שיטת התקנה כדי לשפר את בקרת איכות עבור סיבים מחוזק פולימר ספייק עוגנים

Summary

כתב יד זה מציג שיטה לפיקוח על איכות ההתקנה עבור עוגנים ספייק שנועדו לעכב את delamination של פולימרים מבחוץ בונדד סיבים מחוזק. הפרוטוקול כולל הכנת החור מקדחה ואת תהליך הכניסה. הפרמטרים המשפיעים על יעילות העוגנים הם דנו.

Abstract

סיבים מחוזק פולימר (FRP) עוגנים הם דרך מבטיח כדי לשפר את הביצועים של בונדד מבחוץ FRPs חלה על מבנים קיימים, כמו שהם יכולים לעכב או אפילו למנוע כשל debonding. אולם, הדאגה העיקרית בפני מעצבי הוא הכישלון מוקדמת של העוגנים עקב ריכוז מתח. איכות ההתקנה המסכן והכנה של החורים סיווג יכול לגרום ריכוז מתח זה מעורר כשל זה מוקדם מדי. מאמר זה עוסק בשיטת ההתקנה שמטרתו להפחית את ההשפעה של ריכוז מאמץ לספק פקד איכות נאותה של ההכנה של החור התרגיל. השיטה כוללת שלושה חלקים: קידוח, ניקוי של החורים, החלקה של קצות החור עם מקדחה מותאמים אישית, וכן ההתקנה של העוגן עצמו, כולל ההפריה על פינים עוגן, ההכנסה שלה. עוגן האוהדים (האורך חינם של הקוצים) ואז מודבקת חיזוק FRP חיצוניים. עבור המעגנה סוף, במקרה של תגבורת עם עננים נים מרובים, מומלץ כי המאוורר עוגן להיות מוכנס בין שני עננים נים לסייע מנגנון העברת מתח.

ההליך המוצע הוא השלים עם גישה עיצוב עבור העוגנים ספייק, בהתבסס על מסד נתונים מקיף. מוצע כי העיצוב בצע מספר מדרגות, כלומר: הבחירה של קוטר עוגן, חוזק עוקבות של המחבר (כלומר, העוגן לפני פנינג החוצה את הקצה ללא תשלום), הערכה של הקטנת חוזק מתיחה תופיפצה כיפוף, אספקת מספיק embedment כדי למנוע החלקה כשל, והתחשבות של המספר, ריווח של עוגנים עבור חיזוק נתון. במובן זה, יצוין כי דרוש מחקר נוסף כדי לקבל ביטוי כללי עבור התרומה של ספייק עוגנים כדי הכוללת בונד חוזק של FRP תגבורת.

Introduction

FRP מעגן ההצעה דרך מבטיח לשפר את הביצועים של מבחוץ בונדד FRPs חלה על מבנים קיימים, בהתחשב שהם יכולים לעכב או אפילו למנוע כשל debonding^1,2. עם זאת, הדאגה העיקרית עבור מעצבים מצריכה הכשל מוקדמת של העוגנים, הטיה עקב ריכוז מתח באזור כיפוף. איכות ההתקנה והכנה של החורים סיווג מכריעים להגביל את ריכוז מתח זה מעורר כזה כשל מוקדמת.

מאמר זה עוסק בשיטת ההתקנה שמטרתו להפחית את ההשפעה של ריכוז מאמץ לספק פקד איכות נאותה של הכנת החור התרגיל והתקנת העוגנים. השיטה כוללת ארבעה חלקים: הקידוח וניקוי החורים, החלקת קצוות חור עם מקדחה מותאם אישית כדי למנוע אי סדרים התפלגות הלחץ בתוך אזור כיפוף, התקנה של העוגן עצמו, כולל ההפריה של פינים את העוגן שלה הכניסה ו אדהזיה העוגן לחיזוק.

מחקר שפורסם בעבר^3,4,5,6,7, ניתן להסיק שמקדם את העלייה הפתאומית הזו עוגנים עם אזור כיפוף (זה אומר, עם זווית מסוימת בין הסוף חינם ו אזור מוטבע), סובלים ריכוז מתח זה נוטה לעורר כשל מוקדמת. זה לא תמיד ניתן למנוע עקב הגיאומטריה של חברי המקורי. במקרים רבים, זוויות פינים 90° מועסקים באופן כללי, אם כי יש הסכמה כללית כי 135° מעלות פינים לאפשר ירידה בריכוז מתח, להוביל ביצועים טובים יותר של ספייק עוגנים. הסיבות העיקריות לשימוש של זוויות פינים 90° הם כי הם פשוט להפעיל ולשלוט בכל כיוון כי הם להפחית את האפשרות לפגוש תגבורת פנימי.

איור 1 מציג עוגן ספייק טיפוסי עם הזוויות פינים הנפוץ ביותר. ספייק עוגנים מותקן עם זוויות פינים 90° יכול, בכל זאת, להציג הופעה טובה יחסית, אם בקרה נאותה של ריכוז מתח מסופק. הגבלת ריכוז מתח בדרך כלל כרוך בתכנון העוגנים עם הפנימי גדול רדיוס, כיפוף רדיוס כיפוף פנימי שלא נמצא לשחק תפקיד מרכזי סיבים kinking^8,9. במובן זה, כותבים כמו אורטון. et al. ³ להציע כי יש להשתמש רדיוס כיפוף של ארבע פעמים הקוטר עוגן. התוצאה המלצה מעשית כיפוף רדיוס, אפילו בשביל קטרים עיגון קטנות, כמו להגדיל את רדיוס כיפוף כרוכה הולכת ופוחתת האורך embedment בפועל עבור עומק החור נתון.

החוקרים מאמינים כי ההמלצה של רדיוס כיפוף גדול קשורה הקושי לשלוט הפנימי האמיתי רדיוס, כיפוף מנקודת מבט גיאומטרי, כאשר החלקה נעשה בעבודת יד. מקדחה מותאם אישית כתוצאה מכך תוכנן זה מאפשר של בקרת איכות קל של ההתקנה, ומבטיח כי רדיוס כיפוף נחשב בעיצוב.

שני תהליכים שונים נחשבים בעיתון. הראשונה קשורה את תהליך ההתקנה עבור המחברים (עוגנים, בייחוד לפני פנינג החוצה את הקצה ללא תשלום), ואילו השנייה כוללת השיטה המוצעת עבור עיצוב עם ספייק עוגנים את האימות זקוק.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. שיטת התקנה עיגון

הערה: שיטה זו כוללת את החור קידוח, ניקוי, החלקה של חור הקצה, כמו גם הספגה, החדרת העוגן.

1. . לקדוח את החור לאורך embedment הנדרשים, עם קוטר שצוין.
   1. השתמש כלי קידוח המתאים (כלומר, חשמל פטיש או יהלום הליבה). למבני בטון, הקריטריונים לבחירה של קידוח כלים הם כמו דבק עוגנים, ניתן למצוא עבודה שפורסמו בעבר^10,11. עבור פטיש חשמלי, תרגיל עם מהירות מירבית של 800 סל ד.
      1. לספק אישור חור (כלומר, ההבדל בין הקוטר של התרגיל של המחבר) של לא פחות מ 4 מ מ. יתר על כן, מומלץ כי הבדל זה להיות 8-10 מ מ. זה מקל על החלקה של החור, מאפשר כיפוף של העוגן בתוך התרגיל.
         הערה: יצוין כי חבלי סיבים מסחרי יש קטרים נומינלית (כאשר ספוג) שנעים בין 10 ל 12 מ מ. עוגנים מוצגים בפרוטוקול מצולם נעשו מן החבלים סיבים בקוטר נומינלי של 12 מ מ.
2. לקבוע את אורך embedment וחלק את החור. אורך שליטה חשוב מאוד, כמו עוגן ביצועים הוא מאוד רגיש אורך. אורכי embedment ועד 150 מ מ 75 מומלצים.
   1. כדי לבצע בקרת אורך, הכנס בר נוקשה לתוך החור קידוח, ולהשוות את האורך הכולל של הבר והאורך הנשאר מהחפירה בעת הכנסתו עם סרט מדידה.
   2. השתמש משאבה היד המכה-אאוט, לאחר סיום קידוח, לבצע הסרה אבק הראשון. בצע את ההוראות של היצרן של המשאבה. לנשוף לא פחות מאשר פעמיים עבור הסרת אבק הראשון.
   3. להחליק את החור עם כלי רוטרי שאינם כאלו. לפרטים של המקדחה מותאמים אישית, ראה איור 2 . תרגיל קצת כמו זה הציע ניתן להתאים בקלות רוב פטישים חשמל. להכניס למקרר את המצע באופן רציף עם מים תוך כדי עבודה. החלקת הושלמה כאשר מופיעות אין קצוות חדים, החלק העליון של המקדחה נוגע משטח בטון.
3. לנקות את החור עם שילוב של פיצוץ והברשה מחזורים, כפי שהוא חיוני להשגת חוזק הקשר הגבוה ביותר. תהליך ניקוי האבן דומה עבור FRP קוצים, עוגנים דבק. מומלץ כי לפחות שני מחזורי ניקוי להתבצע. נא עיין הנחיות קיימות¹⁰ המלצות נוספות על תהליך הניקוי, תמיד פעל בהתאם להמלצות היצרן אם כלי ניקוי אחרים משמשים.
   1. . תמיד מכה לפני ואחרי צחצוח. כתוצאה מכך, בכל מחזור של צחצוח מכני כרוכה blowings שני והברשה אחד.
   2. מכה מבפנים לכיוון הפתח של החור כדי להסיר את החלקיקים חופשי בתוך החור מסועף. קיימות שתי דרכים לפוצץ. אם העוגן מותקן על בטון יבש, נושבת יכול להיעשות עם משאבה יד מכריע. אם הוא מותקן על בטון רטוב, נושבת חייב להיעשות עם אוויר בלחץ (לחץ מרבי של 10 בר).
      הערה: הפרוטוקול פותחה עבור תומך יבש, אבל זה יכול להיות מותאם כדי להרטיב את התנאים. ראוי לציין כי הטכניקה החלקת כרוך לחות המצע. לכן, הציון המתקבל הלחות תהיה תלויה בתנאים הסביבתיים על הזמן שחלף בין החלקה של החור, ההוספה של המחבר. התנאי של תמיכה יבש מוגדר עבור לחות יחסית של מתחת ל 5%, בדרך כלל המתאים לתנאים נורמליים ייבוש של מספר ימים. במקרה של מבני הבטון הקיים, החורים יכול להיחשב יבש כאשר 24 שעות שחלפו בין החלקה של הקצה חור לבין הכניסה של העוגן. תנאי לח מתייחס בקרבת מקום ל- 100% לחות יחסית, בדרך כלל המתאים למבנים ימיים.
   3. להשתמש במברשת תיל לצחצח בצורה רדיאלית החור. הקוטר של המברשת חייב להיות שווה או עד 20 מ מ גדול יותר מקוטר התרגיל. בחר הקוטר של המברשת, כדי להיות הכי קרוב ככל האפשר לזו של החור, כדי לאפשר החיכוך שווה סביב הסעיף חור.
   4. התקן את העוגנים מיד לאחר הניקוי. אם הדבר אינו אפשרי (אם העוגן לא הוכנס בתוך 1 h ניקיון), לבצע של מחזור ניקוי נוספים לפני הוספת העוגנים. מחזור הניקוי האחרון זה חיוני במיוחד עבור העוגנים האופקיים וחורים על המשטח העליון של המצע.
4. להכין ולהתקין את העוגנים. פעולה זו כוללת שלושה תהליכים שונים.
   1. לחתוך את הצרור סיבים או חבלים באורך הנדרש. אורך העוגן חייב להיות שווה אורך embedment (או אורכו פינים) וגם האורך של המאוורר עוגן.
   2. להפרות את פינים עוגן עם פריימר אפוקסי צמיגות נמוכה עם מברשת רכה. תמיד לכבד את הסיר-חייו של השרף, על פי היצרן. נדרשים כ- 150 גר' של שרף לכל עוגן. הספגה דורש חלקית פנינג החוצה את הצרור סיבים כדי למקסם את החדירה של השרף.
      1. תמיד להפרות לקראת הסוף של המחבר כדי למנוע כיפוף של הסיבים. החזק את האזור כיפוף כדי למנוע גלישה של כמה סיבי הצרור וכדי למנוע הסוף חינם להיות התפזרו, בשלב זה.
   3. הדקו את הקצה ספוג עם עניבה כבל מיד לאחר העיבור. לאחר מכן, הוסף את פינים עוגן. לסייע את הכניסה עם חוט שדוחפת את כבל עניבה, כדי להבטיח כי הסיבים להגיע למעשה האורך הנדרש embedment.
5. להתחבר חיזוק עוגן כדי להבטיח מנגנון העברה נכונה למחבר. פרוטוקול זה פותחה והסברתי הוא עוד יותר עבור anchorage הקצה של plied מרובה מבחוץ בונדד FRP תגבורת. לקבלת הסבר גרפי של התהליך, ראה איור 3 .
   1. להחיל את רובדי הראשון של חיזוק לפני ההוספה של העוגן (אך תמיד לאחר הכנה וניקוי של החור), כפי שהוצגה באיור 3. לחלופין, השתמש שכבה ראשונה קצר יותר מאשר אלה דבקה על גבי המאוורר עוגן, לאפשר הכנסה של העוגן לפני החלת את רובדי הראשון של חיזוק.
   2. לספק סוף anchorage כאשר הקצה-צלחת debonding (או delamination) הצפויה להתרחש. עבור היישום רטוב של חיזוק חיצוני, תמיד הכינו את פני השטח של המצע בהתאם לתקנים העדכניים או הנחיות^12,13.
      הערה: עיגון האוהדים צריך להיות מלא בונדד לחיזוק, כמו הקשר הזה יצטברו מנגנון העברת מתח. במקרה של תגבורות FRP עשויה שכבות מרובות עם סיום-anchorage, התקנת מאוורר עוגן בין שני עננים נים מומלץ. זה מבטל את הצורך של למינציה עם העוגן פירסינג, למנוע נזק חיזוק. נכון להיום, אין אורך מינימלי מאוורר נקבע בספרות. המחברים ממליצים כי מאוורר אורכים של לא פחות מ 50 מ מ לשמש.
   3. חלות שרף אפוקסי חיזוק FRP חיצוניים והן את המאוורר עוגן. ניתן להחיל השרף עם גלגלת או מברשת. השתמש השרף זהה להתחבר חיזוק FRP חיצוני כדי המצע ומאוורר עוגן וכלה בחיזוק חיצוני. תמיד לשקול את החיים סיר של השרף, על פי היצרן.
      1. למנוע את הופעתה של אוויר חללים בין עננים נים של חיזוק באמצעות מכבש בועה המאפשרת האוויר הקלה לאחר ההפריה של כל אחת מהשכבות (כולל את המאוורר עוגן).
         הערה: פיתוח הפרוטוקול, שרף עם חיים סיר של 90 דקות ב- 20 ° C הועסק.

2. עיצוב עם ספייק עוגנים

הערה: שיטת עיצוב המוסברת כאן עבור מאוורר עוגנים, אבל יכול להיות אחריו נהלים דומים למכשירים שונים anchorage. שיטה זו כוללת ההערכה של קיבולת עוגן, בונד חוזק התרומה של העוגנים כדי להמחיש את עוצמת כוח של חבר מחוזק.

1. הערכת הקיבולת של העוגן. זה בעיקר תלוי אם העוגן הוא נתון מתיחה או הטיה כוחות. המקרים הנפוצים ביותר עם פינים זוויות פחות מ- 180° (הטיה יישומים), הזווית פינים יגביל את היעילות של המחבר עקב ריכוז מתח באזור בנד. לשלוט הכוח לעיקול לפי שיטת ההתקנה שהובאו לעיל.
   1. לבטא את קיבולת עוגן כשבר של חוזק שלה. יכולת עיצוב העוגן יהיה המינימום הבאות: חוזק בטון חרוט, בונד חוזק (המחושב כמו כל עיגון שהותקנו שלאחר בטון¹⁰), לכופף כוח, חוזק מתיחה, עם מקדם הבטיחות. התוצאה קיבולת עיצוב של (עוגנים). ב. וילנואבה Llauradó et al. ¹⁴, ביטויים עבור כל מצבי כשל צפוי של ספייק עוגנים הם דנו.
   2. להעריך את הכוח חרוט בטון עם ביטוי כמו האחד קים וסמית¹⁵ כדי למנוע כשל חרוט בטון. חוזק בטון חרוט רק קריטי עבור העוגנים שטחי מאוד, באופן כללי, זה יכול להיות התעלמו עבור העוגנים באורכים embedment גדול מ- 75 מ מ.
   3. לחשב את עוצמת הקשר פינים עוגן. זה יכול להתבצע עם הביטויים הכללית עבור שלאחר שהותקן עוגנים של הנחיות תכנון וקודים. על-פי ביטויים אלו, כוח בונד תלוי הבאות: חוזק מתיחה של הבטון, קוטר החור מסועף,^15,את אורך embedment¹⁶. לאמץ ערך עבור הכוח הממוצע הטיה בממשק בטון-כדי-שרף החל 8 עד 15 MPa כאשר משתמשים שרף אפוקסי.
   4. מעריכים כי ירידת כוח עקב כיפוף. זה בעיקר תלוי הפנימי רדיוס, על פי הביטוי שמספק JSCE⁸, אשר אומצה באופן נרחב עבור rebars FRP פנימי כיפוף. עם זאת, בדיקות משלימות על עוגנים מבודדים מומלץ על מנת להעריך את הכוח האמיתי כפי בנוי של המחברים בתצורה גיאומטרית נתון. בדיקה זו צריכה להתבצע עם הטיה בדיקות ועם עוגנים מותקן בעקבות ההליך המוצע במאמר זה.
   5. לחשב את כוח מתיחה של העוגן עם השבר של סיבי את cross section של המחברים, חוזק מתיחה של הסיבים. סיבי החבל, יצרנים לציין בדרך כלל את כוח מתיחה של המחבר ספוג, אשר יכול להיות מאומץ על עיצוב עם גורם לירידה מספיקות (מ- 1.25 של 1.5). עבור חבילות סיבים של עוגנים בעבודת יד, בדיקות קופון שטוח צריך להתנהל כמו תקני ASTM¹⁷.
2. לחשב את עוצמת הקשר תגבורת unanchored עם כל ביטוי קודים בינלאומיים או מודלים אנליטיים כגון אלה מסופקים של הפניות^18,19. לחלופין, הטיה יחיד או כפול בדיקות דגימות בונדד, unanchored יכול להתבצע. הערך עיצוב של בונד חוזק (P_{db, d}) יש להשתמש בחישובים עוד יותר.
3. להעריך את הכוח הכולל כתוצאה של הכוח בונד של הקיבולת חיזוק פלוס עוגן, תגבורת עם עוגן אחד. השערה זו יכולה להתקבל, על פי הנתונים הקיימים, כאשר המאוורר עוגן מכסה לחלוטין את רוחב FRP, שהוא קוהרנטי עם הממצאים על ידי מחברים השוואת הביצועים של דגימות מעוגן bonded ו unbonded^{20, 21}. לחישוב כוח עיצוב FRP מעוגן עם עוגן ספייק אחד עם המשוואה הבאה:
      P_d = P_{db, d} + P_{anc, יח} (1)
4. עבור מספר עוגנים, לקבוע את יעילות עוגן ואת התרומה כפונקציה של הסידור של העוגנים (מספר עננים נים ואת שורות, עיגון מרווח). בבקשה לבחון את ההסדר הרצוי כדי להעריך את ההפחתה של יעילות עקב מספר עוגנים, ולבטא את הכוח עיצוב של המפרק מעוגן (P._d) כדלקמן:
     P_d = P_{db, d} + y' • • n P_{anc, יח} (2)
   להשיג את המקדם y' מבדיקות עם כל הסדר ספציפי של הפרויקט, לנוכח מספר עוגנים ספייק, כמו הפניות^20,23. כחלופה לניסויים, שקול את היעילות y' כפי שהוצע ב הגישות דיווח של בדיקות כאלה האלה^20,אותם פרסומים²³.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

הבדיקות נערכו במחברים מבודד כדי להעריך את האפקטיביות של שיטת החלקת. בנוסף, שתי שיטות של הספגה והוספה של המחברים הושוו. השיטה הרטובה מעורב מכניס להריון אישה עוגנים מיד לפני הכניסה, כמו פרוטוקול שהוצגו. השיטה מוקשה (או ספוג מראש) כללה הספגה של אזור מוטבע עוגנים מראש, לפחות 24 ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

פרוטוקול שלב אחר שלב התקנה ועיצוב של עוגנים ספייק FRP מוצג. לפי מיטב הידע של המחברים, אין פרוטוקולים מפורט על ספייק עוגנים פותחו לגבי השפעת פרמטרים ההתקנה ותהליך על קיבולת עוגן.

המקדחה החלקת המוצע מיטיב בביצועים של ספייק עוגנים, על-ידי הפחתת מתח הריכוז, הוכיחה את יעילותה בהפח?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Concrete			The concrete for support has a dosage made by the authors, and a strength class no lower than C40
SikaWrap anchor C	SIKA		This material has been used for the FRP spike anchors. SikaWrap Anchor C is a unidirectional, carbon fiber rope, sheathed in an elastic gauze. The gauze can be cut onsite to create a fan end that anchors CFRP fabrics and plates used in the structural strengthening of masonry and concrete.
Sikadur 330	SIKA		Impregnating resin, apt for manual saturation methods. The product was used for impregnating the anchor dowel before insertion
Sikadur 30	SIKA		Thixotropic, two part epoxy resin applied by spatula and therefore suitable for virtually any application, including overhead
Drill bit	Betazul		Drill bit employed to smooth the holes that was designed by the authors and developed by Betazul SA
Hammer drill	Hilti		Tool for the execution of anchor holes on masonry and concrete, for different drilling ranges
Wire brush	Hilti	Hit series	For the proper brushing of drilled holes of varying diameters and embedment depths
Blow-out pump	Hilti	Hit series	Manual blow-out pump
SikaWrap-230 C	SIKA		Unidirectional woven carbon fiber fabric for dry application process
Aluminium Bubble Roller	Fibre glast		For laminations where increased pressure is necessary to release air bubbles. They are straight across the width of the head and provide excellent air relief for nearly all applications.
Brush			For impregnation of FRP bundle and sheet
600 kN testing machine	Proeti	DI-CP/S	This is used for the shear test of anchors, in order to evaluate the efficacy of the proposed insertion method
Cable ties			Cable ties are needed to fasten the end of the anchor dowel in order to prevent fanning out of the fibers during insertion
Measuring tape			The measuring tape is necessary to control the embedment length as well as the diameter of the drill bit and hole clearance
Steel wire			Required to assist insertion
Rigid (steel) bar			A rigid bar of any material (in this case, it was made with a steel bar) is needed to control the embedment length