Strengthening of steel structures with CFRP strips

• Autorzy: Kowal M. , Łagoda M.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.017.006

Warianty tytułu

PL

Wzmacnianie konstrukcji stalowych taśmami kompozytowymi CFRP

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad możliwością stosowania przyklejonych kompozytów CFRP jako materiałów odpowiednich do wzmacniania konstrukcji stalowych. Na podstawie przeprowadzonych badań osiowego rozciągania złącz z obustronną nakładką, próbek o ośmiu typach zakończenia złącza, autorzy wytypowali połączenia o najlepszej wytrzymałości. Przebadano wpływ przyklejenia taśmy kompozytowej do 16 dwuteowników stalowych na ich nośność, określono efektywną długość zakotwienia oraz wpływ grubości warstwy kleju i modułu sprężystości taśmy kompozytowej na nośność systemu stal-klej-kompozyt. Badania pokazały, że przyklejone taśmy kompozytowe CFRP mogą podnieść wytrzymałość na zginanie konstrukcji stalowych (uzyskany wzrost 8%), a kształtowanie zakończenia skleiny znacząco wpływa na wytrzymałość systemu kompozyt-klej-stal (różnica nawet 57%).

EN

The paper presents the results of research on the suitability of externally bonded composite strips of carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) for post-strengthening of steel structures. Specimens with the strips applied on both sides (double cover joints) were prepared and subjected to axial tension tests to find which of the eight different configurations of end detailing provides the strongest bond. The strengthening effect of externally bonded composite strips was tested on sixteen steel I-beams, including determination of the effective bond length and the effects of the thickness of adhesive layer and modulus of the CFRP strip on the load capacity of the steel-adhesive-CFRP strip assembly. The research showed that externally adhered CFRP strips can increase the bending strength of steel structures (an 8% increase was obtained in the experiments) and the shape of spew fillet can have a significant influence on the strength of the strengthened system (the difference reaching up to 57%).

Słowa kluczowe

PL

kompozyty FRP; konstrukcja stalowa; kształtowanie złącza; wzmacnianie

EN

end detailing; FRP composites; steel structures; strengthening

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 16, no. 2
• Strony: 85--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kowal M.

• Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury, ul. Nadbystrzycka 40, 20-618 Lublin

autor

Łagoda M.

• Instytut Badawczy Dróg i Mostów, ul. Instytutowa 1, 03-302 Warszawa

Bibliografia

• 1. Guidelines for the design and construction of externally bonded FRP systems for strengthening existing structures. CNR-DT 202/2005, June 2007, CNR, Rome, Italy
• 2. Luke S.: Strengthening structures with carbon fibre plates case histories for Hythe bridge, Oxford and Qafco Prill tower, Qatar. NGCC first annual conference and AGM - Composites in construction, through life performance, Watford, UK, 2001
• 3. Luke S.: The use of carbon fibre plates for the strengthening of two metallic bridges of an historic nature in the UK. International Conference on FRP Composites in Civil Engineering, vol. 2, Hong Kong, China, 2002, 975-983
• 4. Moy S.S.J., Bloodworth A.G.: Strengthening a Steel Bridge with CFRP Composites. ICE Proceedings - Structures and Buildings, 160, 2, 2007, 81-93
• 5. Farmer N., Smith I.: King Street Railway Bridge - Strengthening of cast iron girders with FRP composites. 9 International Conference on Structural Faults and Repairs, London, UK, 2001
• 6. Harries K.A.: FRP International – the official newsletter of the International Institute for FRP in Construction, 8, 3, July 2011 - website version, 17.11.2014
• 7. Canning L., Farmer N., Luke S., Smith I.: Recent Developments in Strengthening Technology and the strengthening/reconstruction decision. Conference on Railway Bridges Today and Tomorrow, Bristol, UK, 2006, 107-113
• 8. Łagoda G., Łagoda M.: Strengthening steel bridge across Vistula River in Poland. 33 IABSE Symposium, Sustainable Infrastructure Environment Friendly, Safe and Resource Efficient, vol. 96, Bangkok, Thailand, 2009
• 9. Tsai M.Y., Morton J.: The effect of a spew fillet on adhesive stress distributions inlaminated composite single-lap joints. Composite Structures, 32, 1995, 123-131
• 10. Lang T.P., Mallick P.K.: Effect of spew geometry on stresses in single lap adhesive joints. International Journal of Adhesion & Adhesives, 18, 3, 1998, 167-177
• 11. Stratford T.J., Chen J.F.: Designing for tapers and defects in FRP-strengthened metallic structures. Proceedings of the International Symposium on Bond Behaviour of FRP in Structures, Hong Kong, 2005, 453-458
• 12. Valle’e T., Keller T.: Adhesively bonded lap joints from pultuded GFRP profiles. Part 3 – effects of chamfers. Composites: Part B Engineering, 37, 2006, 328-336
• 13. Deng J., Lee M.M.K.: Effect of plate end and adhesive spew geometries on stresses in retrofitted beams bonded with a CFRP plate. Composites: Part B Engineering, 39, 4, 2008, 731-739
• 14. Haghani R., Al-Emrani M., Kliger R.: Interfacial stress analysis of geometrically modified adhesive joints in steel beams strengthened with FRP laminates. Construction and Building Materials, 23, 3, 2009, 1413-1422
• 15. Łagoda M., Kowal M.: Wpływ kształtu zakończenia skleiny na wytrzymałość złącza stal-kompozyt FRP. Budownictwo i Architektura, 12, 2, 2013, 39-46
• 16. Łagoda M., Kowal M.: Wzmacnianie płaskich, zginanych elementów stalowych materiałami kompozytowymi FRP. Budownictwo i Architektura, 13, 2, 2014, 257-264
• 17. Miller T.C., Chajes M.J., Mertz D.R., Hastings J.N.: Strengthening of a steel bridge girder using CFRP plates. ASCE Journal of Bridge Engineering, 6, 6, 2001, 514-522
• 18. Jiao H., Zhao X.L.: CFRP strengthened butt-welded very high strength (VHS) circular steel tubes. Thin-Walled Structures, 42, 7, 2004, 963-978
• 19. Nozaka K., Shield C.K., Hajjar J.F.: Effective bond length of carbon-fiber-reinforced polymer strips bonded to fatigued steel bridge I-girders. ASCE Journal of Bridge Engineering, 10, 2, 2005, 195-205
• 20. Smith S.T., Teng J.G.: Interfacial stresses in plated beams. Engineering Structures, 23, 7, 2001, 857-871