Jak cytować
Abstrakt
Przedmiotem zeszytu jest problematyka wzmacniania istniejących krótkich wsporników żelbetowych. Postawiono tezę, że można skutecznie zwiększyć nośność wsporników za pomocą, wklejanego zbrojenia stalowego.
Zasadniczą część pracy stanowi opis własnych badań eksperymentalnych. Dotyczyły one dwóch kategorii wsporników: z umiarkowaną smukłością ścinania (ac/d = 0;5÷0;6) i bardzo krępych (ac/d ≈ 0,3). Nim rozpoczęto proces wzmacniania, na każdy ze wsporników działała siła odpowiadająca około połowie obciążenia niszczącego, które ustalano na modelach refe-rencyjnych. Wszystkie elementy były wzmacniane pod działającym obciążeniem. Jako dodatkowe zbrojenie stosowano pręty gwintowane M16 klasy 8.8. Część wsporników została zaopatrzona w stalowe akcesoria kotwione do betonu za po-mocą śrub wklejanych. W trakcie badań mierzono odkształcenia na zbrojeniu wsporników i powierzchni betonu oraz reje-strowano rysy i szerokość ich rozwarcia. W jednej z serii wykonywano pomiary za pomocą˛ systemu cyfrowej korelacji obrazu (Aramis). W sumie zbadano dziewiętnaście wsporników: sześć referencyjnych i trzynaście wzmocnionych. Uzy-skano stopień wzmocnienia do 64% (przy zastosowaniu prętów wklejanych) i ponad 150% dla wzmocnienia akcesorium stalowym.
W wyniku analiz obliczeniowych stwierdzono, że dla wsporników z umiarkowaną smukłością ścinania metody oparte na modelach kratownicowych bardzo dobrze korespondują z wynikami badań własnych, a zbrojenie wklejone można trak-tować, tak jak pręty zabetonowane. Odmienna sytuacja jest w przypadku wsporników bardzo krępych. Wykazano, że ist-niejące sposoby obliczeń prowadzą do wyników tym bardziej konserwatywnych im mniejszy jest mechaniczny stopień zbrojenia elementu. Ze względu na odmienny sposób niszczenia osobno analizowano zachowanie wspornika z akcesorium stalowym (C – III), gdzie o zniszczeniu zadecydowała nośność wklejenia akcesorium.
W wyniku przeprowadzonych badań i analiz stwierdzono, że wsporniki o umiarkowanej i dużej smukłości ścinania ac/d ≈ 0,5 i niskim stopniu zbrojenia można skutecznie wzmacniać zbrojeniem wklejanym. Taki sposób wzmacniania jest mniej skuteczny dla elementów bardzo krępych ac/d ≈ 0,3.
Bibliografia
ACI 318-14 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary for Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318R-14), Farmington Hills, 2014;
Ahmad, S. et al.: Shear Strengthening of Corbels with Carbon Fibre Reinforced Polymers (CFRP). Mater. Construcción. 60, 299, 79–97 (2010);
Assih, J. et al.: Concrete damaged analysis in strengthened corbel by external bonded carbon fibre fabrics. Appl. Adhes. Sci. 3, 1–13 (2015);
Campione, G. et al.: Flexural behaviour of concrete corbels containing steel fibers or wrapped with FRP sheets. Mater. Struct. 38, 6, 617–625 (2005);
Corry, R.W., Dolan, C.W.: Strengthening and Repair of a Column Bracket Using a Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) Fabric. PCI J. 46, 1, 54–63 (2001);
Elgwady, M.A. et al.: Strengthening of Corbels Using CFRP an Experimental Program. (2005);
El-Maaddawy, T.A., Sherif, E.-S.I.: Response of Concrete Corbels Reinforced with Internal Steel Rebars and External Composite Sheets: Experimental Testing and Finite Element Modeling. J. Compos. Constr. 18, 1, (2014);
EN 1992-1-1: Eurocode 2: Design of Concrete Structures – Part 1: General rules and rules for buildings European Commitiee For Standardization, 2008;
Feix J., Worle P. i Gerhard A.: Ein neuer Ansatz zur Steigerung der Durchstanztrag-fahigkeit bestehender Stahlbetonbauteile. Bauingenieur, April, 2012. s. 149-155;
Fernández Ruiz, M. et al.: Strengthening of Flat Slabs Against Punching Shear Using Post-Installed Shear Reinforcement. ACI Struct. J. 107, 4, 434–442 (2010).
Godycki-Ćwirko, T.: Mechanika betonu. Arkady, Warszawa (1982).
Hassanzadeh G i Sundqvist H.: Strengthenning of Bridge Slabs on Columns. Nordic Concrete Research (online, dostęp: 21.10.2003, www.itn.is/ncr/publications/pub-21.htm), 1988. str. 12.
Ivanova, I. et al.: Experimental investigation into strengthened short reinforced concrete corbels by bonding carbon fiber fabrics. J. Adhes. Sci. Technol. 29, 20, 2176–2189 (2015);
Ivanova, I. et al.: Influence of Fabrics Layers on Strengthened Reinforced Concrete Short Corbels. Int. J. Civ. Eng. 5, 11, 33–43 (2014);
Ivanova, I.: Mechanical behavior of short concrete corbels reinforced or repaired by bonding of composite materials (in French). Université De Reims Champagne-Ardenne École, Université De Technologie Chimique Et De Métallurgie (Bulgarie) (2013);
Ivanova, I., Assih, J.: Experimental study of local behavior of strengthened reinforced concrete short corbels by bonding carbon fiber fabrics. Int. J. Civ. Struct. Eng. Res. 4, 1, 148–158 (2015);
Ivanova, I., Assih, J.: Static and dynamic experimental study of strengthened reinforced short concrete corbel by using carbon fabrics, crack path in shear zone. Frat. ed Integrità Strutt. 34, 90–98 (2015);
Krawczyk, Ł.: Wzmacnianie krótkich wsporników żelbetowych zbrojeniem wklejanym. (Strengthening of short corbels with embedded through-section reinforcement), rozprawa doktorska (PhD thesis) Politechnika Łódzka (2017).
Kriz, L.B., Raths, C.H.: Connections in Precast Concrete Structures- Strength of Corbels. PCI J. 10, 1, 16–61 (1965);
Kunz J., Ruiz F., Muttoni A.: Enhanced safety with post-installed shear reinforcement. FIB Symposium Tel Awiw 22-24 April 2013, Engineering a Concrete Future: Technology, Modeling and Construction, Proceedings;
Lachowicz, M., Nagrodzka-Godycka, K.: Experimental study of the post tensioned prestressed concrete corbels. Eng. Struct. 108, 1–11 (2016);
Mast, R.F.: Auxiliary Reinforcement in Concrete Connections. J. Struct. Div. 94, 6, 1485–1504 (1968).
Model Code 2010 - Final draft, (2012).
Mohr, O.: Welche Umstände bedingen die Elastizitätsgrenze und den Bruch eines Materials? Zeitschrift des Vereins Dtsch. Ingenieure. 44, 1524–1530 (na podstawie innych prac) (1900).
Mohammed, A.A., Assi, D.K.: Behavior of reinforced concrete corbels strengthened with ferrocement sheets. GAU J. Soc. App. Sci. 6, 10, 93–102 (2014);
Nagrodzka-Godycka, K.: Badania bardzo krótkich wsporników żelbetowych. Inżynieria i Bud. 57, 6, 349–350 (2001);
Nagrodzka-Godycka, K.: Behavior of Corbels with External Prestressing Bars - Experimental Study. ACI Struct. J. 96, 6, 1033–1039 (1999);
Nagrodzka-Godycka, K.: Efekt wzmocnienia zarysowanych wsporników żelbetowych w świetle badań eksperymentalnych. Inżynieria i Bud. 52, 5, 281–285 (1995);
Nagrodzka-Godycka, K.: Wsporniki żelbetowe: badania, teoria, projektowanie. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej (2001);
Nagrodzka-Godycka, K.: Wzmacnianie wsporników żelbetowych. Przegląd Bud. 69, 5, 11–13 (1997).
Ozden, S., Atalay, H.M.: Strengthening of reinforced concrete corbels with GFRP overlays. Sci. Eng. Compos. Mater. 18, 1–2, 69–77 (2011);
Park, Robert and Paulay, T.: Reinforced Concrete Structures. (1975)
Randl, N.: Design recommendations for interface shear transfer in fib Model Code 2010. Struct. Concr. 14, 3, 230–241 (2013).
Randl, N., Wicke, M.: Schubübertragung zwischen Alt- und Neubeton. Experimentelle Untersuchungen, theoretischer Hintergrund und Bemessungsansatz. Beton- und Stahlbetonbau. 95, 8, 461–473 (2000)
Shadhan, K.K., Kadhim, M.M.M.: Use of CFRP Laminates for Strengthening of Reinforced Concrete Corbels. Int. J. Civ. Eng. Technol. 6, 11, 11–20 (2015);
Urban T.: Badania eksperymentalne stref ścinania wzmocnionych zbrojeniem wklejanym. XLII Konf. Nauk. KILiW PAN i KN PZITB, Krynica 1996, Tom 5, s. 149÷156;
Urban T.: Wzmacnianie konstrukcji żelbetowych metodami tradycyjnymi. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2015, ss. 197;
Urban T., Krawczyk Ł.: Strengthening corbels using post-installed threaded rods. Structural Concrete. 2017;18:303-315;