Summary

Metodo di installazione per migliorare il controllo di qualità per fibra rinforzata polimero Spike ancore

Published: April 10, 2018
doi:

Summary

Questo manoscritto presenta un metodo per controllare la qualità dell’installazione per spike ancore progettata per ritardare la delaminazione dei polimeri a fibra rinforzata esternamente. Il protocollo prevede la preparazione del foro e il processo di inserimento. I parametri più influenti sull’efficienza degli ancoraggi sono discussi.

Abstract

Rinforzato con fibra polimerica (FRP) ancore in modo promettente per migliorare le prestazioni di FRP incollati esternamente applicato a strutture esistenti, in quanto possono ritardare o addirittura impedire l’errore di debonding. Tuttavia, una preoccupazione importante affrontata dai progettisti è il guasto prematuro degli ancoraggi a causa della concentrazione di sforzo. Qualità cattiva installazione e preparazione dei fori liquidazione può causare stress concentrazione che provoca questo guasto prematuro. Questa carta tratta con un metodo di installazione che mira a ridurre l’impatto della concentrazione dello stress e di fornire un adeguato controllo di qualità della preparazione del foro. Il metodo prevede tre parti: la perforazione e pulizia dei fori, l’arrotondamento dei bordi foro con un trapano su misura e l’installazione dell’ancoraggio stesso, tra cui l’impregnazione del tassello di ancoraggio e del suo inserimento. Tifosi di ancoraggio (la lunghezza libera delle punte) quindi sono legati per il rinforzo di FRP esterno. Per l’ancoraggio di estremità e nel caso di rinforzi con pieghe multiple, si raccomanda che la ventola di ancoraggio inserito tra due strati di assistere il meccanismo di trasferimento dello stress.

La procedura proposta è completata con un approccio progettuale per ancoraggi di spike, basato su un ampio database. Si propone che il design segue un numero di passi, vale a dire: selezione del diametro di ancoraggio e successiva resistenza alla trazione del connettore (vale a dire, l’ancoraggio prima smazzante fuori l’estremità libera), valutazione della riduzione di resistenza alla trazione a causa piegatura, fornitura di abbastanza infissione per prevenire lo slittamento guasto e la considerazione del numero e la spaziatura delle ancore per un rinforzo dato. In questo senso, si deve osservare che ulteriore ricerca è necessaria al fine di ottenere un’espressione generale per il contributo di spike ancore a forza di legame complessiva dei rinforzi in FRP.

Introduction

FRP ancore offerta una soluzione promettente per migliorare le prestazioni di esternamente legato FRP applicati a strutture esistenti, date che possono ritardare o addirittura impedire debonding guasto1,2. Tuttavia, delle principali preoccupazioni per i progettisti comporta il guasto prematuro delle ancore a taglio a causa della concentrazione di sforzo della regione di piegatura. Qualità dell’installazione e preparazione dei fori liquidazione sono cruciali per limitare la concentrazione di stress che provoca tale guasto prematuro.

Questa carta tratta con un metodo di installazione che mira a ridurre l’impatto della concentrazione dello stress e di fornire un adeguato controllo di qualità della preparazione del foro e l’installazione degli ancoraggi. Il metodo coinvolge quattro parti: foratura e pulizia dei fori, lisciando i bordi del foro con un trapano su misura per evitare irregolarità nella distribuzione-lo stress all’interno della regione di piegatura, installazione dell’ancoraggio stesso, tra cui l’impregnazione di il tassello di ancoraggio e suo inserimento e adesione dell’ancoraggio al rinforzo.

Da ricerca precedentemente pubblicata3,4,5,6,7, si può concludere che spike ancore con una regione di piegatura (vale a dire, con una certa angolazione tra l’estremità libera e il regione incorporato), soffrono di concentrazione di sforzo che è incline a provocare guasti prematuri. Questo non può sempre essere evitato grazie alla geometria dei componenti originali. In molti casi, angoli di 90° tassello sono largamente impiegati, anche se è generalmente accettato che gli angoli di 135° tassello consentono una riduzione nella concentrazione di sforzo e portano a prestazioni migliori delle ancore di spike. I motivi principali per l’utilizzo di angoli a 90° tassello sono che sono più semplici da eseguire e controllare in qualsiasi direzione e che riducono la possibilità di incontrare rinforzi interni.

Figura 1 Mostra un ancoraggio tipico spike con angoli di tassello più comuni. Ancore di Spike installate con angoli di 90° tassello possono, tuttavia, visualizzare una relativamente buona prestazione se viene fornito il corretto controllo della concentrazione dello stress. Limitando lo stress concentrazione generalmente richiede la progettazione di ancoraggi con un interno grande curvatura, come il raggio di curvatura interno è stato trovato a giocare un ruolo importante in fibra annodamento8,9. In questo senso, autori come Orton et al. 3 suggeriscono che dovrebbe essere usato un raggio di curvatura di quattro volte il diametro di ancoraggio. Questo risultati di raccomandazione in impraticabile raggi, di curvatura anche per diametri piccoli anchor, come aumentare il raggio di curvatura coinvolge diminuendo la lunghezza effettiva infissione per una profondità di data buca.

Gli autori ritengono che la raccomandazione di grande raggio di curvatura è legata alla difficoltà di controllare l’interno reale curvatura, da un punto di vista geometrico, quando levigante è fatto a mano. Una punta su misura è stato di conseguenza progettata che permette un facile controllo di qualità dell’installazione e garantisce che il raggio di curvatura è considerato nel disegno.

Nel libro sono considerati due diversi processi. Quello primo è relativo alla procedura di installazione per i connettori (ancore, soprattutto prima smazzante fuori l’estremità libera), mentre il secondo include il metodo proposto per la progettazione con spike ancore e la verifica ha bisogno.

Protocol

1. metodo di installazione anchor Nota: Questo metodo include il foro di perforazione, la pulizia e la levigatura del bordo del foro, così come impregnazione e inserimento dell’ancoraggio. Praticare il foro per la lunghezza di infissione necessaria e con diametro specificato. Utilizzare un apposito attrezzo di perforazione (vale a dire, elettrica martello o diamante core). Per strutture in cemento armato, i criteri per la selezione di utensili di foratura …

Representative Results

Test sono stati condotti sui connettori isolati per valutare l’efficacia del metodo levigante. Inoltre, sono stati confrontati due metodi di impregnazione e inserimento dei connettori. Il metodo bagnato ha coinvolto impregnare le ancore immediatamente prima dell’inserimento, come il protocollo presentato. Il metodo indurito (o pre-impregnato) ha consistito di impregnazione della regione incorporata di ancore in anticipo, almeno 24 ore prima dell’inserimento. <p class="jove_content" fo…

Discussion

Un protocollo passo-passo per l’installazione e progettazione di FRP spike ancore è presentato. A meglio della conoscenza authors’, nessun protocolli dettagliati su spike ancore sono stati sviluppati per quanto riguarda l’effetto dei parametri di installazione e processo sulla capacità di ancoraggio.

La proposta punta levigante è utile nello svolgimento delle ancore di spike, per mezzo di ridurre la concentrazione di sforzo e ha dimostrato la sua efficacia nel ridurre la dispersione delle p…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori desiderano esprimere la loro gratitudine a Sika SAU per il loro sostegno e, in particolare per la fornitura di materiale per gli ancoraggi e per i rinforzi. Betazul è riconosciuto soprattutto per il loro aiuto con la punta del trapano su misura e con la preparazione del video.

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. Orton, S. L., Jirsa, J. O., Bayrak, O. Design considerations of carbon fibre anchors. J Compos Constr. 12 (6), 608-616 (2008).
  4. Ozbakkaloglu, T., Saatcioglu, M. Tensile behavior of FRP anchors in concrete. J Compos Constr. 13 (2), 82-92 (2009).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Machida, A. Recommendation for design and construction of concrete structures using continuous fiber reinforcing materials. Japan Society of Civil Engineers (JSCE). , (1997).
  9. 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).
  10. . . Qualification of post-installed adhesive anchors in concrete and commentary. , 4-11 (2011).
  11. . . Metal anchors for use in concrete. Part 5: Bonded Anchors. , (2013).
  12. . . Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures. , (2008).
  13. . . Design Guidance for Strengthening Concrete Structures Using Fibre Reinforced Composite Materials. , (2012).
  14. 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).
  15. Kim, S., Smith, S. Pullout strength models for FRP anchors in uncracked concrete. J Compos Constr. 14 (4), 406-414 (2010).
  16. Cook, R. A., Konz, R. C. Factors influencing bond strength of adhesive anchors. ACI Struct J. 98 (1), 76-86 (2001).
  17. . . Standard test method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials. , (2014).
  18. Chen, J., Teng, J. Anchorage strength models for FRP and steel plates bonded to concrete. J Struct Eng. 127 (7), 784-791 (2001).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Zhang, H. W., Smith, S. T., Kim, S. J. Optimisation of carbon and glass FRP anchor design. Constr Build Mater. 32, 1-12 (2012).
  23. Zhang, H. W., Smith, S. T. FRP-to-concrete joint assemblages anchored with multiple FRP anchors. Compos Struct. 94 (2), 403-414 (2012).

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Citer Cet Article
Villanueva-Llauradó, P., Fernández-Gómez, J., González-Ramos, F. J. Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors. J. Vis. Exp. (134), e56886, doi:10.3791/56886 (2018).

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