שיטת התקנה כדי לשפר את בקרת איכות עבור סיבים מחוזק פולימר ספייק עוגנים
Summary
כתב יד זה מציג שיטה לפיקוח על איכות ההתקנה עבור עוגנים ספייק שנועדו לעכב את delamination של פולימרים מבחוץ בונדד סיבים מחוזק. הפרוטוקול כולל הכנת החור מקדחה ואת תהליך הכניסה. הפרמטרים המשפיעים על יעילות העוגנים הם דנו.
Abstract
סיבים מחוזק פולימר (FRP) עוגנים הם דרך מבטיח כדי לשפר את הביצועים של בונדד מבחוץ FRPs חלה על מבנים קיימים, כמו שהם יכולים לעכב או אפילו למנוע כשל debonding. אולם, הדאגה העיקרית בפני מעצבי הוא הכישלון מוקדמת של העוגנים עקב ריכוז מתח. איכות ההתקנה המסכן והכנה של החורים סיווג יכול לגרום ריכוז מתח זה מעורר כשל זה מוקדם מדי. מאמר זה עוסק בשיטת ההתקנה שמטרתו להפחית את ההשפעה של ריכוז מאמץ לספק פקד איכות נאותה של ההכנה של החור התרגיל. השיטה כוללת שלושה חלקים: קידוח, ניקוי של החורים, החלקה של קצות החור עם מקדחה מותאמים אישית, וכן ההתקנה של העוגן עצמו, כולל ההפריה על פינים עוגן, ההכנסה שלה. עוגן האוהדים (האורך חינם של הקוצים) ואז מודבקת חיזוק FRP חיצוניים. עבור המעגנה סוף, במקרה של תגבורת עם עננים נים מרובים, מומלץ כי המאוורר עוגן להיות מוכנס בין שני עננים נים לסייע מנגנון העברת מתח.
ההליך המוצע הוא השלים עם גישה עיצוב עבור העוגנים ספייק, בהתבסס על מסד נתונים מקיף. מוצע כי העיצוב בצע מספר מדרגות, כלומר: הבחירה של קוטר עוגן, חוזק עוקבות של המחבר (כלומר, העוגן לפני פנינג החוצה את הקצה ללא תשלום), הערכה של הקטנת חוזק מתיחה תופיפצה כיפוף, אספקת מספיק embedment כדי למנוע החלקה כשל, והתחשבות של המספר, ריווח של עוגנים עבור חיזוק נתון. במובן זה, יצוין כי דרוש מחקר נוסף כדי לקבל ביטוי כללי עבור התרומה של ספייק עוגנים כדי הכוללת בונד חוזק של FRP תגבורת.
Introduction
FRP מעגן ההצעה דרך מבטיח לשפר את הביצועים של מבחוץ בונדד FRPs חלה על מבנים קיימים, בהתחשב שהם יכולים לעכב או אפילו למנוע כשל debonding1,2. עם זאת, הדאגה העיקרית עבור מעצבים מצריכה הכשל מוקדמת של העוגנים, הטיה עקב ריכוז מתח באזור כיפוף. איכות ההתקנה והכנה של החורים סיווג מכריעים להגביל את ריכוז מתח זה מעורר כזה כשל מוקדמת.
מאמר זה עוסק בשיטת ההתקנה שמטרתו להפחית את ההשפעה של ריכוז מאמץ לספק פקד איכות נאותה של הכנת החור התרגיל והתקנת העוגנים. השיטה כוללת ארבעה חלקים: הקידוח וניקוי החורים, החלקת קצוות חור עם מקדחה מותאם אישית כדי למנוע אי סדרים התפלגות הלחץ בתוך אזור כיפוף, התקנה של העוגן עצמו, כולל ההפריה של פינים את העוגן שלה הכניסה ו אדהזיה העוגן לחיזוק.
מחקר שפורסם בעבר3,4,5,6,7, ניתן להסיק שמקדם את העלייה הפתאומית הזו עוגנים עם אזור כיפוף (זה אומר, עם זווית מסוימת בין הסוף חינם ו אזור מוטבע), סובלים ריכוז מתח זה נוטה לעורר כשל מוקדמת. זה לא תמיד ניתן למנוע עקב הגיאומטריה של חברי המקורי. במקרים רבים, זוויות פינים 90° מועסקים באופן כללי, אם כי יש הסכמה כללית כי 135° מעלות פינים לאפשר ירידה בריכוז מתח, להוביל ביצועים טובים יותר של ספייק עוגנים. הסיבות העיקריות לשימוש של זוויות פינים 90° הם כי הם פשוט להפעיל ולשלוט בכל כיוון כי הם להפחית את האפשרות לפגוש תגבורת פנימי.
איור 1 מציג עוגן ספייק טיפוסי עם הזוויות פינים הנפוץ ביותר. ספייק עוגנים מותקן עם זוויות פינים 90° יכול, בכל זאת, להציג הופעה טובה יחסית, אם בקרה נאותה של ריכוז מתח מסופק. הגבלת ריכוז מתח בדרך כלל כרוך בתכנון העוגנים עם הפנימי גדול רדיוס, כיפוף רדיוס כיפוף פנימי שלא נמצא לשחק תפקיד מרכזי סיבים kinking8,9. במובן זה, כותבים כמו אורטון. et al. 3 להציע כי יש להשתמש רדיוס כיפוף של ארבע פעמים הקוטר עוגן. התוצאה המלצה מעשית כיפוף רדיוס, אפילו בשביל קטרים עיגון קטנות, כמו להגדיל את רדיוס כיפוף כרוכה הולכת ופוחתת האורך embedment בפועל עבור עומק החור נתון.
החוקרים מאמינים כי ההמלצה של רדיוס כיפוף גדול קשורה הקושי לשלוט הפנימי האמיתי רדיוס, כיפוף מנקודת מבט גיאומטרי, כאשר החלקה נעשה בעבודת יד. מקדחה מותאם אישית כתוצאה מכך תוכנן זה מאפשר של בקרת איכות קל של ההתקנה, ומבטיח כי רדיוס כיפוף נחשב בעיצוב.
שני תהליכים שונים נחשבים בעיתון. הראשונה קשורה את תהליך ההתקנה עבור המחברים (עוגנים, בייחוד לפני פנינג החוצה את הקצה ללא תשלום), ואילו השנייה כוללת השיטה המוצעת עבור עיצוב עם ספייק עוגנים את האימות זקוק.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול שלב אחר שלב התקנה ועיצוב של עוגנים ספייק FRP מוצג. לפי מיטב הידע של המחברים, אין פרוטוקולים מפורט על ספייק עוגנים פותחו לגבי השפעת פרמטרים ההתקנה ותהליך על קיבולת עוגן.
המקדחה החלקת המוצע מיטיב בביצועים של ספייק עוגנים, על-ידי הפחתת מתח הריכוז, הוכיחה את יעילותה בהפח?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים רוצה להביע את תודתם סיקה סאו על תמיכתם, במיוחד עבור אספקת שלהם של החומר עבור העוגנים, התגבור. Betazul הוא הודה במיוחד על עזרתם של המקדחה מותאם אישית, עם ההכנה של הוידאו.
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).
