Método de instalación para mejorar el Control de calidad de fibra reforzado con anclajes de espiga de polímero
Summary
Este manuscrito presenta un método para el control de la calidad de la instalación de los anclajes de espiga diseñado para retrasar la delaminación de polímeros reforzados fibra externamente consolidada. El protocolo incluye la preparación de la perforación y el proceso de inserción. Se discuten los parámetros más influyentes en la eficacia de los anclajes.
Abstract
Anclajes de polímero (FRP) fibra reforzada son una forma prometedora para mejorar el rendimiento de FRPs externamente consolidado aplicado a las estructuras existentes, como pueden retrasar o incluso prevenir fallas debonding. Sin embargo, una de las principales preocupaciones que enfrentan los diseñadores es el fallo prematuro de los anclajes debido a la concentración de tensiones. Calidad mala instalación y preparación de los agujeros pueden resultar en la concentración de estrés que provoca esta falla prematura. Este trabajo aborda un método de instalación que tiene como objetivo reducir el impacto de la concentración de estrés y proporcionar un adecuado control de calidad de la preparación de la perforación. El método consiste en tres partes: la perforación y limpieza de los orificios, el suavizado de los bordes del agujero con una broca de modificado para requisitos particulares y la instalación del ancla, incluyendo la impregnación de la espiga de anclaje y su inserción. Fans de anclaje (la longitud libre de los picos) entonces se enlaza al refuerzo externo de FRP. Para el anclaje de extremo y en el caso de refuerzos con capas múltiples, se recomienda insertar el ventilador ancla entre dos capas para el mecanismo de transferencia de estrés.
El procedimiento propuesto se complementa con un enfoque de diseño para anclajes de espiga, basado en una extensa base de datos. Se propone que el diseño sigue una serie de pasos, a saber: selección del diámetro de anclaje y posterior tracción del conector (es decir, el ancla antes de aventar hacia fuera el extremo libre), evaluación de la reducción en la resistencia debido a flexión, provisión de suficiente empotramiento para evitar fallas de deslizamiento y la consideración del número y espaciamiento de los anclajes para refuerzo de concreto. En este sentido, cabe señalar que la investigación adicional es necesaria para obtener una expresión general para la contribución de los anclajes de espiga para total adherencia del refuerzo FRP.
Introduction
FRP anclas oferta un camino prometedor para mejorar el rendimiento de externamente consolidada FRPs aplicados a estructuras existentes, dadas que pueden retrasar o incluso prevenir debonding falta1,2. Sin embargo, una preocupación importante para los diseñadores conlleva la falla prematura de las anclas en esquileo debido a la concentración de tensiones en la región de doblado. Calidad de instalación y preparación de los agujeros son cruciales para limitar esta concentración de estrés que provoca una falla prematura.
Este trabajo aborda un método de instalación que tiene como objetivo reducir el impacto de la concentración de estrés y proporcionar un adecuado control de calidad de la preparación de la perforación y la instalación de las anclas. El método consiste en cuatro partes: perforación y limpieza de los orificios, suavizar los bordes del agujero con una broca modificado para requisitos particulares para evitar irregularidades en la distribución de la tensión en la región de flexión, instalación del ancla, incluyendo la impregnación de el pasador de anclaje y su inserción y la adherencia del anclaje para el refuerzo.
De los estudios previamente publicados3,4,5,6,7, se puede concluir que spike anclas con una flexión de la región (es decir, con un ángulo determinado entre el extremo libre y el región incrustado), sufren la concentración de tensiones que es propenso a provocar una falla prematura. Esto no puede evitarse siempre debido a la geometría de los miembros originales. En muchos casos, ángulos de 90° pasador se emplean ampliamente, aunque es generalmente aceptado que ángulos de 135° pasador permiten una reducción en la concentración de tensiones y llevan a mejor desempeño de los anclajes de espiga. Las principales razones para el uso de ángulos de 90° pasador son que son más simples de ejecutar y controlar en cualquier dirección y que reducen la posibilidad de cumplir con refuerzos internos.
La figura 1 muestra un ancla de espiga típica con los ángulos más comunes de la espiga. Anclajes de espiga con ángulos de 90° pasador pueden, sin embargo, mostrar un rendimiento relativamente bueno si se proporciona un control adecuado de la concentración de estrés. Limitar la concentración de tensión generalmente implica el diseño de los anclajes con un interior de gran radio, de doblez como el radio de curvatura interior se ha encontrado para desempeñar un papel importante en fibra acodamiento8,9. En este sentido, autores como Orton et al. 3 sugieren que se debe utilizar un radio de curvatura de 4 veces el diámetro del ancla. Recomendación el resultado práctico doblar radios, incluso para diámetros pequeños ancla, como aumentando el radio de curvatura implica disminuir la longitud de empotramiento real para una profundidad del agujero dado.
Los autores creen que la recomendación de gran radio de curvatura se relaciona con la dificultad de controlar el interior real flexión radio, desde un punto de vista geométrico, cuando el suavizado se realiza a mano. Una broca de medida ha sido en consecuencia diseñada que permite un fácil control de la calidad de la instalación y asegura que el radio de curvatura se considera en el diseño.
Se consideran dos procesos diferentes en el papel. La primera de ellas está relacionada con el procedimiento de instalación de los conectores (anclajes, especialmente antes de aventar hacia fuera el extremo libre), mientras que la segunda incluye el método propuesto para el diseño con anclajes de espiga y la verificación de las necesidades.
Protocol
Representative Results
Discussion
Se presenta un protocolo paso a paso para la instalación y diseño de los anclajes de espiga FRP. Al mejor del conocimiento authors’, no hay protocolos detallados en los anclajes de espiga se han desarrollado en relación con el efecto de los parámetros de instalación y proceso sobre capacidad de anclaje.
La propuesta broca suavizado es beneficiosa en el rendimiento de los anclajes de espiga, por medio de la reducción de la concentración de estrés y ha demostrado su eficacia en la reducc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean expresar su agradecimiento a Sika SAU para su apoyo y, particularmente para su suministro de material para los anclajes y los refuerzos. Betazul es reconocido especialmente por su ayuda con la broca modificado para requisitos particulares y con la preparación 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
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