Jak cytować
Abstrakt
Program 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”.
Bibliografia
Brandt A. M., “O zastosowaniu uzbrojenia i sprężania konstrukcji prętami, cięgnami taśmami z materiałów kompozytowych”. XLII Konferencja naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Komitetu Nauki PZiTB, Kraków - Krynica 1996, s. 169-174.
Karta Techniczna nr 01; System Sika®CarboDur, Dokument nr: DZT/0004/15.01.1998.
Kamińska M. E., Kotynia R., Kozicki J., “O wpływie skracania zbrojenia podłużnego na nośność belek żelbetowych”, Proc. XLV Konferencji Naukowej KIL i W PAN i KN PZITB, Krynica’96, t. 4, s. 45-52.
Czkwianianc A., Kamińska M. E., “Metoda nieliniowej analizy żelbetowych elementów prętowych”, Proc. KILiW PAN IPPT, Studia z Zakresu Inżynierii nr 36, Warszawa 1993, s. 130.
Nanni A., DiTomasso A., Arduini M.: Behavior of RC Beams Strengthened with Carbon FRP Sheets, Research Report Part II. Continuous Beams, University of Bologna, pp. 1-16, Italy 1997.
Kotynia R., “Niektóre aspekty wzmacniania belek na zginanie taśmami CFRP”, Proc. XLIII Konferencji Naukowej KIL i W PAN i KN PZITB, Krynica’97, t. 4, s. 117-124.
M’Bazaa I., Misshoun, M., Labossiére P., „Strengthening of reinforced concrete beams with CFRP Sheets”, Fiber Composites in Infrastructure, ICCI’96 January, 1996, pp. 746 - 759.
Malek A. M, Saadatmanesh H., Design Equations and Guidelines for Reinforced Concrete Beams Strengthened with FRP Plates,” Proceedings of the Second International Conference on Composite in Infrastructure ICCI’98, Fiber Composite in Infrastructure, pp.603-616.
Malek A. M., Saadatmanesh H., Ehsani M. R., „Prediction of Failure Load of R/S Beams Strengthened with FRP Plate Due to Stress Concentration at the Plate End”, ACI Structural Journal Vol 95 (1), March - April 1998, pp. 142- 152.
Meier U., “Composites for Structural Repair and Retrofitting”, Proceedings of the First International Conference on Fiber Composites in Infrastructure, ICCI 1996, pp.1202-1216.
Norris T., Saadatmanesh H., Ehsani M. R., „Shear and Flexural Strengthening of R/C Beams with Carbon Fiber Sheets”, Journal of Structural Engineering, July 1997, pp. 903 - 911.
Ross A., Jermore D.M., Tedesco J.W., Hughes M. L., “Strengthening of Reiforced Concrete Beams with Externally Bonded Composite Laminates”, ACI Structural Journal March-April 1999, Vol. 96, No.2, pp. 212-220.
Radomski W., „Nowe materiały w mostownictwie”, XLV Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN i Komitetu Nauki PZITB, Wrocław-Krynica 1999, Tom 6, s. 281-302.
Brosens K., Van Gemert D., „Anchorage Design for Externally Bonded Carbon Fiber Reinforced Polymer Laminates”, Fourth International Symposium Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Reiforced Concrete Structures, ACI 1999, p.p.635 - 645.
Cichocki M., „Odkształcalność i nośność zarysowanych belek żelbetowych wzmocnionych taśmami kompozytowymi CFRP”, Inż. i Bud. nr 12/99 s. 698 – 703.
Kamińska M.E., Kotynia R., „ Tests of RC beams strengthened with CFRP Plates”, IABSE - Colloquium, Saving Buildings in Central and Eastern Europe, Berlin 1998 r.
Kamińska M. E., Kotynia R., „Stan graniczny nośności przy zginaniu żelbetowych belek wzmocnionych taśmami CFRP”, XLIV Konferencja Naukowa KILiW PAN,, t. 4, s. 95-102, Krynica 1998 r.
Kamińska M. E., Kotynia R., Discussion (96-S23/From the March-April 1999, ACI Structural Journal, 212-220) for paper by C. Allen Ross, David M. Jerome, Joseph W. Tedesco, and Mary L. Hughes , „Strengthening of Reinforced Concrete Beams with Externally Bonded Composite Laminates”, ACI Structural Journal, pp. 204-205, January - February 2000.
Kotynia R., „Load bearing capacity and strains of reinforced concrete beams strengthened with carbon composite plates”, 3rd International PhD Symposium in Civil Engineering, v. II, pp. 193- 202 ,Vienna 2000.