Badania Doświadczalne Elementów i Konstrukcji Betonowych nr 13, 15, 18 (2003)

Stały URI dla kolekcjihttp://hdl.handle.net/11652/5587

nr 13 Opublikowano 28 kwietnia, 2003
nr 15 Opublikowano December 31, 2003
nr 18 Opublikowano 28 grudnia, 2003
Badania Doświadczalne Elementów i Konstrukcji Betonowych
Pracę wykonano w ramach projektu badawczego nr 8 T07E 006 21 finansowanego przez Komitet Badań Naukowych
Recenzent: dr hab. inż. prof. PŁ Artem Czkwianianc
Tłumaczenie: dr inż. Renata Kotynia
Opracowanie wyników pomiarów i skład tekstu: mgr inż. Jacek Filipczak

Przeglądaj

Teraz wyświetlane 1 - 3 z 3

Badania doświadczalne elementów ściskanych wzmocnionych materiałami kompozytowymi CFRP
(Katedra Budownictwa Betonowego. Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska. Politechnika Łódzka., 2003) Ignatowski, Piotr; Kamińska, Maria E.; Kotynia, Renata; Czkwianianc, Artem
Praca dotyczy problemów wzmacniania smukłych słupów żelbetowych za pomocą materiałów na bazie włókien węglowych (CFRP - Carbon Fibre Reinforced Polymer). Dwuetapowy program doświadczalnych badań obejmował betonowe próbki trzech typów, różniące się kształtem i rozmiarami oraz smukłe słupy żelbetowe. W pierwszym etapie zbadano próbki walcowe o średnicy 150mm i wysokości 300mm, próbki prostopadłościenne o przekroju kwadratowym 100×100mm i wysokości 200mm oraz próbki prostopadłościenne o przekroju prostokątnym 105×200mm i wysokości 200mm, które wzmacniano za pomocą mat i taśm o jednokierunkowym układzie włókien węglowych, stosowanych w różnych konfiguracjach. Badanie miało na celu określenie wpływu stopnia zbrojenia poprzecznego w odniesieniu do kształtu próbek, współdziałania kompozytowego zbrojenia podłużnego w przenoszeniu obciążenia ściskającego, wpływu wstępnego obciążenia próbek przed wzmocnieniem oraz mimośrodu obciążenia. W drugim etapie przeprowadzono badania dwóch smukłych słupów żelbetowych o przekroju prostokątnym (140×250mm) i wysokości 3000mm, wzmocnionych materiałami kompozytowymi. Pierwszy ze słupów został wzmocniony w kierunku podłużnym taśmami CFRP, na obu krótszych bokach przekroju, oraz w kierunku poprzecznym dwiema warstwami maty. Drugi słup wzmocniono w kierunku podłużnym trzema warstwami maty, na obu dłuższych bokach przekroju, natomiast w kierunku poprzecznym sposób wzmocnienia nie uległ zmianie. Słupy obciążano siłą działającą na mimośrodzie początkowym e = 50mm, w płaszczyźnie o większej sztywności. Obydwa słupy zniszczyły się poprzez zmiażdżenie betonu w pobliżu środka wysokości słupa. Maksymalna wartość podłużnych odkształceń w strefie ściskanej wynosiła blisko –6,0‰, a po stronie rozciąganej 3-3,5‰. Maksymalne odkształcenia poprzeczne osiągnęły 10‰. Dokonane pomiary przemieszczeń osi słupa i odkształceń podłużnych wykazały dużą plastyczność słupów, objawiającą się wyraźnym przyrostem mierzonych wielkości w obszarze obciążenia niszczącego.
Badania połączeń płyta – słup wzmacnianych zewnętrznie na przebicie
(Politechnika Łódzka - Wydział Budownictwa Architektury i Inżynierii Środowiska. Katedra Budownictwa Betonowego, 2003) Urban, Tadeusz; Sitnicki, Marek; Tarka, Jerzy
W ramach projektu badawczego wykonano i zbadano 12 modeli w skali naturalnej stanowiących fragment płyty żelbetowej wraz z odcinkiem słupa. Grubość płyty wynosiła 18cm, wymiary w rzucie 2,3×2,3m, a bok słupa o przekroju kwadratowym wynosił 25cm. Głównym celem badań było sprawdzenie doświadczalne możliwości wzmacniania płyt żelbetowych na przebicie za pomocą zbrojenia zewnętrznego mocowanego do górnej (rozciąganej) powierzchni płyty. Koncepcja ta wykorzystywała zależność nośności na przebicie od stopnia zbrojenia głównego płyty lub inaczej jego mocy (ρ·fy / fc). Jako zbrojenia zewnętrznego użyto płaskowniki stalowe i taśmy typu CFRP. Badania przeprowadzono w 3 seriach po 4 modele w każdej serii. Wszystkie modele w każdej serii były wykonane z tej samej mieszanki betonowej klasy C35/45. W każdej serii wykonywano modele odniesienia bez wzmocnienia. Pierwsza seria dotyczyła zbrojenia w postaci płaskowników stalowych. Parametrami zmiennymi była liczba płaskowników i sposób ich mocowania do płyty. Najskuteczniejszym sposobem mocowania okazało się klejenie płaskowników wraz z ich jednoczesnym mocowaniem za pomocą śrub wklejanych. W modelu tym osiągnięto nośność 825kN, co w odniesieniu do modelu świadka (500kN) stanowiło wzrost nośności o 65%. W drugiej serii wykorzystano taśmy CFRP jako zewnętrzne zbrojenie wzmacniające. Jeden z modeli miał przyklejone 8 taśm o przekroju 1,4×90mm (As = 126 mm2) zgodnie z technologią zalecaną przez firmę Sika. Okazało się, że wzrost nośności tego modelu w stosunku do świadka wyniósł tylko 11%. Zaobserwowano jednocześnie charakterystyczny sposób niszczenia tak wzmocnionego modelu, który polegał na odspajaniu się taśm od betonu w miejscu wylotu rysy ukośnej na górnej powierzchni płyty. Aby ograniczyć ten niekorzystny efekt odrywania się taśm od betonu, w następnym modelu taśmy zostały dodatkowo przytwierdzone wklejanymi śrubami w przewidywanym miejscu wylotu rysy ukośnej. Zabieg ten zaowocował wzrostem nośności o 26% w stosunku do świadka. W trzecim modelu podwojono liczbę taśm do 16 sztuk. Klejono je jedna na drugiej. Jednocześnie zastosowano dodatkowe mocowanie taśm za pomocą śrub. W tym trzecim modelu uzyskano wzrost nośności o 36%. Trzecia seria została poświęcona często spotykanemu problemowi w praktyce zaniżania nośności na przebicie w wyniku przemieszczania się zbrojenia górnego płyty do dołu. W serii tej wykonano oprócz modelu świadka z nominalną otuliną zbrojenia 2cm, modele z otuliną 5cm. Jeden z nich również nie wzmocniono, pozostawiając jako drugiego świadka. Dwa pozostałe wzmocniono 8 płaskownikami stalowymi stosując jednoczesne ich klejenie i mocowanie śrubami. Wzmocnienie aplikowano w jednym z tych modeli do płyty nie obciążonej, a w drugim wypadku operację wzmacniania przeprowadzono na modelu pod obciążeniem. Najpierw badany element został obciążony do poziomu obciążenia odpowiadającemu eksploatacyjnemu, przy założeniu prawidłowego położenia zbrojenia. Ze względu na przemieszczenie zbrojenia, obciążenie to znacznie przekraczało obciążenie eksploatacyjne i odpowiadało sile równej 70% siły niszczącej. Następnie odciążono model do poziomu około 50% siły niszczącej. Po ustabilizowaniu się ugięć przystąpiono do montażu zewnętrznego zbrojenia. Odczekano kilka godzin potrzebnych do związania kleju i kontynuowano obciążanie modelu aż do zniszczenia. Uzyskano następujące wyniki siły niszczącej: - model świadek z nominalną otuliną (2cm) 475kN, - model świadek ze zwiększoną otuliną (5cm) 367kN, - model wzmocniony przy zerowym obciążeniu 700kN (wzrost o 91%), - model wzmocniony pod obciążeniem 675kN (wzrost o 84%). Uzyskane wyniki badań potwierdziły w pełni skuteczność proponowanej koncepcji wzmacniania żelbetowych płyt na przebicie poprzez zwiększenie mocy zbrojenia na zginanie.
Odkształcalność i sposób zniszczenia żelbetowych belek wzmocnionych na zginanie materiałami CFRP
(Katedra Budownictwa Betonowego. Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska. Politechnika Łódzka., 2003) Kotynia, Renata; Kamińska, Maria E.
Badania dotyczyły mechanizmów zniszczenia żelbetowych belek wzmocnionych materiałami kompozytowymi CFRP, naklejonymi na powierzchni elementu. Wszystkie badania wykazały, że jednym z powodów zniszczenia wzmocnionego elementu może być odspojenie kompozytu, rozpoczynające się w obszarze maksymalnego momentu i postępujące w kie-runku jednej z podpór. Następuje to na skutek poprzecznego nacisku betonowej otuliny stalowego zbrojenia rozciąganego na zewnętrzne zbrojenie CFRP, przy odkształceniach kompozytu rzędu 5 – 10‰. Oznacza to, że wytrzymałość materiału kompozytowego może być wykorzystana w niewielkim stopniu. Badania miały na celu sprawdzenie, czy wprowadzenie dodatkowego zbrojenia kompozytowego może opóźnić proces odspojenia kompozytu, a tym samym spowodować lepsze wykorzystanie jego nośności. Przedmiotem badania były jednoprzęsłowe, swobodnie podparte belki żelbetowe o przekroju prostokątnym 150300mm i rozpiętości 4200mm. Zbadano 6 belek w I serii i 4 belki w II serii. W belkach I serii zastosowano dodatkowe zbrojenie kompozytowe o kierunku włókien prostopadłym do podłużnej osi belki, w postaci mat i kształtek typu L. Badania wykazały, że takie dodatkowe zbrojenie powoduje opóźnienie procesu odspajania głównego zbrojenia kompozytowego, ale nie wpływa znacząco na wzrost nośności elementu na zginanie. Bardziej skuteczny okazał się sposób zbrojenia przyjęty w II serii, z matami CFRP o kierunku włókien równoległym do podłużnej osi belki, zwłaszcza w tym przypadku, gdy maty sięgały na boczne powierzchnie belki. Badania potwierdziły wcześniejsze obserwacje dotyczące sposobu zniszczenia na skutek odspojenia kompozytu od po-wierzchni betonu. Model obliczeniowy, w którym przyjęto zasadę zachowania płaskiego przekroju oraz zależności  -  odpowiadające rzeczywistym właściwościom zastosowanych materiałów, bardzo dobrze opisuje zachowanie się wzmocnionych elementów w całym zakresie obciążenia. Umożliwia on także uwzględnienie obciążenia belki przed jej wzmocnieniem