Charakterystyka pełzania elementów ściskanych wzmacnianych materiałami kompozytowymi CFRP

• Autorzy: Trapko T.

Warianty tytułu

EN

Creep characteristics of compressed members strengthened with CFRP composite materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych charakterystyki pełzania betonowych elementów ściskanych wzmacnianych materialami kompozytowymi z włókien węglowych CFRP. Pełzanie polega na rozłożonym w czasie procesie narastania odkształceń betonu w konstrukcji poddanej obciążeniu. Narastające odkształcenia powodują powstawanie dodatkowych deformacji konstrukcji, a co za tym idzie dodatkowych oddziaływań na elementy konstrukcji (m.in. mimośrodów). Parametrem, poprzez który w obliczeniach uwzględnia się wpływ pełzania betonu, jest wspólczynnik pełzania φ(∞, to), czyli charakterystyka pełzania. Dla betonu zjawisko pełzania jest rozpoznane i opisane w literaturze, a wartość charakterystyki pełzania można wyznaczyć, posługując się nomogramami zawartymi w normie PN-EN 1992-1-1:2008 Eurokod 2. W literaturze brakuje natomiast informacji, jak przyjmować wartość tego współczynnika w przypadku elementów hybrydowych, będących połączeniem betonu i kompozytów węglowych CFRP. Celem przeprowadzonych badań własnych byla ocena wpływu poprzecznego i podłużnego wzmocnienia kompozytowego CFRP na charakterystykę pełzania elementów poddanych długotrwałemu ściskaniu osiowemu. Badania eksperymentalne podzielone były na kilka etapów, w których przedmiotem badań były walcowe próbki betonowe o średnicy 𴰱 mm i wysokości 350 mm. Badaniami objęto elementy w dwóch grupach wzmocnienia. W pierwszej grupie elementy wzmacniano wyłącznie: jedną, dwoma lub trzema warstwami maty CFRP przyklejonymi wokół próbek walcowych. W drugiej grupie do elementów doklejono łącznie: podłużne odcinki taśm CFRP o powierzchni AL = 378 i 252 mm² i poprzeczne wzmocnienie w postaci jednej, dwóch lub trzech warstw maty CFRP. W celach porównawczych, dla każdego typu elementów wzmocnionych, wykonano elementy kontrolne bez wzmocnienia. Wszystkie elementy poddano próbie długotrwałego ściskania osiowego w stałych warunkach środowiskowych. Podczas badań rejestrowano odkształcenia podłużne elementów. Po ustabilizowaniu się odkształceń elementy badawcze odciążono i poddano zniszczeniu. W pracy wyznaczono doświadczalne wartości charakterystyk pełzania dla wszystkich typów elementów i przedstawiono analizę otrzymanych wyników badań.

EN

In the paper, the results of the experimental studies on the creep characteristics of compressed concrete members strengthened with CFRP composite materials are presented. Creep consists in a process in which concrete strains in a structure are subjected to an external bad over an extended period of time. Increasing strains initiate additional deformations of structures. The subsequent consequences of them are additional impacts on structural members (e. g. eccentricities). The parameter considering the influence of creep on concrete in engineering calculations is the creep coefficient φ(∞, to) that is the creep characteristic. The phenomena of concrete creep is investigated and described in specialist literature. The value of the creep characteristic can be obtained with nomograms included in PN-EN 1992-1-1:2008 Eurocode 2. In literature there is a lack of information concerning the coefficient in the case of hybrid members which are combinations of concrete and CFRP composites. The aim of the conducted investigations was to estimate the influence of transverse and longitudinal CFRP strengthening on the creep characteristic of members subjected to long-term axial compression. The experimental investigations were divided into a few stages. The studies were performed on cylindrical concrete specimens with a diameter of 113 mm and height of 350 mm. Two types of strengthening were applied in the experiment. The first type of strengthening was one, two or three layers of CFRP sheet attached around the cylindrical specimens. Second type was longitudinal segments of CFRP strips (with an area AL of 378 or 252 mm²) and one, two or three layers of CFRP sheet as transverse strengthening. For comparative analyses, control un-strengthened specimens were preformed for each type of strengthening. All of the specimens were subjected to long-term axial compression in constant environmental conditions. During the investigations the longitudinal strains of the specimens were measured. When the strains stabilized the specimens were unloaded and standard compression failure tests were performed. The experimental values of the creep characteristics for each type of member was determined in the paper. The analyses of the results is presented as well.

Słowa kluczowe

PL

CFRP; ściskanie; pełzanie; odkształcenie reologiczne; wzmacnianie

EN

CFRP; compression; creeping; rheological strain; strengthening

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 1
• Strony: 18--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Trapko T.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Budownictwa, pl. Grunwaldzki 11, 50-377 Wrocław, Poland,

Bibliografia

• [1] PN-EN 1992-1-1:2008 Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu – Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
• [2] Kamiński M., Trapko T., Experimental behavior of reinforced concrete column models strengthened by CFRP materials, Journal of Civil Engineering and Management 2006, 12, 2, 109-115.
• [3] Kamiński M., Trapko T., O efektywności zbrojenia materiałami kompozytowymi CFRP mimośrodowo ściskanych słupów żelbetowych, Inżynieria i Budownictwo 2006, 62,1, 39-43.
• [4] Trapko T., Musiał M., Strains of eccentrically compressed RC columns strengthened with CFRP sheets and strips, Journal of Materials Science and Engineering 2010, 4, 7, 62-68.
• [5] Trapko T., Nośność żelbetowych słupów wzmacnianych taśmami i matami z włókien węglowych, Rozprawa doktorska, Raport serii PRE 22/04, Politechnika Wrocławska, Instytut Budownictwa, 178 s.
• [6] Kamiński M., Trapko T., Musiał M., Rheological strains of the compressed concrete elements strengthened by CFRP materials, Proceedings of the 8th International Symposium on Fiber-Reinforced Polimer Reinforcement for Concrete Structures, Patras, Greece, July 16-18, 2007, Ed. T. C. Traintafillou, Patras, University of Patras, 2007, 8.
• [7] Kamiński M., Trapko T., Musiał M., Bywalski C., Rheological strains of the compressed concrete elements strengthened with CFRP sheets subject to cyclically changeable temperature, Proceedings of the Eighth International Conference on Creep, Shrinkage and Durability Mechanics of Concrete and Concrete Structures, Ise-Shima, Japan, 30 September-2 October 2008, 1, Eds. Tada-aki Tanabe et al., 2008, 775-780.
• [8] Trapko T., Musiał M., Trapko W., The influence of transverse CFRP strengthening on rheological strains of compressed concrete elements, Proceedings of the Second Asia- Pacific Conference on FRP in Structures. APFIS 2009, Seoul, Korea, December 9-11, 2009, Ed. J. Sim. Hanyang University, Korea, 2009, 487-492.
• [9] PN-EN 197-1:2002 Cement Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku.
• [10] Jamroży Z., Beton i jego technologie, WN PWN, Warszawa 2006, 2007.
• [11] ITB Aprobata Techniczna AT-15-5604/2004: Zestaw wyrobów Sika CarboDur do wzmacniania i napraw konstrukcji betonowych, Warszawa 2004.
• [12] Trapko T., Identyfikacja parametrów wytrzymałościowych kompozytów węglowych CFRP, Materiały Budowlane. 2010, 7 29-31.
• [13] Nagrodzka-Godycka K., Badanie właściwości betonu i żelbetu w warunkach laboratoryjnych, Arkady, Warszawa 1999.