Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska / Faculty of Civil Engineering, Architecture and Environmental Engineering / W6
Stały URI zbioruhttp://hdl.handle.net/11652/6
Przeglądaj
11 wyniki
Wyniki wyszukiwania
Pozycja Przyczepność zbrojenia kompozytowego do betonu w żelbetowych elementach wzmocnionych za pomocą materiałów kompozytowych CFRP(Katedra Budownictwa Betonowego. Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska. Politechnika Łódzka., 2008) Kotynia, RenataProjekt badawczy dotyczy zagadnienia przyczepności materiałów kompozytowych do betonu. Do badań zaadaptowano model badawczy zaproponowany przez RILEM (badania przyczepności zbrojenia stalowego do betonu, 1982). Badania obejmowały łącznie 50 belek żelbetowych nie wzmocnionych i wzmocnionych materiałami kompozytowymi z włókien węglowych. Elementy podzielono na dwie zasadnicze serie, różniące się rodzajem technologii wzmocnienia (E i N). W serii E, belki wzmocniono taśmami i matami naklejonymi na rozciąganej powierzchni elementów, w serii N, taśmy wklejano w betonową otulinę belek. W każdej z serii podstawowych (E, N) wyodrębniono belki niskie – typ I i wysokie – typ II oraz belki długie – typ L i krótkie – typ S. Zaproponowano również dwa różne stopnie zbrojenia stalowego: typ A - belki zbrojone 2#8mm, typ B - belki zbrojone 2#16mm. W belkach serii N, wzmocnionych wklejonymi taśmami, zaproponowano trzy długości badanego odcinka przyczepności taśm do betonu : 80mm, 120mm i 160mm. W obu seriach (E, N) przyjęto dwie klasy betonu o wytrzymałości 20MPa i 40MPa. W celu zbadania wpływu podłużnego zbrojenia stalowego na warunki przyczepności kompozytu do betonu, w czterech belkach przecięto pręty stalowe. Wzmocnione belki z ciągłym zbrojeniem podłużnym, na ogół niszczyły się na skutek odspojenia zbrojenia kompozytowego wraz z otaczającą betonową otuliną. Ten typ zniszczenia jest charakterystyczny dla odspojenia końców taśm („end strip debonding”), w elementach wzmocnionych kompozytami o zbyt małej długości zakotwienia. Badania wykazały, że wzrost wytrzymałości betonu opóźnia odspojenie taśm i wpływa na wzrost odkształceń granicznych kompozytu przy jego odspojeniu. Z uwagi na model zniszczenia belek (przy zginaniu), wytrzymałość betonu miała nieznaczny wpływ na nośność badanych elementów, zarówno w wypadku belek wzmocnionych wklejanymi taśmami, jak i belek wzmocnionych matami i taśmami przyklejanymi na rozciąganej ich powierzchni. Pomiary odkształceń taśm kompozytowych na długości wklejonego odcinka, wykazały wpływ położenia badanego odcinka na odkształcalność kompozytu. Jeśli ten odcinek położony był w strefie czystego zginania, do odspojenia dochodziło później (przy większych odkształceniach granicznych taśm), niż w wypadku położenia badanego odcinka przyczepności w obszarze jednoczesnego działania momentu i siły tnącej. Belki wzmocnione sztywnymi taśmami, przyklejanymi na powierzchni betonu, wykazały większe naprężenia przyczepności w porównaniu z belkami wzmocnionymi wiotkimi matami. Potwierdzono wpływ zbrojenia zwykłego na warunki przyczepności taśm wklejanych w betonową otulinę. Przecięcie tego zbrojenia spowodowało opóźnienie odspojenia taśm kompozytowych, a tym samym znaczące zwiększenie ich granicznych odkształceń.Pozycja 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 150300mm 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 wzmocnieniemPozycja Doświadczalne badania żelbetowych belek wzmocnionych taśmami CFRP(Katedra Budownictwa Betonowego. Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska. Politechnika Łódzka., 2000) Kamińska, Maria E.; Kotynia, RenataProgram doświadczalnych badań objął 8 belek żelbetowych o przekroju 150 x 300mm i rozpiętości 3000mm. Belki różniły się stopniem zbrojenia zwykłego oraz długością taśmy wzmacniającej CFRP, miejscem jej usytuowania i typem taśmy. W badaniach zastosowano taśmy typu S i M, o modułach sprężystości odpowiednio około 170GPa i 210GPa. W dwóch belkach zastosowano w strefach przypodporowych dodatkowe taśmy przyklejane na bocznych powierzchniach, w celu poprawy warunków zakotwienia taśmy głównej. Belki były obciążane dwiema siłami skupionymi (seria I – 6 elementów) lub jedną siłą skupioną, usytuowaną w środku rozpiętości (seria II – 2 elementy). Wszystkie belki zniszczyły się na skutek odspojenia taśmy CFRP. Podczas badań ujawniły się dwa mechanizmy zniszczenia, różniące się miejscem występowania i obrazem odspojenia taśmy. Pierwszy z nich („P”) miał miejsce w strefie przypodporowej belek, w pobliżu końca taśmy wzmacniającej. Taśma odspajała się wraz z betonem otuliny zbrojenia na krótkim odcinku, obejmującym strefę przypodporową, nie osiągając punktu przyłożenia siły obciążającej. Drugi sposób zniszczenia („Z”) charakteryzował znacznie dłuższy odcinek odspojenia taśmy, obejmujący nie tylko strefę przypodporową, lecz także obszar czystego zginania. Zniszczenie występowało w warstwie kleju, a tylko lokalnie wraz z taśmą odspajały się fragmenty otuliny. Badania wykazały, że nośność taśmy na rozciąganie nie może być wykorzystana, gdyż wcześniej odspaja się ona od powierzchni elementu. Stopień wzmocnienia elementu może być jednak wyraźny, zwłaszcza w elementach o niskim stopniu zwykłego zbrojenia. Efekt wzmocnienia można zwiększyć stosując taśmy o większym współczynniku sprężystości lub wprowadzając wstępne sprężenie taśm przed ich przyklejeniem. Do analizy obliczeniowej zastosowano nieliniowy model betonu z uwzględnieniem zasady „tension stiffening”.Pozycja Badania wpływu zbrojenia głównego na nośność ścinania betonowych belek bez zbrojenia poprzecznego(Katedra Budownictwa Betonowego. Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska. Politechnika Łódzka., 2020) Kotynia, Renata; Kaszubska, Monika; Flaga, KazimierzPraca poświęcona jest tematyce ścinania smukłych belek betonowych bez zbrojenia poprzecznego, z podłużnym zbrojeniem na zginanie, wykonanym z dwóch typów prętów: stalowych i kompozytowych z włókien szklanych (glass fiber reinforced polymer – GFRP). Motywacją do podjęcia badań w tym zakresie była chęć określenia wpływu niskiego modułu sprężystości podłużnej prętów GFRP oraz anizotropowej budowy tych prętów na mechanizm zniszczenia i nośność ścinania. Głównym celem pracy była analiza mechanizmu niszczenia belek z podłużnym zbrojeniem, wykonanym z włókien szklanych lub zbrojeniem stalowym bez zbrojenia poprzecznego oraz analiza nośności na ścinanie i odkształcalności takich elementów. Pozostałe cele obejmowały analizę wpływu następujących parametrów zmiennych na nośność belek i sposób zniszczenia: stopnia zbrojenia podłużnego (1,0%, 1,4%, 1,8%), liczby poziomów prętów (jeden, dwa), liczby i średnicy prętów odpowiadających stopniom zbrojenia oraz grubości betonowej otuliny (15 mm, 35 mm). Do analizy rozwoju zarysowania elementów badawczych użyto systemu cyfrowej korelacji obrazu Aramis, który pozwolił na szczegółową rejestrację mechanizmu niszczenia od chwili zarysowania, przez jego rozwój, do momentu zniszczenia. Korzystając z kinetycznego modelu ścinania opisano proces niszczenia belek, ze wskazaniem różnic dotyczących położenia i nachylenia ukośnych rys niszczących dla poszczególnych belek. Program badawczy obejmował trzydzieści trzy jednoprzęsłowe, swobodnie podparte belki o przekroju teowym (beff = 400 mm, bw = 150 mm, hf = 60 mm, htot = 400 mm) i rozpiętości w osiach podpór (1800 mm)bez zbrojenia poprzecznego. Belki obciążano jedną siłą skupioną położoną w odległości 1100 mm od osi podpory, co od-powiadało smukłości ścinania a/d w granicach 2,9-3,0 i spełniało warunek belek smukłych. Badania ujawniły dwa sposoby zniszczenia. Pierwszy, ścinająco-rozciągający, wystąpił w większości elementów (wszystkich elementach żelbetowych i części elementów zbrojonych prętami GFRP) oraz drugi, związany z utratą przyczepności zbrojenia, który wystąpił w trzech elementach II serii, zbrojonych prętami GFRP. Badania potwierdziły wyraźny wpływ rodzaju zbrojenia podłużnego na zachowanie się belek bez zbrojenia poprzecznego. Czterokrotnie niższy moduł sprężystości zbrojenia szklanego ujawnił łagodnie postępujące zniszczenie ścinająco-rozciągające w porównaniu do gwałtownego zniszczenia belek żelbetowych. Różnica modułów sprężystości obu typów zbrojenia skutkowała od 30% do 66% wyższą nośnością na ścinanie belek żelbetowych niż zbrojonych prętami GFRP o tym samym stopniu zbrojenia. Wraz ze wzrostem stopnia zbrojenia podłużnego zarysowanie belek było mniej intensywne, podobnie jak malała szerokość rozwarcia rys, rosła sztywność elementów po zarysowaniu, malały ugięcia belek oraz rosła nośność na ścinanie. Dwuwarstwowy układ zbrojenia był szczególnie korzystny w elementach zbrojonych prętami GFRP, gdyż znacząco ograniczył szerokość rozwarcia rys, podczas gdy w znacznie sztywniejszych belkach żelbetowych ten efekt nie był tak wyraźny. Wpływ zmiany średnicy zastosowanych prętów głównych był szczególnie widoczny w elementach o niskim stopniu zbrojenia (ok. 1%). Wpływ grubości betonowej otuliny był dość mały, co potwierdza opinię o braku efektu siły klockującej w elementach bez zbrojenia poprzecznego.Pozycja Efektywność zastosowania wstępnie naprężonych taśm CFRP do wzmacniania belek żelbetowych na zginanie(Katedra Budownictwa Betonowego. Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska. Politechnika Łódzka., 2018) Kotynia, Renata; Lasek, Krzysztof; Radomski, WojciechDotychczasowe badania żelbetowych elementów wzmocnionych na zginanie przy użyciu zewnętrznych (Externally Bounded - EB) materiałów kompozytowych (Fiber Reinforced Polymer - FRP), przyklejonych do rozciąganej powierzchni betonu, wykazały ograniczoną efektywność tej techniki ze względu na nagłe odspojenie kompozytu od powierzchni betonu przed osiągnięciem jego granicznych odkształceń. Należy podkreślić, że wzmocnienie na zginanie przy zastosowaniu przy-klejonych w sposób bierny materiałów FRP, zwiększa nośność elementu, ale jednocześnie ma niewielki wpływ na stan graniczny użytkowalności (zarysowanie i ugięcia elementu). Sprężanie materiału kompozytowego FRP zostało zaproponowane w celu zwiększenia stopnia wykorzystania wytrzymałości materiału kompozytowego na rozciąganie i poprawy efektywności wzmocnienia w stanie granicznym użytkowalności. Program badań obejmował trzy serie belek żelbetowych, zróżnicowanych pod względem stopnia stalowego zbrojenia (4#12 ρs=0.49% i 4#16 ρs=0.87%), wytrzymałości betonu, poziomu wytężenia elementu w chwili wykonywania wzmocnienia oraz przyczepności taśmy CFRP do powierzchni betonu i zastosowanego zakotwienia. Praktyczny aspekt programu badań koncentruje się na wpływie poziomu wstępnego obciążenia elementu, na efektywność wzmocnienia przy użyciu sprężonych taśm CFRP. W praktyce inżynierskiej bardzo często można spotkać elementy konstrukcyjne obciążone przed wzmocnieniem, w których doszło nawet do przekroczenia dopuszczalnych warunków stanu granicznego użytkowalności (zarysowania lub ugięć). Wpływ wcześniejszego wytężenia zginanych elementów konstrukcyjnych wzmocnionych przy użyciu naprężonych kompozytów był dotąd bardzo rzadko analizowany w pracach badawczych. Rozważono dwa poziomy wstępnego obciążenia elementów przed wzmocnieniem: wyłącznie pod ciężarem własnym oraz pod ciężarem własnym i obciążeniem zewnętrznym. Obciążenie ciężarem własnym stanowiło 25% i 14% nośności elementu niewzmocnionego, odpowiednio w elementach o niższym i wyższym stopniu zbrojenia stalowego. Wyższy po-ziom wstępnego wytężenia belek równy 76% nośności na zginanie elementu niewzmocnionego, został wybrany w celu zbadania takiego przypadku, w którym zbrojenie zwykłe było bliskie uplastycznieniu. Przeprowadzone badania doświadczalne dały obiecujące wyniki zarówno w odniesieniu do stanu granicznego nośności, jak i użytkowalności. Stopień wzmocnienia zdefiniowany jako stosunek różnicy nośności elementu wzmocnionego i nie-wzmocnionego do nośności elementu niewzmocnionego, wahał się w zakresie od 0.64 do 1.20. W pracy omówiono wpływ wszystkich rozważanych parametrów, a więc stopnia zbrojenia zwykłego, przyczepności taśmy do betonu, poziomu wstępnego wytężenia elementu podczas wzmocnienia i poziomu wstępnego naprężenia kompozytu.Pozycja 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, ArtemPraca 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.Pozycja FRP composites for flexural strengthening of concrete structures theory, testing, design(Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 2019) Kotynia, Renata; Walraven, Joost; Radomski, WojciechThe purpose of this book is to provide structural and mechanical engineers with simplified and advanced model for flexural strengthening of reinforced concrete members with externally bonded (called in the last nomenclature EB) FRP reinforcement. The review of existing bond models is to explain phenome-non of bond losing between FRP and concrete. The detailed analysis of variable parameters shows complexity this problem.Pozycja Wzmacnianie żelbetowych belek na ścinanie za pomocą kompozytów polimerowych(Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 2011) Kotynia, Renata; Kamińska, Maria; Radomski, WojciechMonografia przedstawia zagadnienie nośności na ścinanie stref przypodporowych w belkach żelbetowych, które ze względu na niedobór nośności istniejącego zbrojenia poprzecznego wymagają wzmocnienia. Praca jest efektem analizy obcych i własnych badań doświadczalnych, które umożliwiły autorce ocenę efektywności wzmocnienia w zależności od wybranych parametrów badawczych: stopnia poprzecznego zbrojenia stalowego i kompozytowego, cech wytrzymałościowych zbrojenia, wytrzymałości betonu, smukłości strefy ścinania i sposobu aplikacji kompozytu.Pozycja O wpływie poziomu obciążenia i wzmocnienia naprężonymi taśmami CFRP na nośność i odkształcalność belek żelbetowych(Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 2011) Kotynia, Renata; Lasek, Krzysztof; Staśkiewicz, MichałPraca dotyczy wzmacniania żelbetowych belek na zginanie przy użyciu naprężonych taśm kompozytowych CFRP. Przedstawiono program i wyniki własnych badań doświadczalnych belek wzmacnianych pod obciążeniem. Przeprowadzono analizę wpływu poziomu obciążenia belek przed wzmocnieniem na ich nośność i odkształcalność.Pozycja Analiza efektywności wzmacniania stref przypodporowych belek żelbetowych wykonanego za pomocą wklejania materiałów kompozytowych(Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 2009) Kotynia, RenataPraca dotyczy wzmacniania stref przypodporowych belek żelbetowych materiałami kompozytowymi CFRP, wklejanymi w bruzdy wykonane w betonowej otulinie tych elementów. Przedstawiono szczegółowy stan wiedzy w dziedzinie doświadczalnych badań elementów wzmocnionych na ścinanie tą metodą oraz przeprowadzono analizę efektów wzmocnienia w aspekcie wielu parametrów zmiennych.