J. J. Bond-slip models for FRP and steel plates bonded to concrete. Eng Struct. 27 (6), 920-927 (2005).
- Brena, S. F., McGuirk, G. N. Advances on the behavior characterization of FRPanchored carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) sheets used to strengthen concrete elements. Int J Concr Struct Mater. 7 (1), 3-16 (2013).
- Eshwar, N., Nanni, A., Ibell, T. J. Performance of two anchor systems of externally bonded fiber-reinforced polymer laminates. ACI Mater J. 105 (1), 72-80 (2008).
- Zhang, H. W., Smith, S. T., Kim, S. J. Optimisation of carbon and glass FRP anchor design. Constr Build Mater. 32, 1-12 (2012).
- Zhang, H. W., Smith, S. T. FRP-to-concrete joint assemblages anchored with multiple FRP anchors. Compos Struct. 94 (2), 403-414 (2012).
