Nośność graniczna próbek wykonanych z betonu samozagęszczalnego układanego wewnątrz rur kompozytowych

• Autorzy: Ostrowski Krzysztof Adam , Sikora Oliwia , Furtak Kazimierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.1359

Warianty tytułu

EN

Ultimate load-bearing capacity of samples made of selt-compacting concrete placed inside composite pipes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach materiały kompozytowe są szeroko stosowane w celu wzmacniania istniejących konstrukcji, także betonowych. Na ogół proces ten polega na przyklejeniu maty lub taśmy z włókien węglowych (bądź innych) do uprzednio przygotowanej powierzchni betonu, najczęściej przy użyciu żywicy epoksydowej. Wykonywanie konstrukcji betonowych - szczególnie słupów betonowych - wiąże się między innymi z koniecznością wykonania deskowania, systemów rusztowań i późniejszego rozformowania elementu. Proces ten bywa czasochłonny, co wpływa na szybkość wykonania i koszt słupów betonowych. W pracy zaproponowano sposób wykonywania rur kompozytowych z laminatów węglowych oraz ich późniejsze wykorzystanie jako traconą formę do wykonania cylindrycznych próbek zespolonych. Rury kompozytowe o grubości 0,3 i 0,9 mm wypełniono betonem samozagęszczalnym, a następnie poddano badaniom niszczącym w teście jednoosiowego ściskania. Wytrzymałość na ściskanie betonu w osłonie rury o grubości 0,3 mm (SCC-0,3) i 0,9 mm (SCC-0,9) była odpowiednio większa o 37% i 95% w porównaniu z betonem referencyjnym. Średnia wartość maksymalnej odkształcalności osiowej grup próbek wyniosła 0,0048, 0,0069 i 0,0151, odpowiednio dla betonu samozagęszczalnego (SCC), SCC-0,3 i SCC-0,9. Odnotowano także wzrost modułu sprężystości podłużnej betonu wewnątrz rur kompozytowych. Uzyskane wyniki wykazały dobrą współpracę zbrojenia zewnętrznego (rury kompozytowej) z rdzeniem betonowym, pomimo małej przyczepności pomiędzy tymi elementami.

In recent years, composite materials have been widely used to reinforce existing structures, including concrete elements. This process generally consists in gluing a carbon fibers (or other) mat to a previously prepared concrete surface, most often using epoxy resin. Making concrete structures - especially concrete columns - involves the need to make formwork and scaffolding systems and then demolding the elements. This process can be time-consuming, which affects the speed and cost of building a concrete column. This work proposes a method of preparing composite tubes from carbon laminates and their subsequent use as a lost mold for the production of cylindrical composite samples. Composite tubes with an average thickness of 0.3 and 0.9 mm were filled with self-compacting concrete and then subjected to destructive testing in the uniaxial compression test. The compressive strength of the concrete in the 0.3 mm (SCC-0.3) and 0.9 mm (SCC-0.9) pipe sheath was 37% and 95% higher, respectively, compared to the reference concrete. The average value of the maximum axial deformation was 0.0048, 0.0069 and 0.0151 for self-compacting concrete (SCC), SCC-0.3 and SCC-0.9, respectively. An increase in the modulus of elasticity was also noted for the concrete in the composite pipes. The obtained results showed good cooperation of the external reinforcement (composite tube) with the concrete core, despite the infinitesimal adhesion between these elements.

Słowa kluczowe

PL

rura kompozytowa; CFRP; beton samozagęszczalny; włókno węglowe; wytrzymałość na ściskanie

EN

composite pipe; CFRP; self-compacting concrete; carbon fibre; compressive strength

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Inżynieria i Budownictwo
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 79, nr 11-12
• Strony: 604--607
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Ostrowski Krzysztof Adam

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej

• https://orcid.org/0000-0001-5047-5862

autor

Sikora Oliwia

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej

autor

Furtak Kazimierz

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej

• https://orcid.org/0000-0002-7083-7530

Bibliografia

• [1] Ostrowski K., Dudek M., Sadowski Ł.: Compressive behaviour of concrete-filled carbon fiber-reinforced polymer steel composite tube columns made of high performance concrete. Compos. Struct. 2019, 234, 111668.
• [2] Rashid S.M.P., Bahrami A.: Structural Performance of Infilled Steel-Concrete Composite Thin-Walled Columns Combined with FRP and CFRP: A Comprehensive Review. Materials 2023, 16, 1564.
• [3] Ostrowski K.A., Chastre C., Furtak K., Malazdrewicz S.: Consideration of Critical Parameters for Improving the Efficiency of Concrete Structures Reinforced with FRP. Materials 2022, 15, 2774.
• [4] Sonnenschein R., Gajdosova K., Holly I.: FRP composites and their using in the construction of bridges. Proc. Eng. 2016, 161, 477-482.
• [5] Silva M.A., Rodrigues C.C.: (2006). Size and Relative Stiffness Effects on Compressive Failure of Concrete Columns Wrapped with Glass FRP. In Journal of Materials in Civil Engineering (Vol. 18, Issue 3, pp. 334-342).
• [6] Ostrowski K.: The influence of CFRP sheets on the strength of specimens produced using normal concrete and high-performance concrete assessed using uniaxial compression tests. Tech. Trans. 2017, 7, 41-51.
• [7] AI-Abdwais A., AI-Mahaidi R.: Modified cement-based adhesive for near-surface mounted CFRP strengthening system. Constr. Build. Mater. 2016, 124, 794-800.
• [8] Lim J.C., Ozbakkaloglu T.: Confinement model for FRP-confined high-strength concrete. J. Compos. Constr. 2014, 18, 04013058.
• [9] Cruz J.R., Seręga S., Sena-Cruz J., Pereira E., Kwiecień A., Zając B.: Flexural behaviour of NSM CFRP laminate strip systems in concrete using stiff and flexible adhesives. Compos. Part B Eng. 2020, 195, 108042.
• [10] Shehata I.A.E.M., Carneiro L.A.V., Shehata L.C.D.: Strength of short concrete columns confined with CFRP sheets . Mat. Struct. 35, 50-58 (2002).
• [11] Wang L.-M., Wu Y.-F.: (2008). Effect of corner radius on the performance of CFRP-confined square concrete columns: Test. Engineering Structures (Vol. 30, Issue 2, pp. 493-505).
• [12] Riad Benzaid, Habib-Abdelhak Mesbah: The confinement of concrete in compression using CFRP composites - effective design equations, Journal of Civil Engineering and Management, 2024, 20:5, 632-648.
• [13] Lim J.C., Ozbakkloglu T.: Comparison of Stress-Strain Relationships of FRP and Actively Confined High-Strength Concrete: Experimental Observations. Adv. Mater. Res. 2014, 919-921, 29-34.
• [14] Nanni A., Norris M., Bradford N.: Lateral confinement of concrete using FRP reinforcement. Spec. Publ. 1993, 138, 193-210.
• [15] EN 12350-8:2009, Testing fresh concrete - Part 8: Self-compacting concrete - Slump flow test, 2009.
• [16] PN-EN 12390-13:2014, Badania betonu, Część 13: Wyznaczanie siecznego modułu sprężystości przy ściskaniu.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).