섬유에 대 한 품질 관리를 향상 시키기 위해 설치 방법 강화 폴리머 스파이크 앵커

요약

이 원고는 외부에서 보 세 섬유 강화 폴리머의 박 지연 하도록 스파이크 앵커에 대 한 설치의 품질을 제어 하기 위한 메서드를 제공 합니다. 프로토콜 드릴 구멍 및 삽입 과정의 준비를 포함 한다. 앵커의 효율성에 가장 영향력 있는 매개 변수는 설명 합니다.

초록

섬유 강화 고분자 (FRP) 앵커는 외부에서 보 세 FRPs 적용 기존 구조를 지연 하거나 심지어 debonding 실패를 방지 수의 성능 향상을 위해 유망한 방법 이다. 그러나, 디자이너에 의해 직면 한 주요 관심사 때문에 응력 집중 앵커의 조기 실패 이다. 불 쌍 한 설치 품질 및 클리어런스 구멍의 준비가 조기 실패를 불러 일으키 응력 집중 될 수 있습니다. 이 종이 스트레스 농도의 영향을 줄이기 위해 하 고 드릴 구멍의 준비의 적절 한 품질 관리를 제공 하는 것을 목표로 하는 설치 방법을 다룹니다. 방법은 세 부분을 포함 한다: 드릴링 구멍의 청소, 앵커, 앵커는 못 및 그것의 삽입의 임신을 포함 하 여의 설치와 사용자 지정된 드릴 비트, 구멍 가장자리를 부드럽게. 앵커 팬 (스파이크의 자유 길이)는 다음 외부 FRP 보강에 보 세. 끝 앵커리지 그리고 여러 plies와 보강재의 경우, 앵커 팬 스트레스 전송 메커니즘을 지원 하기 위해 두 가닥 사이 삽입 될 것이 좋습니다.

제안 된 절차는 광범위 한 데이터베이스에 따라 스파이크 앵커에 대 한 설계 방식으로 보완 됩니다. 그것은 디자인의 단계 수를 즉 따라 제안: 앵커 직경 및 커넥터 무료 끝 밖으로 패닝 하기 전에 (즉, 앵커)의 후속 인장 강도 인장 강도 때문에 감소의 평가 벤딩, 미끄럼 실패를 방지 하기 위해 충분 한 임베디드의 제공과 수의 배려 그리고 주어진 보강 앵커의 간격. 이런이 의미에서 그것은 FRP 보강재의 전반적인 본드 강도 스파이크 앵커의 기여에 대 한 일반 식을 얻기 위해 추가 연구가 필요 하다 주목 해야한다.

서문

FRP 앵커 제공 외부의 성능을 강화 하는 유망한 방법을 보 세 FRPs 기존 구조를 지연 하거나 debonding 실패^1,2방지에 수는 주어진에 적용. 그러나, 디자이너에 대 한 주요 관심사 전단 벤딩 지역에서 스트레스 농도 때문에 앵커의 조기 실패를 수반 한다. 설치 품질 및 클리어런스 구멍의 준비는 이러한 조기 실패를 불러 일으키이 스트레스 농도 제한 하는 중요 한.

이 종이 스트레스 농도의 영향을 줄이기 위해 하 고 드릴 구멍의 준비 및 앵커의 설치의 적절 한 품질 관리를 제공 하는 것을 목표로 하는 설치 방법을 다룹니다. 방법은 4 개 부품을 포함 한다: 드릴링과 스트레스-분포 지역 내에서 벤딩, 앵커, 함 침 등의 설치에에서 부정 하지 않으려면 사용자 지정 된 드릴 비트와 함께 구멍 가장자리를 부드럽게 구멍을 청소 앵커는 못의 삽입, 그리고 강화 하는 앵커의 접착.

이전에 게시 연구^3,,45,6,7에서 그것은 종결 될 수 있다 그 스파이크 앵커 벤딩 지역 (무료 끝 사이의 특정 각도와 말은 임베디드 영역), 조기 실패를 자극 하는 경향이 응력 집중을 고통. 이 때문에 원래 멤버의 형상 항상 피할 수 없습니다. 대부분의 경우, 90 ° 못 각도 광범위 하 게 채택 된다, 비록 그것은 일반적으로 동의 135 °는 못 각도 스트레스 농도 감소를 허용 하 고 스파이크 앵커의 성능 향상으로 이어질. 90 ° 못 각도의 사용에 대 한 주요 이유는 간단 하 게 실행 하 고 어떤 방향으로 제어 하는 것 그리고 그들은 내부 보강재에 맞게 가능성을 줄일 수 있습니다.

그림 1 에서는 가장 일반적인 못 각도와 일반적인 스파이크 앵커. 그럼에도 불구 하 고, 90 ° 못 각도와 설치 스파이크 앵커는 응력 집중의 적절 한 제어를 제공 하는 경우 상대적으로 좋은 성과 표시할 수 있습니다. 일반적으로 스트레스 농도 제한 내부 벤딩 반경^8,9를 비틀면 섬유에 중요 한 역할을 발견 되었습니다으로 구 부리는 반경, 큰 내부 앵커 설계 포함 됩니다. 이 감에서는, Orton 외. 같은 저자 ³ 지름의 4 배 앵커 벤딩 반지름을 사용 한다는 것이 좋습니다. 허무에 추천 결과이 굽 힘 반지름, 작은 앵커 직경에도 벤딩 반지름 증가로 포함 한다 주어진된 구멍의 깊이 대 한 실제 임베디드 길이 감소.

저자는 큰 벤딩 반지름의 추천 구 부리는 반경, 기하학적 관점에서 손으로 이루어집니다 스무 딩 진짜 내부 제어의 어려움에 관련 되어 생각 합니다. 사용자 지정 된 드릴 비트는 결과적으로 설계 설치의 쉬운 품질 관리 고 벤딩 반지름 디자인으로 간주 됩니다.

두 개의 서로 다른 프로세스는 종이에 간주 됩니다. 첫 번째는 커넥터 (앵커, 특히 무료 끝 밖으로 패닝 하기 전에), 설치 절차와 관련 된 반면 두 번째 포함 디자인 스파이크 앵커와 확인에 대 한 제안된 방법 필요.

프로토콜

1. 앵커 설치 방법

참고:이 방법은 구멍 드릴링, 청소, 및으로 임신와 앵커의 삽입 구멍 가장자리의 스무 딩 됩니다.

1. 필요한 임베디드 길이 지정 된 직경 구멍을 드릴 합니다.
   1. 적절 한 드릴링 도구 (즉, 전기 해머 또는 다이아몬드 코어)를 사용 합니다. 콘크리트 구조물에 대 한 드릴링 도구 선택에 대 한 기준을 접착 앵커 같은 이며 이전에 게시 작업^10,11에서 찾을 수 있습니다. 전기 해머에 대 한 800 rpm의 최대 속도와 드릴.
      1. 이상 4 m m의 구멍 클리어런스 (즉, 커넥터의 드릴의 직경 사이의 차이)를 제공 합니다. 또한,이 차이 8-10 m m 하는 것이 좋습니다. 이 구멍의 스무 딩 용이 하며 드릴 내부 앵커의 절곡
         참고: 그것은 주목 해야한다 상업 섬유 로프는 10에서 12 m m에 이르는 공칭 직경 (때 임신). 촬영된 프로토콜에 표시 된 앵커 12 m m의 공칭 직경을 가진 섬유 밧줄에서 만들어졌다.
2. 임베디드 길이 제어 하 고 구멍을 부드럽게. 길이 제어 앵커 성능 매우 길이 구분은 매우 중요 하다. 임베디드 길이 75에서 150 m m에 이르는 것이 좋습니다.
   1. 길이 제어를 수행 하려면 드릴링 구멍에 딱딱한 막대를 삽입 하 고 바의 총 길이 구멍 측정 테이프를 삽입 하는 경우 남아 있는 길이 비교.
   2. 분출 손 펌프를 사용 하 여 첫 번째 먼지 제거를 수행 하기 위해 완료 되는 드릴링. 펌프의 제조 업체의 지침을 따릅니다. 첫 번째 먼지 제거에 대 한 두 번 이상 밖으로 날 려.
   3. 로타리, 비 충격 도구로 구멍을 부드럽게. 자세한 내용은 사용자 지정 된 드릴 비트의 그림 2 를 참조 하십시오. 제안 된과 같은 비트 드릴 대부분 전기 해머를 쉽게 적용할 수 있습니다. 지속적으로 작업 하는 동안 물과 기판 냉동. 아니 날카로운 모서리, 나타나고 드릴 비트의 상부 콘크리트 표면 접촉 때 부드럽게 하는 것입니다 완료.
3. 그것은 가장 높은 결합 강도 달성 하기 위해 중요 한 부 및 사이클, 솔 질의 조합으로 구멍 청소. 청소 과정은 FRP 스파이크에 대 한 접착 앵커에 대 한 유사. 2 청소 주기 수행할 수 하는 것이 좋습니다. 청소 과정에 추가 권장 사항에 대 한 기존 지침¹⁰ 를 참조 하십시오 그리고 다른 청소 도구를 사용 하는 경우 항상 제조 업체의 권고에 따라.
   1. 항상 타격 전에 하 고 칫 솔 질 후입니다. 따라서, 기계적 솔 질의 각 사이클 두 blowings 고 한 칫 솔 질을 포함 한다.
   2. 드릴 된 구멍 안에 느슨한 입자를 제거 하기 위하여 구멍의 개통으로 내부에서 타격. 부의 방법은 두 가지가 있습니다. 건조 콘크리트에 앵커를 설치 하는 경우 부 분출 손 펌프와 함께 할 수 있습니다. 젖은 콘크리트에 설치 하는 경우 부 가압 공기 (최대 압력 10 bar의) 수행 되어야 합니다.
      참고: 프로토콜 개발 되었습니다 건조 지원에 대 한 그것은 젖은 조건에 적응 수 있지만. 부드럽게 기술은 기판 보습 포함 지적 가치가 있다. 따라서, 습도의 결과 학년 시간 및 환경 조건에 달려 있을 것 이다 구멍 및 커넥터의 삽입의 스무 딩 사이 경과. 건조 지원의 상태는 일반적으로 몇 일의 일반 건조 조건에 해당 하는 5%의 상대 습도 대해 정의 됩니다. 기존 콘크리트 구조물의 경우 구멍 여겨질 수 있다 건조 구멍 가장자리와 앵커의 삽입의 스무 딩 사이 24 시간 경과한 때. 다습 한 조건 근처 해상 구조에 해당 하는 일반적으로 100% 상대 습도를 나타냅니다.
   3. 와이어 브러시를 사용 하 여 레이디얼 구멍을 브러시. 브러시의 직경 또는 최대 20 m m 드릴의 지름 보다 큰 있어야 합니다. 그 구멍, 구멍 섹션 주위 동등한 마찰 수 있도록 가능한 한 가까이 되도록 브러시의 직경을 선택 합니다.
   4. 청소 후 바로 앵커를 설치 합니다. 만약 이것이 불가능 (앵커 되지 않았으면 청소에서 1 시간 내), 앵커를 삽입 하기 전에 추가 청소 주기를 수행. 이 마지막 청소 주기는 수평 앵커와 기판의 윗 표면에 구멍에 특히 중요 합니다.
4. 준비 하 고 앵커를 설치. 이 3 개의 다른 과정을 포함 한다.
   1. 섬유 번들을 잘라 또는 필요한 길이 밧줄. 앵커의 길이 임베디드 길이 (또는 못 길이) 같아야 앵커 팬의 길이 플러스.
   2. 저 점도 에폭시 뇌관 부드러운 브러시로 앵커는 못 임신 항상 제조 업체에 따르면, 수 지의 남 비 생활을 존중 합니다. 앵커 당 수 지의 약 150 g이 필요 합니다. 임신 수 지의 침투를 극대화 하기 위해 섬유 번들 밖으로 패닝 부분적으로 필요 합니다.
      1. 항상 않도록 섬유 커넥터의 끝 쪽으로 임신. 벤딩 지역 일부 섬유 번들에서의 미끄럼을 방지 하 고 자유로운 끝이이 단계에서 밖으로 삼진 되 고 하지 않도록 잡아.
   3. 임신 후 즉시 케이블 넥타이와 임신된 끝을 고정 시킵니다. 그런 다음, 삽입 앵커는 못. 섬유 실제로 필요한 임베디드 길이 도달을 보장 하기 위해 케이블 타이 못 살게 굴지 철사 삽입을 지원 합니다.
5. 커넥터에 적절 한 전송 메커니즘 수 있도록 앵커 보강을 연결 합니다. 이 프로토콜 개발 된 고 추가 설명의 끝 앵커리지에 대 한 여러 먹 었 외부 FRP 보강재를 보 세. 과정의 그래픽 설명 그림 3 을 참조 하십시오.
   1. 그림 3에 표시 된 앵커 (하지만 항상 준비 하 고 구멍의 청소), 삽입 전에 보강의 첫 번째 가닥을 적용 합니다. 또는 사용 하는 첫 번째 가닥 사람 강화의 첫 번째 가닥을 적용 하기 전에 앵커의 삽입을 허용 하도록 앵커 팬에 준수 보다 짧은.
   2. 엔드 플레이트 debonding (또는 박)에서 발생 하는 예상 되는 경우 끝 앵커리지를 제공 합니다. 외부 보강의 젖은 응용 프로그램 항상 현재 표준 또는 지침^12,13기판의 표면 준비.
      참고: 앵커 팬 한다 수 완전히 접착 보강, 하이 본드 스트레스 전송 메커니즘을 축적 됩니다. FRP 보강재 끝 앵커리지와 여러 계층에서 만든, 경우 두 가닥 사이 앵커 팬 설치 것이 좋습니다. 이 닻, 라미네이트를 피어 싱에 대 한 필요 하 고 증강의 손상을 방지 합니다. 날짜 하려면, 아무 최소 팬 길이 문학에 결정 되었습니다. 저자 팬 이상 50 m m의 길이 대 한 사용 하는 것이 좋습니다.
   3. 외부 FRP 보강을 앵커 팬 에폭시 수 지를 적용 합니다. 수 지는 롤러 또는 브러시를 적용할 수 있습니다. 같은 수 지를 사용 하 여 기판에 외부 FRP 보강과 외부 보강을 앵커 팬 본드. 항상 제조 업체에 따르면, 수 지의 남 비 생활을 고려 하십시오.
      1. (앵커 팬 포함) 각 층의 임신 후 공기 구호 수 거품 롤러를 사용 하 여 보강의 plies 사이 공기 기포의 출현을 방지 합니다.
         참고: 프로토콜의 개발에 대 한 20 ° C에서 90 분의 남 비 생활 수 지 고용 되었다.

2. 스파이크 앵커와 디자인

참고: 디자인 방법을 설명 여기 팬 앵커에 대 한 하지만 다른 앵커리지 장치에 대 한 비슷한 절차를 따라 수 있습니다. 앵커 용량 평가, 본드 강도, 강화 회원의 전반적인 힘에 앵커의이 방법에 의하여 이루어져 있다.

1. 앵커의 용량을 평가 합니다. 이 주로 여부 앵커는에 따라서 인장 또는 전단 세력에 따라 다릅니다. 180 ° (전단 응용 프로그램) 보다는 더 적은 못 각도 가장 일반적인 경우, 못 각도 벤드 영역에 응력 집중으로 인해 커넥터의 효능을 제한할 것 이다. 위의 설치 방법에 따라 굴곡 강도 제어 합니다.
   1. 인장 강도의 부분으로 앵커 용량을 표현 한다. 설계 용량 앵커에 대 한 다음의 최소 것: 콘크리트 원뿔 강도, 본드 강도 (콘크리트¹⁰에 어떤 후 설치 앵커에로 계산), 벤드 강도, 및 안전 계수와 인장 강도. 앵커 ()의 설계 용량에이 결과. 빌라 Llauradó 외 에 ¹⁴, 스파이크 앵커의 모든 expectable 실패 모드에 대 한 식을 설명 합니다.
   2. 김 스미스¹⁵ 같은 식으로 구체적인 원뿔 강도 콘크리트 콘 실패를 방지 하기 위하여 견적 한다. 콘크리트 콘 힘만 매우 얕은 앵커에 대 한 중요 한 이며, 일반적으로 임베디드 길이 75 m m 보다 큰 앵커에 대 한 무시 될 수 있습니다.
   3. 앵커는 못의 본드 강도 계산 합니다. 이 코드 및 디자인 지침에서 후 설치 된 앵커에 대 한 일반 식으로 수행할 수 있습니다. 그 식에 따라 본드 강도 다음에 따라 달라 집니다: 드릴된 구멍, 그리고 임베디드 길이^15,16의 직경, 콘크리트의 인장 강도. 8에서 15 MPa에 이르기까지 에폭시 수 지를 사용할 경우 콘크리트-수 지 인터페이스에서 평균 전단 강도 대 한 값을 채택 한다.
   4. 절곡으로 인해 힘의 감소를 추정 합니다. 이 주로 구 부리는 반경, JSCE⁸, 내부 FRP rebars를 위해 널리 채택 되었습니다에서 제공 하는 식에 따라 내부에 따라 다릅니다. 그러나, 고립 된 앵커에 대 한 보완 테스트 주어진된 기하학적 구성에서 커넥터의 진짜로 건설 강도 평가 하기 위해 좋습니다. 이 테스트 전단 테스트와 앵커 설치 된이 문서에 제안 된 절차에 따라 수행 되어야 한다.
   5. 커넥터의 cross section에는 섬유의 인장 강도 섬유의 분수와 함께 앵커의 인장 강도 계산 합니다. 섬유 로프에 대 한 제조 업체는 일반적으로 (1.5 1.25)에서 충분 한 감소 계수와 디자인에 대 한 채택 될 수 있는 임신된 커넥터의 인장 강도 지정 합니다. 손으로 만든 앵커의 섬유 번들에 대 한 ASTM 표준¹⁷에서 평면 쿠폰 테스트를 실시 한다.
2. 국제 코드 또는 참조^18,19에서 제공 하는 분석 모델에서 어떤 식으로 입는다 보강재의 본드 강도 계산 합니다. 또는, 보 세, 입는다 표본에 단일 또는 이중 전단 시험을 수행할 수 있습니다. 본드 강도 (_{db, d}P)의 디자인 가치는 더 계산에 사용 해야 합니다.
3. 전반적인 강도 보강 플러스 앵커 용량의 한 앵커와 보강재의 본드 강도의 결과로 예상. 이 가설 허용 될 수 있는, 기존 데이터에 따라 앵커 팬 완전히 작성자 보 세 및 unbonded 고정된 표본^{20의 성능 비교 결과와 일관 되는 FRP의 폭을 커버 하는 경우 21}. 다음 방정식으로 한 스파이크 앵커와 고정 된 FRP에 대 한 설계 강도 계산:
      P_d = P_{db, d} + P_{anc, d} (1)
4. 여러 개의 앵커에 대 한 앵커 효율성 및 앵커의 배치의 기능으로 기여 결정 (plies 및 행 번호 앵커 간격). 때문에 여러 앵커, 효율의 감소를 평가 원하는 배치를 테스트 하 고 고정된 관절 (P_d)의 설계 강도 다음과 같이 표현:
     P_d P_{db, d} = + y' • n • P_{anc, d} (2)
   계수를 구하는 y' 테스트 프로젝트의 각 특정 한 배치와 함께,에서 참조^20,23에서 스파이크 앵커의 수를 주어진. 테스트 하는 대신, 효율성 고려 y' 그 같은 간행물^20,23같은 테스트에서 보고 하는 방식을 제안.

결과

테스트는 다듬기 방법의 효과 평가 하기 위해 절연된 커넥터에 실시 했다. 또한, 임신의 두 가지 방법 및 커넥터의 삽입 비교 되었다. 젖은 방법 제시 프로토콜에서 삽입 직전 앵커 임신 관련. 강화 된 (또는 미리 임신) 메서드는 삽입 하기 전에 적어도 24 시간 앵커의 임베디드 영역의 사전에 임신의 구성 되어 있습니다.

테스트?...

토론

설치 및 FRP 스파이크 앵커의 디자인에 대 한 단계별 프로토콜 제공 됩니다. 저자의 지식 최고의 스파이크 앵커에 더 상세한 프로토콜 앵커 용량에 설치 매개 변수 및 프로세스의 효과 관한 개발 되었습니다.

제안 된 다듬기 드릴 비트 응력 집중을 감소 시키기에 의하여 스파이크 앵커의 성능에 도움이 이며 고립 된 앵커에 수행 하는 테스트의 산포를 줄이는 효능을 입증 했다. ...

자료

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