Jak cytować
Abstrakt
Praca dotyczy problemów wzmacniania smukłych słupów żelbetowych za pomocą materiałów na bazie włókien wę-glowych (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 prób-ki 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 konfigura-cjach. Badanie miało na celu określenie wpływu stopnia zbrojenia poprzecznego w odniesieniu do kształtu próbek, współ-działania 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 wzmocnio-ny 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 prze-kroju, natomiast w kierunku poprzecznym sposób wzmocnienia nie uległ zmianie. Słupy obciążano siłą działającą na mi-mośrodzie początkowym e = 50mm, w płaszczyźnie o większej sztywności.
Obydwa słupy zniszczyły się poprzez zmiażdżenie betonu w pobliżu środka wysokości słupa. Maksymalna wartość po-dłużnych odkształceń w strefie ściskanej wynosiła blisko –6,0‰, a po stronie rozciąganej 3-3,5‰. Maksymalne odkształ-cenia 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.
Bibliografia
Aire C., Gettu J., Casas J.: "Study of the compressive behavior of concrete confined by fiber reinforced composites", Proc. of the Int. Conf. Composites in Construction - CCC2001 Porto/Portugal/10-12 October 2001, pp. 239-243
Calvo I., Mieres J., Bautista S., Rodrígues J., Vinolo A., Gutiérrez E., Loum W.: "Reinforcement of Prismatic Concrete Columns Using Fiber Reinforced Plastics" Proc. of the Int. Conf. Composites in Construction - CCC2001 Porto/Portugal/10-12 October 2001, pp. 263-267
Campione, G., Miraglia, N.: "Strength and strain capacities of concrete compression members reinforced with FRP", Cement & Concrete Composites, No. 25 (2003), pp. 31-41
Chaallal, O., Hassan, M., Shahawy, M.: "Confinement Model for Axially Loaded Short Rectangular Columns Strengthened with Fiber-Reinforced Polymer Wrapping", ACI Structural Journal, March-April 2003, pp. 215-221
Chaallal, O., Shahawy, M., "Performance of Fiber-Reinforced Polymer-Wrapped Reinforced Concrete Column under Combined Axial-Flexural Loading", ACI Structural Journal, V. 97, No. 4, July-August 2000, pp. 659-668
Chun, S., Park, H., "Load carrying capacity and ductility of RC columns confined by carbon fiber reinforced polymers", The Third International Conference on Composites in Infrastructure, San Francisco, California, June 10-12, 2002
Dąbrowski K., "W sprawie metody wymiarowania słupów uzwojonych przyjętej w nowelizowanej normie PN-B-03264", Inż. i Bud. 12/2002, pp. 707-708.
De Lorenzis, L., "A Comparative Study of Models on Confinement of Concrete Cylinders with FRP Composites", Chalmers Uni-versity of Technology, Goteborg, Sweden, 2001
Externally bonded FRP reinforcement for RC structures fib technical report, bulletin 14, July 2001
Harries, K., Carey, S., "Shape and "gap" effects on the behavior of variably confined concrete", Cement and Concrete Research, No. 33, 2003, pp. 881-890
Harries, K., Kharel, G., "Experimental investigation of the behavior of variably confined concrete", Cement and Concrete Re-search, No. 33, 2003, pp. 873-880
Ignatowski, P., "The behaviour of CFRP strengthened RC slender columns", 4th International Ph. D. Symposium in Civil Engi-neering, Munich, Germany, 19-21 September, 2002, pp. 272-279.
Ignatowski, P., "Odkształcalność i nośność smukłych słupów żelbetowych wzmocnionych materiałami kompozytowymi CFRP", Rozprawa doktorska, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Politechniki Łódzkiej, Łódź, 2003.
Kamińska, M. E., "Doświadczalne badania żelbetowych słupów ukośnie mimośrodowo ściskanych. Badania doświadczalne ele-mentów i konstrukcji żelbetowych" Z. 7, Wydawnictwo Katedry Budownictwa Betonowego Wydziału Budownictwa i Architek-tury Politechniki Łódzkiej, Łódź, 1995
Karabinis, A., Rousakis, T., "Concrete confined by FRP material: a plasticity approach", Engineering Structures, No. 24 (2002), pp. 923-932
Li, Y., Lin, C., Sung, Y., "A constitutive model for concrete confined with carbon fiber reinforced plastics", Mechanics of Materi-als, No. 35 2003, pp. 603-619
Maalej, M., Tanwongsval, S., Paramasivam, P., "Modelling of rectangular RC columns strengthened with FRP", Cement & Con-crete Composites, No. 25 (2003), pp. 263-276
Naguib W., Mirmiran A. "Time-Dependent Behavior of Fiber Reinforced Polymer – Confined Concrete Columns under Axial Loads", ACI Structural Journal, V.99 No.2, March – April 2002, pp. 142-148.
Paretti, R., Nanni, A., "Axial testing of concrete columns confined with carbon FRP: effect of fiber orientation", The Third Inter-national Conference on Composites in Infrastructure, San Francisco, California, June 10-12, 2002
Parvin, A., Wang, W., "Tests on concrete square columns confined by composite wraps", The Third International Conference on Composites in Infrastructure, San Francisco, California, June 10-12, 2002
Paula, R., Silva, M., "Sharp edge effects on FRP confinement of RC square columns", The Third International Conference on Composites in Infrastructure, San Francisco, California, June 10-12, 2002
Picher F., Rochette P., Labossiere P., "Confinement of concrete cylinder with CFRP", First International Conference on Compos-ites in Infrastructure - ICCI'96, Tucson, Arizona, USA 15-17 Jan., pp. 829-841
Silva, V., Santos, J., "Strengthening of axially loaded concrete cylinders by surface composites" Proceedings of the International Conference Composites in Construction - CCC2001 Porto/Portugal/10-12 October 2001, pp. 257-262.
Wang Y., Restrepo J., "Investigation of Concentrically Loaded Reiforced Concrete Columns Confined with Glass Fiber-Reinforced Polymer Jackets", ACI Structural Journal, V. 98, No. 3, May-June 2001, pp. 377-385
Wang, Y., Restrepo, J., Park, R., "Retrofit of Reinforced Concrete Members Using Advanced Composite Materials", Research Report, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand, February 2000