تعزيز أسلوب التثبيت لتعزيز مراقبة الجودة للألياف البوليمر سبايك المراسي
Summary
هذه المخطوطة يقدم طريقة لمراقبة نوعية التثبيت للمراسي سبايك الرامية إلى تأخير تنسل الأطراف البوليمرات الألياف خارجياً المستعبدين معززة. ويشمل البروتوكول إعداد ثقب الحفر، وعملية الإدراج. وتناقش المعلمات الأكثر تأثيراً على كفاءة المراسي.
Abstract
الألياف عززت المراسي البوليمر (FRP) وسيلة واعدة لتعزيز أداء فربس المستعبدين خارجياً المطبقة على الهياكل القائمة، كما يمكن أن يؤخر أو حتى منع فشل ديبوندينج. ومع ذلك، هو أحد الشواغل رئيسية التي تواجه المصممين فشل سابق لأوانه للمراسي بسبب تركيز الإجهاد. يمكن أن يؤدي التثبيت رداءة نوعية وإعداد الثقوب التخليص في تركيز الإجهاد الذي يثير هذا الفشل قبل الأوان. وتتناول هذه الورقة أسلوب تثبيت الذي يهدف إلى الحد من تأثير تركيز الإجهاد وتوفير عنصر تحكم الجودة مناسبة إعداد ثقب الحفر. الأسلوب الذي ينطوي على ثلاثة أجزاء: الحفر والتنظيف من الثقوب، وتنعيم حواف الحفرة مع قليلاً حفر مخصصة، والتثبيت من نقطة ارتساء نفسها، بما في ذلك التلقيح الوتد الربط والإدراج في. ثم مستعبدين المشجعين الارتساء (طول خالية من المسامير) لتعزيز FRP الخارجية. مرسى نهاية، وفي حالة التعزيزات مع تبحر متعددة، من المستحسن إدراج المروحة الربط بين الطيات اثنين مساعدة إليه نقل الإجهاد.
ويكمل الإجراء المقترح مع نهج تصميم للمراسي سبايك، استناداً إلى قاعدة بيانات واسعة النطاق. يقترح أن يتبع التصميم عدد من الخطوات، هي: اختيار قطر الربط والشد اللاحق من الموصل (أي، مذيع قبل يهوى الخروج في نهاية الحرة)، التقييم لتخفيض قوة الشد إلى الانحناء، توفير ما يكفي امبيدمينت لمنع عدم انزلاق، والنظر في عدد والمباعدة بين الولادات المراسي لتعزيز صورة معينة. في هذا السياق، تجدر الإشارة إلى أن هناك حاجة إلى إجراء مزيد من البحوث من أجل الحصول على تعبير عام لمساهمة المراسي سبايك إلى قوام السند فرب التعزيزات.
Introduction
فرب المراسي العرض وسيلة واعدة لتعزيز الأداء خارجياً المستعبدين فربس المطبقة على الهياكل القائمة، نظراً لأنها يمكن أن يؤخر أو حتى منع فشل ديبوندينج1،2. ومع ذلك، يستتبع شاغلا رئيسيا لمصممي فشل سابق لأوانه للمراسي في القص بسبب تركيز الإجهاد في منطقة الانحناء. جودة تثبيت وإعداد الثقوب التخليص ذات أهمية حاسمة للحد من هذا تركيز الإجهاد التي تثير هذه فشل سابق لأوانه.
وتتناول هذه الورقة أسلوب تثبيت الذي يهدف إلى الحد من تأثير تركيز الإجهاد وتوفير عنصر تحكم الجودة مناسبة إعداد ثقب الحفر وتركيب نقاط ارتساء. الأسلوب الذي ينطوي على أربعة أجزاء هي: الحفر وتنظيف الثقوب، تنعيم حواف الحفرة مع قليلاً حفر مخصصة لتجنب المخالفات في التوزيع على التوتر داخل منطقة الانحناء والتثبيت من نقطة ارتساء نفسها، بما في ذلك الحمل من الوتد الربط والإدراج، والالتصاق من نقطة ارتساء إلى التعزيز.
من الأبحاث المنشورة سابقا3،4،5،،من67، يمكن استنتاج أن سبايك المراسي مع منطقة الانحناء (يعني بزاوية معينة بين نهاية حرة المنطقة جزءا لا يتجزأ)، يعانون من تركيز الإجهاد التي عرضه لإثارة فشل سابق لأوانه. لا يمكن تجنب هذا دائماً بسبب هندسة الأعضاء الأصليين. في كثير من الحالات، تستخدم على نطاق واسع زوايا وتد 90°، على الرغم من أن من المتفق عليه عموما أن 135° وتد زوايا تسمح انخفاضا في تركيز الإجهاد، ويؤدي إلى أداء أفضل من المراسي سبايك. هي الأسباب الرئيسية لاستخدام زوايا 90 درجة وتد فأسهل لتنفيذ ومراقبة في أي اتجاه وأنها تقلل من إمكانية مواجهة التعزيزات الداخلية.
ويبين الشكل 1 رابط سبايك نموذجية مع زوايا وتد الأكثر شيوعاً. سبايك المراسي المثبتة مع زوايا وتد 90°، على الرغم من ذلك، عرض أداء جيد نسبيا إذا كان يتوفر عنصر التحكم المناسب لتركيز الإجهاد. يحد من تركيز الإجهاد عموما ينطوي على تصميم المراسي مع الداخلية كبيرة الانحناء الشعاع، كما تم العثور على نصف قطر الانحناء الداخلي للعب دور رئيسي في الألياف مجعد8،9. وبهذا المعني، المؤلفين مثل اورتن et al. 3 تشير إلى أنه ينبغي استخدام نصف قطر الانحناء أربع مرات قطرها الارتساء. نتائج هذه التوصية في غير عملي الانحناء إنصاف أقطار، حتى بالنسبة لأقطار مرساة الصغيرة، كزيادة نصف قطر الانحناء ينطوي على تقليص طول امبيدمينت الفعلي لعمق ثقب معين.
يعتقد المؤلفان أن التوصية لنصف قطر الانحناء كبيرة تتعلق بصعوبة السيطرة الداخلية الحقيقية الانحناء الشعاع، من وجهة نظر هندسية، عند تجانس تتم باليد. قليلاً حفر مخصصة تم وبالتالي تصميم يسمح مراقبة الجودة سهلة التثبيت ويضمن أن يعتبر نصف قطر الانحناء في التصميم.
وتعتبر عمليتين مختلفتين في الورقة. الأولى تتصل بإجراء التثبيت للموصلات (المراسي، خاصة قبل يهوى الخروج في نهاية الحرة)، بينما الثاني يتضمن الأسلوب المقترح للتصميم مع المراسي سبايك والتحقق يحتاج.
Protocol
Representative Results
Discussion
ويقدم بروتوكول خطوة بخطوة لتركيب وتصميم فرب سبايك المراسي. قد وضعت أية بروتوكولات تفصيلية على المراسي سبايك إلى أفضل المعارف صاحبي، فيما يتعلق بأثر عملية ومعلمات التثبيت على قدرة الربط.
مثقاب تجانس المقترح مفيد في أداء المراسي سبايك، عن طريق الحد من تركيز الإجهاد، وقد أثب?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يرغب المؤلفون يعربون عن امتنانهم ل SAU سيكا لدعمها، ولا سيما لإمداداتها من المواد للمراسي والتعزيزات. بيتازول المسلم خاصة لمساعدتهم مع مثقاب مخصصة وإعداد شريط الفيديو.
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).
