Метод установки для повышения контроля качества для волокна армированные полимерной Спайк якорей

Резюме

Эта рукопись представляет метод для контроля качества установки для всплеска якорей, предназначенных для задержки расслаивания внешне кабального волокна армированных полимеров. Протокол включает в себя подготовку отверстие и процесса вставки. Обсуждаются наиболее влиятельных параметров на эффективность якорей.

Аннотация

Волокна армированных полимера (FRP) привязки являются перспективным способом для повышения производительности внешне стружечные FRPs применяется для существующих структур, как они могут задержать или даже предотвратить debonding недостаточности. Однако одной из основных проблем, стоящих перед дизайнерами является преждевременной отказа якоря из-за концентрации напряжений. Качество плохое установки и подготовки Распродажа отверстий может привести к концентрации напряжений, что провоцирует это преждевременный выход из строя. Эта статья посвящена метод установки, который стремится уменьшить воздействие концентрации напряжений и для обеспечения надлежащего контроля качества подготовки отверстие. Метод включает три части: бурение и Очистка отверстий, сглаживание краев отверстия с заказной сверло и установка анкера, включая пропитки анкер дюбель и его вставки. Якорь болельщиков (свободная длина шипов) затем приклеенная к внешней FRP арматуры. Для конца Анкоридж и в случае подкрепления с несколько слоёв рекомендуется включить вентилятор якорь между двумя слоями для оказания помощи механизму стресс передачи.

Предлагаемая процедура дополняется при подходе к проектированию для всплеска якорей, основанный на обширную базу данных. Предлагается, что дизайн следовать ряд шагов, а именно: выбор диаметр анкера и последующие прочности разъема (то есть, якорь перед веером свободный конец), оценки уменьшения прочности из-за изгиб, предоставление достаточно анкеровки для предотвращения проскальзывания провал и рассмотрение число и интервал якорей для заданного армирования. В этом смысле следует отметить, что необходимы дальнейшие исследования, с тем чтобы получить общее выражение для вклада Спайк якорей общую прочность FRP арматуры.

Введение

FRP якоря предложение перспективным способом повышения производительности внешне тычковой FRPs применяется для существующих структур, учитывая, что они могут задержать или даже предотвратить debonding недостаточности^1,2. Однако одной из основных проблем для дизайнеров влечет за собой преждевременной отказа якоря в сдвига за счет концентрации напряжений в регионе изгиб. Качество установки и подготовки Распродажа отверстия имеют решающее значение для ограничения этой концентрации напряжений, что провоцирует такой преждевременный выход из строя.

Эта статья посвящена метод установки, который стремится уменьшить воздействие концентрации напряжений и для обеспечения надлежащего контроля качества подготовки отверстие и установка анкеров. Этот метод включает в себя четыре части: бурение и чистки отверстий, сглаживание краев отверстия с заказной сверло, чтобы избежать нарушений в распределение напряжений в регионе изгиб, установка анкера, включая пропитке Анкер дюбель и его вставки и адгезии анкера для армирования.

Из ранее опубликованных исследований^3,4,5,6,7, можно сделать вывод, что Спайк якоря с областью изгиб (это означает, с определенным углом между свободный конец и Встроенный район), страдают концентрации напряжений, которая подвержена спровоцировать преждевременный выход из строя. Это не всегда удается избежать благодаря геометрии первоначальных членов. Во многих случаях широко используются дюбель углов 90°, хотя общепризнанно, что 135° дюбель углов позволяют снижение концентрации напряжений и привести к лучшей производительности Спайк якорей. Основные причины для использования углов 90° дюбель являются, что они проще выполнять и контролировать в любом направлении и что они уменьшают возможности для удовлетворения внутренних подкрепления.

На рисунке 1 показана типичная Спайк якорь с наиболее распространенными дюбель углами. Тем не менее, Спайк якорей, установленные с углом 90° дюбель отображаются относительно хорошие показатели при условии надлежащего контроля концентрации напряжений. Ограничения концентрации напряжений обычно включает в себя проектирование якоря с большой внутренней изгиб, как было установлено, что внутренний радиус изгиба играть важную роль в волокна, излом^8,9. В этом смысле, авторы таких Ортон и др. ³ предполагают, что радиус изгиба четыре раза диаметр анкера следует использовать. Результаты этой рекомендации в непрактичным изгиб радиусом, даже для небольших якорь диаметров, как увеличивая радиус изгиба включает уменьшение фактической анкеровки длина для данного отверстие глубиной.

Авторы полагают, что рекомендация большой радиус изгиба связано с трудность контроля реального внутреннего изгиб, с геометрической точки зрения, когда сглаживание делается вручную. Заказной сверло следовательно разработан, позволяющий легко контроля качества установки и гарантирует, что радиус изгиба рассматривается в дизайне.

В документе рассматриваются два различных процессов. Первый из них связан с процедура установки для соединителей (якорей, особенно перед веером свободный конец), тогда как вторая включает в себя предлагаемый метод для дизайна с шипованные якорей и проверки потребностей.

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

протокол

1. якорь метод установки

Примечание: Этот метод включает в себя отверстие бурения, очистки и сглаживания края отверстия, а также пропитки и вставки анкера.

1. Просверлите отверстие на длину требуемых анкеровки и с указанным диаметром.
   1. Использование соответствующей буровой инструмент (то есть, электрические молоток или алмаз ядро). Для бетонных конструкций критерии отбора бурового инструмента такие же, как клей якорей и могут быть найдены в ранее опубликованной работе^10,11. Для электрических молоток дрель с максимальной скоростью 800 об/мин.
      1. Обеспечить зазор отверстие (то есть, разница между диаметром сверла и разъема) не менее 4 мм. Кроме того рекомендуется, что это различие быть 8-10 мм. Это облегчает сглаживания отверстие и позволяет изгиб анкера внутри сверла.
         Примечание: Следует отметить, что коммерческие волокна канаты имеют номинальных диаметров (когда пропитанные) от 10 до 12 мм. Якоря, отображаемых в протоколе снят были сделаны из волокон веревки с номинальным диаметром 12 мм.
2. Управление длина анкеровки и гладкой отверстие. Длина элемента управления является чрезвычайно важным, как якорь производительность является чрезвычайно чувствительных к длине. Рекомендуется длина анкеровки, начиная от 75 до 150 мм.
   1. Для выполнения контроля длины, вставьте жесткий бар в отверстие для бурения и сравните Общая длина панели и длины, которая остается вне отверстие когда вставлен с измерительной ленты.
   2. Используйте Воздуходувный ручной насос, после бурения, чтобы выполнить первое удаление пыли. Следуйте инструкциям производителя насоса. Задуть не менее чем в два раза для первого удаления пыли.
   3. Гладкие отверстие с Ротари, не ударный инструмент. Смотрите Рисунок 2 для деталей заказной сверло. Сверло, такие как, предложенному может быть легко адаптирована для большинства электромолотков. Охладите субстрат непрерывно с водой во время работы. Сглаживание завершается, когда появляются не острых краев, и верхняя часть сверла коснется поверхности бетона.
3. Очистите отверстие с сочетанием дует и чистки циклов, как это имеет решающее значение для достижения высокой адгезии. Процесс очистки аналогичные FRP шипы и клей якорей. Рекомендуется выполнять по крайней мере двух циклов очистки. Обратитесь к существующие руководящие принципы¹⁰ дополнительных рекомендаций в процессе очистки и всегда следуйте рекомендациям изготовителя, если используются другие чистящие средства.
   1. Всегда удар до и после чистки зубов. Следовательно каждый цикл механической чистки включает в себя два веяния и одной щеткой.
   2. Удар от внутренней к открытию отверстие для того, чтобы удалить частицы внутри просверленное отверстие. Существует два способа дует. Если якорь установлен на сухой бетон, дует можно сделать с Воздуходувный ручным насосом. Если он установлен на мокрый бетон, дует должно быть сделано с сжатым воздухом (максимальное давление 10 бар).
      Примечание: Протокол был разработан для сухой поддерживает, хотя он может быть адаптирован для влажных условиях. Стоит отметить, что сглаживание техника включает увлажнение субстрата. Таким образом, результирующая степень влажности будет зависеть от условий окружающей среды и на время, прошедшее между сглаживания отверстие и включение соединителя. Для относительной влажности воздуха ниже 5%, которая обычно соответствует нормальных условий сушки несколько дней определяется состояние сухой поддержки. В случае существующих бетонных конструкций отверстия можно считать сухой когда 24 часа прошло между сглаживания края отверстий и вставки якорь. Влажный условие относится почти 100% относительной влажности, который обычно соответствует морских структур.
   3. Использование проволочной щеткой радиально чистить отверстие. Диаметр кисти должны быть равными или до 20 мм больше чем диаметр сверла. Выберите диаметр кисти, чтобы быть как можно ближе к что отверстия, чтобы позволить равных трения вокруг секции отверстия.
   4. Установка анкеров сразу после чистки. Если это не возможно (если якорь не вставляется в течение 1 ч от очистки), выполнить дополнительный цикл очистки перед вставкой якорей. Этот последний цикл очистки особенно важна для горизонтальных якорей и отверстия на верхней поверхности субстрата.
4. Подготовка и установка анкеров. Это включает в себя три различных процессов.
   1. Вырезать локально тривиальное расслоение или веревки на требуемую длину. Длина анкера должна быть равна длина анкеровки (или длине дюбеля) плюс длина анкера вентилятора.
   2. Пропитать анкер дюбель с низкой вязкости эпоксидный грунт с мягкой щеткой. Всегда уважать горшок жизнь смолы, по словам производителя. Требуется примерно 150 г смолы на якорь. Пропитка требуется частично веером локально тривиальное расслоение для максимального проникновения смолы.
      1. Всегда пропитать в конце соединителя, чтобы избежать изгиба волокон. Держите изгиб региона для предотвращения проскальзывания некоторых волокон из комплекта и предотвратить свободный конец быть fanned на этот шаг.
   3. Закрепите пропитанные конце кабельная стяжка сразу же после пропитки. Затем вставьте анкер дюбель. Помочь вставки с проволокой, которая толкает кабельная стяжка, чтобы гарантировать, что волокна фактически достигают в длину требуемых анкеровки.
5. Подключите подкрепление на якорь для обеспечения правильной передачи механизм к разъему. Этот протокол был разработан и далее пояснил для конца якорной стоянки, что внешне несколько курсировали тычковой FRP подкрепления. Смотрите Рисунок 3 графический объяснение процесса.
   1. Применить первый слой арматуры перед вставкой анкера (но всегда после подготовки и очистки отверстия), как показано на рисунке 3. Альтернативно используйте первый слой, короче, чем те, которые придерживались на якорь Вентилятор, чтобы разрешить вставку якорь перед применением первый слой арматуры.
   2. Предоставить конца якорной стоянки, когда Концевая плита debonding (или расслоение) ожидается. Для мокрой применения внешнего армирования всегда Подготовьте поверхность субстрата согласно действующих стандартов или руководящих принципов^12,13.
      Примечание: Якорь болельщиков должен быть полностью приклеенная к подкрепление, как эта связь будет накапливаться стресс передача механизма. В случае FRP подкрепления из нескольких слоев, и с конца Анкоридж рекомендуется установка вентилятора якорь между двумя слоями. Это устраняет необходимость для пирсинга ламинат с якоря и избежать повреждения подкрепление. На сегодняшний день, была определена длина не минимальная вентилятор в литературе. Авторы рекомендуют использовать вентилятор длиной не менее 50 мм.
   3. Применить эпоксидную смолу внешней FRP арматуры и якорь вентилятор. Смола может быть применен с кисти или валика. Используйте же смолы для склеивания внешней FRP арматуры к подложке и якорь вентилятор внешнего армирования. Всегда учитывайте жизнеспособность смолы, по словам производителя.
      1. Предотвратить появление воздушных пустот между слоями арматуры с помощью ролика пузырь, который позволяет воздуха помощи после пропитки каждого слоя (включая вентилятор якорь).
         Примечание: Для разработки протокола, было занято смолы с жизнью горшок 90 мин при 20 ° C.

2. дизайн анкерами Спайк

Примечание: Метод проектирования объясняется здесь для якорей Вентилятор, но аналогичные процедуры для крепления различных устройств. Этот метод состоит из оценки потенциала якорь, прочность и вклад якорей общей прочности армированных члена.

1. Оцените возможности привязки. Это главным образом зависит ли якорь подвергается растяжение или сдвига. В наиболее распространенных случаях с дюбель углы менее 180° (сдвиг приложений) дюбель угол будет ограничивать эффективность соединителя из-за концентрации напряжений в регионе изгиб. Контролировать прочность изгиба, следуя метод установки, представленные выше.
   1. Экспресс якорь способности как часть своей прочности. Проектная мощность для якоря будет минимум следующие: прочность бетона конуса, прочность (рассчитывается как в любой пост установлен якорь в конкретных¹⁰), согнуть прочности и прочности, с коэффициентом безопасности. Это приводит к проектной мощностью (якоря). В Llauradó Вильянуэва и др. ¹⁴, выражения для всех режимов ожидаемого отказа Спайк якорей, обсуждаются.
   2. Оцените прочность бетона конуса с помощью выражения, например в Ким и Смит¹⁵ во избежание сбоя конкретных конуса. Прочность бетона конус только критические для чрезвычайно мелкие якорей, и, в общем, это могут быть проигнорированы в случае применения якорей с более чем 75 мм длина анкеровки.
   3. Рассчитайте прочность анкер дюбель. Это может быть выполнена с общие выражения для пост установлен якорей от кодексов и разработки руководящих принципов. По словам этих выражений, прочность сцепления зависит от следующих: предел прочности бетона, диаметр просверленное отверстие и^15,длина анкеровки¹⁶. Принимает значение средней прочности на сдвиг в интерфейсе бетона смолы, от 8 до 15 МПа при использовании эпоксидной смолы.
   4. Оцените уменьшения прочности из-за изгиба. Это главным образом зависит от внутренней, изгиб, в соответствии с выражение предусмотрено JSCE⁸, который был широко принят для внутреннего FRP арматуры. Однако дополнительные испытания на изолированных якоря рекомендуется для того, чтобы оценить реальные как построен сила соединителей в заданной геометрической конфигурации. Это тестирование должно выполняться с сдвига тестов и с якоря установлено после процедуры, предложенные в этом документе.
   5. Расчет прочности анкера с часть волокон в поперечного разъемы и прочность волокна. Для волокно веревки производители обычно указывают прочности пропитанные соединитель, который может быть принят для дизайна с достаточным фактором сокращения (от 1,25 до 1,5). Для расслоений ручной якорей плоские купон испытания должны проводиться как в стандартах ASTM¹⁷.
2. Рассчитайте прочность незакрепленный подкреплений с любым выражением от международных кодов или аналитических моделей, таких как те, которые предусмотрены в ссылки^18,19. Кроме того могут проводиться испытания одинарной или двойной наклон на подневольный, незакрепленный образцов. Расчетное значение прочность (P_{db, d}) должны использоваться в дальнейших вычислениях.
3. Оцените общую прочность в результате прочность сцепления арматуры плюс якорь потенциала, для подкрепления с одним якорем. Эта гипотеза может быть принято, согласно существующих данных, когда вентилятор якорь полностью охватывает ширину FRP, которая согласуется с выводами авторов сравнения производительности кабального и несвязанных якорь образцов^{20, 21}. Рассчитайте прочность конструкции для привязанного FRP с одной Спайк якорь с помощью следующего уравнения:
      P_d = P_{db, d} + P_{АНК, d} (1)
4. Для несколько якорей, определения эффективности якорь и вклад как функция расположения якорей (количество слоёв и строк, фиксированный интервал). Пожалуйста, протестируйте желаемого расположения для того чтобы оценить снижение эффективности за счет несколько якорей и Экспресс дизайн прочность якорь сустава (P_d) следующим образом:
     P_d = P_{db, d} + y' n • P_{АНК, d} (2)
   Получить коэффициент y' тестов с каждого конкретного расположения проекта, учитывая количество якорей всплеска, как ссылки на^20,23. В качестве альтернативы для тестирования, рассмотреть эффективность y' как это предлагается в подходах сообщалось из таких испытаний в тех же публикации^20,23.

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

Результаты

Тесты проводились на изолированные коннекторы для оценки эффективности метода сглаживания. Кроме того были сопоставлены два метода пропитки и вставки разъемов. Мокрый метод участие, пропитка якорей непосредственно перед вставки, как и представленные протокол. Закал...

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

Обсуждение

Представлен пошаговый протокол для установки и дизайн FRP Спайк якорей. Для лучших авторов знаний без подробных протоколов на Спайк якоря были разработаны относительно влияния параметров установки и процесса на якорь способности.

Предлагаемый сглаживания сверло выгодн?...

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

Материалы

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