Kalite kontrol için Fiber geliştirmek için yükleme yöntemi takviyeli polimer Spike çapa

Özet

Bu el yazması Delaminasyon dışarıdan bağlı fiber takviyeli polimerler geciktirmek için tasarlanmış spike bağlantılar için yükleme kalitesini kontrol etmek için bir yöntem sunar. Protokol matkap delik ve ekleme işlemi hazırlanması içerir. Çapa verimliliği üzerinde en etkili parametreleri ele alınmıştır.

Özet

Fiber takviyeli polimer (CTP) çapa geciktirebilir veya bile debonding önlemek gibi varolan yapıları için uygulanan dışarıdan bağlı FRPs performansını artırmak için umut verici bir yoldur. Ancak, büyük bir endişe tasarımcılar tarafından karşı karşıya çapa stres konsantrasyonu nedeniyle erken başarısızlıktır. Fakir kurulum kalite ve hazırlama izni delik bu erken başarısızlık kışkırtır stres konsantrasyon neden olabilir. Bu kağıt amacı stres konsantrasyon etkisini azaltmak için ve Matkap delik hazırlanması uygun bir kalite kontrolü sağlamak için bir yükleme yöntemi ile ilgilidir. Yöntem üç parça içerir: Delme ve delik Temizleme, özelleştirilmiş bir matkap ve emprenye çapa dübel ve onun ekleme de dahil olmak üzere bağlantı kurulumu ile delik Kenarları yumuşatma. Çapa fanlar (sivri ücretsiz süresi) sonra dış CTP takviye bağlı bulunmaktadır. Sonunda anchorage için ve birden çok plies ile takviye durumunda, çapa fan stres-aktarım mekanizması yardımcı olmak için iki plies arasında eklenmesi önerilir.

Önerilen yordam için spike çapa, geniş bir veritabanını temel alan bir tasarım yaklaşımı ile tamamlanmaktadır. Bu tasarım bir dizi adım, yani izleyin önerilmiştir: çapa çapı ve sonraki çekme dayanımı (ücretsiz sonunda fanning önce Yani, demir) bağlantılarının seçim dayanımı nedeniyle azalma değerlendirilmesi bükme, kaymayı önlemek için yeterli sıkıştırılma sağlanması ve sayısı değerlendirilmesi ve çapa belirli bir takviye için aralığı. Bu anlamda, bu daha fazla araştırma CTP takviye spike çapa genel bond gücü için katkı için genel bir ifade elde etmek için gerekli olduğunu belirtmek gerekir.

Giriş

CTP dışarıdan performansını artırmak için umut verici bir yol onlar geciktirebilir veya bile debonding hatası^1,2önlemek verilen varolan yapıları için uygulanan FRPs gümrüklü teklif tutturur. Ancak, tasarımcılar için önemli bir endişe kesme nedeniyle stres konsantrasyon bükme bölgedeki çapa erken başarısızlık üzerine kuruludur. Yükleme kalitesi ve gümrükleme delik hazırlanması gibi erken başarısızlık kışkırtır bu stres konsantrasyon sınırlamak önemlidir.

Bu kağıt amacı stres konsantrasyon etkisini azaltmak için ve Matkap delik hazırlanması ve çapa kurulumu uygun bir kalite kontrolünü sağlamak için bir yükleme yöntemi ile ilgilidir. Dört bölümden için yöntem içerir: Delme ve delik usulsüzlük stres dağılımın bükme bölgede, emprenye, dahil olmak üzere bağlantı yüklenmesini önlemek için özelleştirilmiş bir matkap delik Kenarları yumuşatma, temizlik çapa dübel ve ekleme ve yapışma güçlendirme için çapa.

Daha önce yayınlanan araştırma^3,4,5,6,7' den, o spike söylenebilir çapa bükme bölgesiyle (özgür sonuna arasındaki belirli bir açı ile demek ve Katıştırılmış bölgesi), erken başarısızlık kışkırtmak eğilimli stres konsantrasyon acı. Bu her zaman özgün üyeleri geometri nedeniyle kaçınamayız. 135 ° dübel açıları bir azaltma stres konsantrasyon izin ve spike çapa daha iyi performansa yol açabilir genellikle kabul edilmektedir, ancak birçok durumda, 90 °'lik dübel açılarla geniş, istihdam edilmektedir. 90 °'lik dübel açılarla kullanımı için başlıca nedenleri yürütmek ve herhangi bir yönde denetlemek basit ve iç takviye tanışmak olasılığını azaltmak vardır.

Şekil 1 bir tipik Başak çapa en yaygın dübel açıları ile gösterir. Stres konsantrasyon uygun denetim varsa 90 ° dübel açılarla yüklü spike çapa yine de, oldukça iyi bir performans görüntüleyebilirsiniz. Stres konsantrasyonu genellikle sınırlama olarak iç bükme yarıçapı^8,9kırışma lif yönünden önemli bir rol oynamaya bulundu çapa büküm yarıçapı, büyük bir iç ile tasarlama içerir. Bu anlamda, yazarlar gibi Orton vd. ³ öneririz dört kez çapa çapı bir bükme yarıçapı kullanılmalıdır. Bu öneri sonuçlarında pratik bükme yarıçapı, hatta küçük çapa çapları için bükme yarıçapı artan olarak içerir gerçek sıkıştırılma uzunluğu verilen delik derinliği için azalan.

Yazar büyük bükme yarıçapı tavsiyesi yumuşatma el ile bittiği zaman büküm yarıçapı, geometrik bir bakış açısından gerçek iç kontrol zorluk ilgili inanıyorum. Özelleştirilmiş bir matkap, kurulumu kolay bir kalite kontrol sağlar ve bükme yarıçapı tasarımında kabul edilir doğrulayan sonuç olarak tasarlanmıştır.

İki farklı işlem kağıt olarak kabul edilir. İlki bağlayıcıların (özellikle de önce dışarı ücretsiz son fanning çapa,), yükleme yordamına ilgili ikinci spike çapa ve doğrulama tasarımı için önerilen yöntem içerir, ancak ihtiyacı.

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

Protokol

1. çapa yükleme yöntemi

Not: Bu yöntem delik delme, temizlik ve delik edge, yanı sıra emprenye ve bağlantı ekleme düzeltme içerir.

1. Gerekli sıkıştırılma uzunluğu ve belirtilen çapı ile delik delme.
   1. (Yani, elektrik çekiç veya elmas çekirdek gibi) uygun bir sondaj aracını kullanın. Beton yapılar için Araçlar sondaj seçim ölçütlerini yapışkanlı çapa ile aynıdır ve daha önce yayımlanmış çalışma^10,11' bulunabilir. Elektrik bir çekiç için 800 rpm maksimum hız ile matkap.
      1. En az 4 mm bir delik boşluk (Yani, matkap çapını ve bu bağlantı ucunun arasındaki fark) sağlar. Ayrıca, bu fark 8-10 mm olması önerilir. Bu delik yumuşatma kolaylaştırır ve matkabı içeri Demir Bükme sağlar.
         Not: Bu ticari lif ipleri ne zaman (emdirilmiştir) nominal çapları 10'dan 12 mm arasında değişen var belirtilmelidir. Filme protokolünde görüntülenen çapa nominal çapı 12 mm halatlarla elyaf üzerinden yapıldı.
2. Sıkıştırılma uzunluğu kontrol ve delik pürüzsüz. Çapa performans son derece uzunluğu duyarlı olduğu gibi uzunluk kontrolünü son derece önemlidir. Sıkıştırılma uzunlukları 75 150 mm arasında değişen tavsiye edilir.
   1. Uzunluk kontrolünü gerçekleştirmek için Delme deliğe katı çubuğu ekleyin ve bar toplam uzunluğu ve delikten bir ölçüm bandı ile yerleştirildiğinde kalır uzunluğu karşılaştırın.
   2. Sondaj ilk toz kaldırma işlemini gerçekleştirmek için tamamlandığında, blow-out el pompası kullanın. Pompa üreticinin yönergeleri izleyin. İlk toz kaldırma için en az iki kez üfle.
   3. Delik döner, vurmalı sigara aracıyla düz. Özelleştirilmiş matkap ayrıntıları için bkz: Şekil 2 . Önerilen bir matkap gibi bit çoğu elektrik çekiç için kolayca adapte edilebilir. Su çalışırken sürekli olarak ile belgili tanımlık substrate buzdolabında bekletin. Yumuşatma yok keskin kenarlı görünür ve Matkap biraz üst kısmındaki beton yüzeyine dokunduğundan tamamlanmıştır.
3. En yüksek bağ gücü elde etmek için çok önemli olduğu gibi bir arada üfleme ve döngüleri, fırçalama delikle temiz. Temizleme işlemi için CTP sivri ve yapışkanlı bağlantılar için benzer. Bu en az iki temizlik devir yapılması tavsiye edilir. Varolan kurallar¹⁰ ek öneriler temizleme işlemi için başvurun ve diğer temizlik araçları kullandıysanız her zaman üreticinin önerilerini izleyin.
   1. Her zaman darbe öncesi ve fırçalama sonra. Sonuç olarak, iki blowings ve bir fırçalama mekanik fırçalama her döngüsü içerir.
   2. Darbe delik açılmış delik içinde gevşek parçacıklar kaldırmak için açılış doğru içinden. Üfleme iki yolu vardır. Çapa kuru Beton üzerinde yüklüyse, üfleme blow-out el pompası ile yapılabilir. Islak Beton üzerinde yüklüyse, üfleme (maksimum basınç 10 Bar) basınçlı hava ile yapılmalıdır.
      Not: koşullar ıslak adapte olabilir rağmen protokol kuru çekmek için geliştirilmiştir. Bu düzeltme tekniği substrat nemlendirici içerir dikkati çekiyor. Bu nedenle, nem oranı elde edilen nitelikte çevre koşullarına ve zaman bağlı olacaktır deliği ve bağlayıcı ekleme yumuşatma arasında geçen süre. Kuru destek koşulu için bir bağıl nem normalde birkaç gün normal kurutma koşullarına karşılık gelen % 5, aşağıda tanımlanan. 24 h geçen zaman çapa ekleme ve delik kenar yumuşatma arasında mevcut beton yapılar durumunda delikleri kuru olarak düşünülebilir. Nemli bir durum genelde deniz yapıları için karşılık gelen %100 bağıl nem yakınındaki ifade eder.
   3. Radyal delik fırça için bir tel fırça kullanın. Fırça çapı eşit veya 20 mm matkap çapı daha büyük olması gerekir. Olabildiğince yakınına eşit sürtünme delik bölüm izin için delik,'e kadar fırça çapı seçin.
   4. Çapa hemen temizlendikten sonra yükleyin. Eğer bu (çapa temizlik üzerinden 1 saat içinde değil eklediyseniz) mümkün değildir, çapa takmadan önce ek bir temizlik döngü gerçekleştirmek. Bu son Temizleme döngüsü yatay çapa ve substrat üst yüzeyinde yapılan delik için özellikle önemlidir.
4. Hazırlamak ve çapa yükleyin. Bu üç farklı işlemler içerir.
   1. Elyaf demeti kesin ya da gerekli uzunluğu ip. Çapa uzunluğu sıkıştırılma uzunluğu (veya dübel uzunluğu) eşit olmalıdır çapa fan uzunluğu artı.
   2. Düşük viskozite epoksi astar ile yumuşak bir fırça ile çapa dübel hamile. Her zaman pot-hayat reçine, üreticiye göre saygı duyuyorum. Yaklaşık 150 g reçine çapa başına ihtiyaç vardır. Emprenye kısmen reçine penetrasyonu en üst düzeye çıkarmak için lif paket fanning gerektirir.
      1. Her zaman lifler eğilmesini önlemek için bağlayıcı sonuna doğru hamile. Bükme bölge paket üzerinden bazı liflerinin kaymayı engellemek ve dışarı bu adımda Fanlı ücretsiz sonuna önlemek için tutun.
   3. Emprenyeli sonuna bir kablo bağı ile emprenye sonra hemen bağla. Sonra çapa dübel ekleyin. Ekleme lifler aslında gerekli sıkıştırılma uzunluğu ulaşmak güvence altına almak için kablo bağı, iter bir tel ile yardımcı olmak.
5. Takviye konektörüne uygun aktarım mekanizması sağlamak için bağlantısına bağlayın. Bu iletişim kuralı geliştirilmiştir ve sonunda anchorage için birden çok katlı dışarıdan CTP takviye gümrüklü daha da açıkladı. Şekil 3 işlem grafik bir açıklama için bkz.
   1. İlk kat ekleme çapa (ama her zaman sonra hazırlık ve delik temizlik) önce takviye gösterildiği şekil 3olarak uygulanır. Alternatif olarak, ilk kat olanlar takviye ilk kat uygulamadan önce çapa ekleme izin için çapa fan, üzerine yapıştırılır daha kısa kullanın.
   2. Sonuna-plaka debonding (veya Delaminasyon) gerçekleşmesi beklenen bitiş anchorage sağlamak. Dış takviye ıslak uygulama için her zaman geçerli standartlar veya kurallar^12,13göre substrat yüzey hazırlamak.
      Not: Bu bağı stres-aktarım mekanizması biriktikçe çapa fanlar tam takviye için bağlı. Birden çok katman ve son-anchorage ile yapılan CTP takviye durumunda çapa fan kurulum iki plies arasında tavsiye edilir. Bu çapa ile laminat piercing gereğini ortadan kaldırır ve takviye zarar vermemek. Bugüne kadar en az fan uzunluğun literatürde belirlenmiştir. Yazarlar en az 50 mm fan uzunlukları kullanmaları önerilir.
   3. Epoksi reçine dış CTP takviye ve çapa fan için geçerlidir. Reçine bir rulo veya fırça ile uygulanır. Aynı reçine yüzey için dış CTP takviye ve dış takviye çapa fanı bağ kurmak için kullanın. Her zaman pot hayat reçine, üreticiye göre göz önünde bulundurun.
      1. Hava boşlukları (çapa fan da dahil olmak üzere) her katmanın emprenye sonra hava önleyici kablonun bir kabarcık rulo kullanarak takviye plies arasında ortaya çıkması önlemek.
         Not: protokol gelişimi için bir reçine ile 90 dk 20 ° C'de bir pot hayat istihdam edildi.

2. tasarım Spike çapa ile

Not: Tasarım yöntemi burada fan çapa için açıkladı, ama benzer yordamlar farklı anchorage cihazlar için takip edilebilir. Bu yöntem çapa kapasitesi, bond güç ve genel gücü ile güçlendirilmiş üye çapa katkısını değerlendirilmesi oluşur.

1. Çapa'nın kapasite değerlendirin. Bu öncelikle olup demir çekme dayanımı tabi tutulur ya da kesme kuvvetleri üzerinde bağlıdır. 180° (kesme uygulamaları) az dübel açıları ile en sık görülen durumlarda, dübel açı bağlayıcı nedeniyle stres konsantrasyon bend bölgedeki etkinliğini sınırlar. Bükme gücü yukarıda sunulan yükleme yöntemi izleyerek kontrol.
   1. Bir kısmını onun çekme dayanımı olarak çapa kapasite hızlı. Çapa için tasarım kapasitesi en aşağıdaki olacaktır: Beton koni gücü, bond gücü (beton¹⁰sonrası yüklü herhangi bir çapa gibi hesaplanır), viraj gücü ve çekme dayanımı, bir güvenlik faktörü ile. Bu çapa () tasarım kapasitesi içinde sonuçlanır. Villanueva Llauradó vd. ¹⁴, spike çapa tüm expectable hatası modları için ifadeleri ele alınmıştır.
   2. Beton koni gücü olan Kim ve Smith¹⁵ gibi bir ifade ile beton koni hatası önlemek için tahmin etmek. Beton koni gücü sadece son derece sığ çapa için önemlidir, ve genel olarak, bu bağlantılar sıkıştırılma uzunlukları 75 mm büyük için gözardı.
   3. Çapa dübel bond gücünü hesaplamak. Bu kodları ve tasarım yönergeleri sonrası yüklü bağlantılar için genel ifadeleri ile yapılabilir. İfadeleri göre bağ gücü aşağıdakilere bağlıdır: Beton, açılmış delik ve sıkıştırılma uzunluğu^15,16çapını dayanımı. Epoksi reçine kullanıldığında 8 15 MPa arasında değişen beton reçine arabiriminde ortalama kesme gücü için bir değer kabul eder.
   4. Bükme nedeniyle gücünü azaltma tahmin etmek. Bu esas olarak büküm yarıçapı, JSCE⁸iç CTP rebars için yaygın olarak kabul etmiştir tarafından sağlanan ifade uygun olarak iç bağlıdır. Ancak, tamamlayıcı üzerinde izole bağlayıcılarını test belirli bir geometrik yapılandırmasında lamak gerçek olarak inşa gücünü değerlendirmek için önerilir. Bu test ile kesme sınav ve bu raporda önerilen prosedürü izleyerek yüklü çapa ile yapılmalıdır.
   5. Çapa gerilme kuvveti ile bağlayıcılar cross section ve mukavemeti lif lif kısmını hesaplayın. Fiber kablolar için üreticileri genellikle yeterli azaltma faktörü (üzerinden 1.25 1,5) tasarımı için kabul edilebilir emdirilmiş bağlayıcı dayanımı belirtir. El yapımı çapa lif demetleri için ASTM standartları¹⁷olduğu gibi düz kupon testleri yapılmalıdır.
2. Uluslararası kodlar veya başvurular^18,19' verilen gibi analitik modelleri herhangi bir ifade ile unanchored takviye bond gücünü hesaplamak. Alternatif olarak, gümrüklü, unanchored numuneler üzerinde tek veya çift kesme testler yapılabilir. Bond gücü (P_{db, d}) tasarım değerini daha da hesaplamalarda kullanılması gerekir.
3. Genel gücü takviye artı çapa kapasitesi, bir bağlama ile takviye için bond gücünü sonucu olarak tahmin ediyoruz. Ne zaman çapa fan tamamen gümrüklü ve gümrüksüz bağlantılı örnekleri^{20performansını karşılaştırarak yazarların bulguları ile tutarlı CTP genişliğini kapsar Bu hipotezi, varolan verilere göre kabul edilebilir, 21}. Aşağıda ki formül ile bir spike çapa ile bağlantılı CTP tasarım gücünü hesaplamak:
      P_d = P_{db, d} + P_{anc, d} (1)
4. Birden çok bağlantı için çapa verimlilik ve çapa düzenlemenin bir fonksiyonu olarak katkı belirlemek (sayı satır, ve plies çapa aralığı). Lütfen istenen Düzenleme verimliliği birden çok çapa nedeniyle azalma değerlendirmek için test ve tasarım gücü bağlantılı eklem (P_d) aşağıdaki gibi hızlı:
     P_d P_{db, d} = + y' • n • P_{anc, d} (2)
   Katsayısı elde y' projenin her belirli düzenleme ile test sonuçlarından, spike çapa, olduğu gibi başvuruları^20,23sayısı göz önüne alındığında. Test alternatif olarak, verimliliği dikkate y' olarak önerilen yaklaşımlar bu tür testlerin bu aynı yayınları^20,23yılında bildirdi.

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

Sonuçlar

Testleri izole bağlayıcılarda düzeltme yönteminin etkinliğini değerlendirmek için yapılmıştır. Buna ek olarak, iki yöntemi, emprenye ve konektörler ekleme karşılaştırıldı. Islak yöntemi ekleme, sunulan Protokolü olduğu gibi hemen önce çapa empiriyenleme dahil. Sertleştirilmiş (veya ön emdirilmiş) yöntemi önceden, emprenye çapa katıştırılmış bölgesinin en az 24 saat önce ekleme oluşuyordu.

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

Tartışmalar

Yükleme ve CTP spike çapa tasarımı için adım adım bir protokol sunulmuştur. En iyi yazarların bildiğim için spike çapa üzerinde ayrıntılı iletişim kuralı yükleme parametreleri ve süreci çapa kapasitesi üzerinde etkisi ile ilgili olarak geliştirilmiştir.

Önerilen düzeltme matkap spike çapa, stres konsantrasyon azaltılması yoluyla performansını faydalıdır ve içinde izole çapa üzerinde yapılan testler dağılım azaltmak onun etkinliğini kanıtladı. Bu yükl...

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

Malzemeler

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