Głównym celem badań było uzyskanie danych związanych z jakościową oceną sztywności belek betonowych zbrojonych prętami stalowymi EPSTAL B500SP oraz kompozytowymi prętami zbrojeniowymi GFRP i BFRP przy zachowaniu tego samego stopnia zbrojenia belek. Przyjęto schemat statyczny badanych elementów w postaci belki swobodnie podpartej o rozpiętości 1,5 m. Podstawowym opisem zachowania badanych elementów, zarejestrowanym podczas badań, była ścieżka równowagi statycznej opisana w układzie współrzędnych: siła obciążająca P i ugięcie belki u, rejestrowane za pomocą czujników, zarejestrowane zależności P-u. Podane na wykresach wartości ugięcia belek u są średnią arytmetyczną pomiarów z czujników przemieszczenia. W trakcie badań wykonano również pomiary odkształceń prętów zbrojeniowych w zależności od wartości przyłożonego obciążenia P. Wyniki tych pomiarów przedstawiono graficznie.
EN
The main purpose of the research was to obtain data related to the qualitative assessment of the stiffness of concrete beams reinforced with B500SP EPSTAL steel reinforcement bars and GFRP and BFRP composite reinforcing bars while maintaining the same degree of reinforcement of the beams. A static scheme of the tested elements was adopted in the form of a simply supported beam with a span of 1,5 m. The basic description of the behavior of the tested elements, recorded during the tests, was the static equilibrium path described in the coordinate system: loading force P and beam deflection u, recorded using sensors, the recorded P-u dependencies. The deflection values of the beams u given in the graphs are the arithmetic mean of the measurements from the displacement sensors. During the tests, measurements of reinforcing bars deformation were also carried out depending on the value of the applied load P. The results of these measurements are presented graphically.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem przeprowadzonych badań jest ustalenie, w jaki sposób obecność metakaolinitu i zeolitu wpływa na przyczepność prętów zbrojeniowych do betonu oraz na jego wybrane właściwości mechaniczne. Próbki do badań przygotowano zgodnie z obowiązującą procedurą testu belkowego wg [1]. Otrzymane wyniki pozwoliły na analizę porównawczą próbek referencyjnych oraz zawierających metakaolinit i zeolit. Badania wykazały, że wprowadzenie do betonu aktywnego dodatku pucolanowego w postaci metakaolinitu i zeolitu powoduje zwiększenie wartości naprężeń przyczepności o ok. 20% w przypadku prętów szklanych GFRP i 15% bazaltowych BFRP, przede wszystkim w fazie zniszczenia.
EN
The aim of the conducted research is to determine how the presence of metakaolinite and zeolite affects the adhesion of reinforcing bars to concrete and selected mechanical properties. Test samples were prepared in accordance with the applicable beam test procedure according to [1]. The obtained results allowed for a comparative analysis of the reference samples and those with metakaolinite and zeolite. The research showed that the introduction of an active pozzolanic additive in the form of metakaolinite and zeolite into concrete leads to an improvement in adhesion stress values of approximately 20% for GFRP glass bars and 15% for BFRP basalt bars, especially during the failure phase.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Do głównych zalet prętów kompozytowych BFRP (basalt fibre reinforced polymers) należy zaliczyć odporność na korozję oraz małą masę. Ich wykorzystanie w budownictwie jest jednak ograniczone ze względu na wysoki koszt początkowy oraz zbyt małą sztywność elementów konstrukcyjnych. Rozwiązaniem może okazać się pełna prefabrykacja takich elementów. W artykule zaprezentowano wyniki badań porównawczych prefabrykowanych elementów belkowych o długości 4500 mm ze zbrojeniem podłużnym oraz poprzecznym w postaci prętów stalowych i prętów kompozytowych BFRP. Określono nośność na zginanie oraz ścinanie, a także ugięcie i charakter zniszczenia badanych elementów.
EN
Composite bars BFRP (basalt fiber reinforced polymers) are increasingly used in construction. Their main advantages are corrosion resistance and the lightweight of the bars. However, despite the advantages over steel bars, the development of structures using non-metallic composite bars is limited due to the high initial cost and insufficient stiffness of the structural elements. The solution may be the full prefabrication of such elements. The article presents the results of a comparative study of 4500 mm long prefabricated beam elements with longitudinal and transverse reinforcement in the form of steel bars and BFRP composite bars. The resistance to bending and shear was determined, as well as the deflection and the nature of the failure of the tested elements.
W artykule omówiono zastosowanie prętów kompozytowych z włókna szklanego jako alternatywnego sposobu zbrojenia elementów zginanych. Przedstawiono koncepcję zbrojenia minimalnego wyliczanego na podstawie układu sił w przekroju zginanym, a następnie porównano z wynikami badań. Wykazano, że w przypadku zbrojenia GFRP opieranie się jedynie na zależnościach statycznych może prowadzić do zaniżenia nośności.
EN
This paper presents the use of fiberglass composite bars as an alternative reinforcement method for flexural elements. The concept of the minimal reinforcement calculated from the balance of forces in the element is presented and then compared with test results. It is shown that when calculating the minimum degree of GFRP reinforcement, basing only on static relationships can result in too low a load capacity.
W referacie przedstawiono możliwości zastosowania prętów kompozytowych z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknami szklanymi jako alternatywy dla zbrojenia stalowego w budownictwie drogowym i infrastrukturalnym. Przykłady realizacji, w których większości autorzy referatu brali udział, pokazują kierunki zastosowań prętów kompozytowych w takich realizacjach, jak: nawierzchnie betonowe o ciągłym zbrojeniu, podtorza tramwajowe, zbiorniki retencyjne, płyty pomostu, pasy transmisyjne.
EN
The paper presents the possibilities of using glass fiber reinforced plastic composite bars as an alternative of steel reinforcement in road and infrastructure construction. Examples of realizations, in most of which the authors of the paper participated, show the directions of using of composite bars in such realizations as concrete pavement with continuous reinforcement, tram subgrades, retention basins, deck slabs, transmission belts.
Over the past decades, using of sustainable materials in construction is a challenging issue, thus Fibre Reinforced Polymers (FRP) took the attention of civil and structural engineers for its lightweight and high-strength properties. The paper describes the results of the shear strength testing of three different types of bars: (i) basalt-FRP (BFRP), (ii) hybrid FRP with carbon and basalt fibres (HFRP) and (iii) nano-hybrid FRP (nHFRP), with modification of the epoxy matrix of the bar. The hybridization of carbon and basalt fibres lead to more costefficient alternative than Carbon FRP (CFRP) bars and more sustainable alternative than Basalt FRP (BFRP) bars. The BFRP, HFRP and nHFRP bars with different diameters ranging from Ø4 to Ø18 mm were subjected to shear strength testing in order to investigate mechanical properties and the destruction mechanism of the bars. Obtained results display a slight downward trend as the bar diameter increase, which is the most noticeable for HFRP bars. In most of the cases, BFRP bars were characterized by greater shear deformation and less shear strength compared to HFRP and nHFRP bars. Performed testing may contribute to comprehensive understanding of the mechanical behavior of those types of FRP bars.
PL
W ostatnich dziesięcioleciach coraz większą rolę odgrywa zastosowanie zrównoważonych materiałów w budownictwie. Dlatego pręty kompozytowe Fibre-Reinforced Polymers (FRP) zwróciły uwagę inżynierów budownictwa ze względu na szereg zalet takich jak: zwiększoną trwałość, pełny recykling, odporność na korozję, mały ciężar i wysoką wytrzymałość. W artykule opisano wyniki badań wytrzymałości na ścinanie trzech typów prętów kompozytowych: (i) złożonych z włókien bazaltowych (BFRP) i matrycy epoksydowej, (ii) hybrydowych - wykonanych z włókien bazaltowych z dodatkiem włókien węglowych oraz matrycy epoksydowej (HFRP) a także (iii) nano-hybrydowych (nHFRP), złożonych z włókien bazaltowych i węglowych z udziałem zmodyfikowanej matrycy epoksydowej z dodatkiem nanokrzemionki. Pręty HFRP i nHFRP są znacznie tańsze niż pręty wykonane wyłącznie z włókien węglowych Carbon FRP (CFRP) a jednocześnie znacznie bardziej sztywne w porównaniu do prętów wykonanych wyłącznie z włókien bazaltowych FRP (BFRP). Pręty BFRP, HFRP i nHFRP o średnicach w 6, 8 , 10 ,12, 14, 18 mm poddano badaniom wytrzymałości na ścinanie w celu określenia właściwości mechanicznych oraz mechanizmu zniszczenia. Uzyskane wyniki wykazują niewielką tendencję spadkową wytrzymałości na ścinanie wraz ze wzrostem średnicy pręta, co jest najbardziej zauważalne w przypadku prętów HFRP. W większości przypadków pręty BFRP charakteryzowały się większym odkształceniem na ścinanie i mniejszą wytrzymałością na ścinanie w porównaniu z prętami z HFRP i nHFRP. Przeprowadzone testy mogą przyczynić się do pełnego zrozumienia mechanicznego zachowania się tych typów prętów FRP.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych belek pełnowymiarowych zbrojonych różnego rodzaju zbrojeniem FRP: (i) zbrojenie na bazie włókien bazaltowych BFRP(Basalt FRP); (ii) hybrydowe zbrojenie HFRP(Hybrid FRP) z włóknami węglowymi i bazaltowymi oraz (iii) nano-hybrydowe pręty nHFRP (nano-Hybrid FRP) ze zmodyfikowaną żywicą epoksydową. Sprawdzenie odporności ogniowej przeprowadzono wg scenariusza pożaru umownego zgodnie z krzywą standardową ISO-834 – elementy były poddane obciążeniu (zginaniu 4-punktowemu) i jednocześnie podgrzaniu z trzech stron (z boków oraz od strony dolnej). Wyniki wskazały, że wysoka temperatura ma istotny wpływ na nośność elementów (zmniejszenie nośności średnio o ok. 40%) oraz na sposób ich zniszczenia. Belka zbrojona prętami BFRP wykazała najlepsze wyniki – zniszczenie próbki nastąpiło po 97 min, maksymalne ugięcie wyniosło 16 cm, a temperatura mierzona na spodzie belki ok. 940°C i ok. 600°C na prętach. Odporność ogniowa elementów zbrojonych prętami FRP różniła się w zależności od rodzaju zastosowanego zbrojenia.
XX
This paper describes the results of experimental studies for full-size beams reinforced with various types of FRP reinforcement: (i) Basalt – FRP (BFRP), (ii) Hybrid – FRP (HFRP) with carbon and basalt fibers, and (iii) nano-Hybrid-FRP (nHFRP) with modified epoxy resin. The fire resistance was checked in accordance with the contractual fire scenario based on the ISO-834 standard curve – the elements were subjected to loading (4-point bending) and at the same time heating of three edges (from the sides and from the bottom). The results showed that the temperature has a significant impact on the load-bearing capacity of the elements (the strength capacity was reduced by approximately 40%) and on the method of their destruction. The beam reinforced with BFRP bars showed the best results, destruction of the sample occurred after 97 minutes, maximum deflection - 16 cm, and the temperature measured on the bottom of the beam reached 940°C and about 600°C on the bars. The fire resistance of FRP reinforced elements was varying and depends on the type of reinforcement used.
W konstrukcjach z betonu coraz częściej stosuje się pręty kompozytowe FRP (ang. Fiber Reinforced Polimer) wykonane z różnych materiałów. Właściwości wytrzymałościowe dostępnych na rynku prętów kompozytowych są bardzo zróżnicowane. Pręty kompozytowe mają bardzo wysoką wytrzymałość, moduł sprężystości większości z nich jest niski. Pręty te nie mają cech plastycznych, ich zniszczenie następuje w sposób nagły. Dlatego zachowanie się belek zbrojonych prętami kompozytowymi odbiega od znanego zachowania się belek ze zbrojeniem stalowym; nośność na zginanie i odkształcalność tych belek są bardzo zróżnicowane. W artykule przeanalizowano wpływ rodzaju zastosowanego zbrojenia w belkach na ich nośność i odkształcalność. Belki ze zbrojeniem niemetalicznym w stosunku do belek ze zbrojeniem stalowym charakteryzują się większą nośnością i mniejszą sztywnością, a tym samym większymi ugięciami.
EN
Reinforced concrete constructions use nonmetallic rebar (FRP) made of various materials. The strength properties of FRP rebar available on the market are very diverse. FRP rebar have very high strength, the modulus of elasticity of most of them is low. These rebar have no plastic features, their failure occurs suddenly. Therefore, the behavior of reinforced beams with FRP rebar differs from the known behavior of steel reinforced beams; the flexural strength and deformability of these beams vary widely. The article analyzes the impact of the type of FRP rebar used in beams on their load-bearing capacity and deformability. Beams behind non-metallic reinforcement in relation to steel-reinforced beams are characterized by higher load capacity and lower stiffness, and thus greater deflections.
Artykuł przedstawia badania prętów zbrojeniowych kompozytowych na bazie włókien szklanych na rozciąganie oraz wyniki tych badań. Pręty zostały wycięte z siatek zbrojeniowych kompozytowych prefabrykowanych produkowanych przez polskiego producenta. Na podstawie badań stwierdzono, że pręty tego typu mają wytrzymałość na rozciąganie porównywalną ze stalą klasy AIIIN i o połowę niższą od klasycznych prętów kompozytowych wytwarzanych w procesie pultruzji.
EN
The article presents tests of composite reinforcing steel bars based on glass fibres and the results of these tests. The bars were cut from prefabricated composite reinforcing grids produced by a Polish manufacturer. The tests revealed that this type of bars has a tensile strength comparable to that of AIIIN class steel and half lower than conventional composite bars produced in the pultrusion process.
Przedstawiono doświadczalne badanie przyczepności do betonu prętów kompozytowych GFRP o nominalnej średnicy 8,5 mm i 11 mm oraz BFRP o nominalnej średnicy 7 mm i 9 mm. Zastosowano belkową metodę badania, zaczerpniętą z normy stalowej. Oceniane pręty wykazały bardzo dobrą przyczepność do betonu, w zasadzie spełniającą wymagania stawiane prętom stalowym. Należy jednak podkreślić, że przedstawione wyniki odnoszą się wyłącznie do badanych prętów. Inny sposób ukształtowania powierzchni prętów mogą zredukować przyczepność kompozytowych prętów do betonu.
EN
The experimental test of bond to concrete of composite bars GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) with nominal diameter of 8.5 mm and 11 mm and BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymer) with nominal diameter of 7 mm and 9 mm are presented. The beam test method was used, taken from the steel standard. The assessed bars showed very good bond to concrete, basically meeting the requirements for steel bars. However, it should be emphasized that the presented results refer only to the tested rods. Another way to shape the surface of rods can significantly reduce the adhesion of composite rods to concrete.
Budownictwo to branża, która charakteryzuje się dynamicznym rozwojem i poszukiwaniem niekonwencjonalnych materiałów budowlanych, które to mogą stać się ciekawą pod względem właściwości mechanicznych, fizycznych oraz trwałości alternatywą dla tradycyjnych materiałów, także atrakcyjną pod względem ekonomicznym. Pręty kompozytowe są jednym z takich materiałów. W artykule przedstawiono podstawowe informacje na temat właściwości fizycznych, mechanicznych i technicznych tego rodzaju prętów oraz zagadnień odpornościowych, a także zastosowania prętów w konstrukcjach budowlanych.
EN
Construction is a business which is characterized by dynamic development and search for unconventional building materials, which may become an interesting alternative for traditional materials in terms of mechanical and physical properties as well as durability and economic attractiveness. Composite rods are one of such materials. The article presents basic information on physical, mechanical and technical properties of this kind of rods as well as resistance issues and applications of rods in building constructions.
Badania prętów kompozytowych są trudniejsze niż w przypadku prętów stalowych ze względu na specyfikę materiału. W artykule przedstawiono metody badań fizycznych i wytrzymałościowych cech prętów kompozytowych FRP (Fiber Reinforced Polymer), stosowanych jako zbrojenie betonu. Omówiono i porównano zalecenia norm ISO 10406:1, amerykańskiej ACI 440.3R, rosyjskiej GOST 31938 oraz włoskiej CNR-DT 203.
EN
Testing composite bars is more difficult than with steel bars because of the specific of the matherial. The paper presents methods of physical and strength testing of FRP (Fiber Reinforced Polymer) composite rods used as reinforcement of concrete. The recommendations of ISO 10406:1, American ACI 440.3R, Russian GOST 31938 and Italian CNR-DT 203 were discussed and compared.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono możliwość zastosowania prętów FRP (Fiber Reinforced Polymer) jako zbrojenia głównego na ścinanie w zginanych elementach betonowych zabudowanych w obiektach wymagających szczególnej odporności na korozję, czy obojętności elektromagnetycznej. Przeanalizowano dostępne zalecenia projektowe podejmujące tematykę zbrojenia FRP w przypadku ścinania. Nośność na ścinanie wyznaczoną wg zaleceń kanadyjskich, amerykańskich, japońskich i włoskich porównano z rezultatami 75 badań belek betonowych zbrojonych prętami FRP.
EN
This paper presents the possibility of using FRP bars (Fiber Reinforced Polymer) as the main shear reinforcement in bending concrete elements used in facilities where special corrosion resistance and non-electromagnetic environment is required. Paper contains also the analysis of available design recommendations undertaking the issue of polymer reinforcement. Shear resistance determined according to canadian, american, japanese and italian recommendation is compared with the results of 75 researches of shear behaviour of FRP reinforced beams.
Pręty kompozytowe zbrojone włóknem szklanym (GFRP) potocznie zwane „prętami z włókna szklanego” znajdują coraz szersze zastosowanie w budownictwie powszechnym, drogowym i tunelowym. Coraz liczniej podejmowane są próby zamiany tradycyjnych stalowych prętów zbrojeniowych na zbrojenie GFRP, nie tylko tam gdzie wymagana jest wysoka odporność na korozję, dobra izolacyjność cieplna, elektryczna i elektromagnetyczna, ale również w pozostałych konstrukcjach i elementach z betonu zbrojonego. W artykule opisano własności prętów kompozytowych GFRP wraz z przykładami ich zastosowania w różnych gałęziach budownictwa oraz zwrócono uwagę na warunki, jakie należy spełnić przy zmianie zbrojenia tradycyjnego na zbrojenie kompozytowe GFRP.
EN
Glass fiber reinforced polymer rods (GFRP) commonly referred to as „fiberglass rods” are becoming more widely used in general, road and tunnel construction works. The companies have made many attempts to replace traditional steel reinforced rods with the GFRP reinforcement, not only in applications where there is a need for high corrosion resistance, good thermal, electric and electromagnetic insulation, but also in other structures and in components made from reinforced concrete. The present article describes the properties of the Fiber Glass Polymer Rods with the examples of them being used in different construction industry sectors. In this article, particular attention is paid to the conditions necessary for replacing the usual reinforcement with the GFRP solutions.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Fiber-reinforced polymer (FRP) material have emerged as an alternative material for producing reinforcing bars for concrete structures. FRP reinforcing bars offer advantages over steel reinforcement in that FRP bars are noncorrosive, and some FRP bars are nonconductive. Due to other differences in the physical and mechanical behavior of FRP materials versus steel, unique guidance on the engineering and construction of concrete structures reinforced with FRP bars is needed.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pacy pokazano przykłady obliczonych naprężeń dla kompozytowych prętów prostych poddanych złożonemu stanowi sił przekrojowych. Na przykładzie belki swobodnie podpartej i obciążonej w dwu płaszczyznach, porównano naprężenia normalne i rdzenie przekroju określone dla siedmiu podobnych przekrojów. Sześć przekrojów miało identyczne wymiary zewnętrzne, lecz inne rozmieszczenie dwu materiałów: stali i drewna. Do sporządzenia dokumentacji rysunkowej wykorzystano AutoCAD 2010, natomiast do obliczeń wytrzymałościowych wykorzystano program własny MBK i MS Excel. Omówiono metodę obliczeń, bazujących na własnej teorii oraz zaistniałe różnice otrzymanych wyników. Wskazano przegląd wcześniejszych badań w zakresie tej tematyki przeprowadzonych przez autora.
EN
In the paper are shown some examples of calculations for composite straight bars under combined loading. On example of simply supported beam, were compared calculated normal stresses and core for seven similar rectangular cross-sections. The six of them had had identical external dimensions, but other dislocation of two materials: steel and timber. For preparation of drawings was applied AutoCAD 2010 and for strength calculations of the tasks were used: own program MBK and MS Excel. In the paper are discussed the method of calculation based on own theory and differences of obtained results. Moreover the review of previous author’s investigations related to different aspects of strength calculations for composite straight bars is given, too.
Zreferowano wyniki wieloletnich badań nad wyznaczaniem nadkrytycznych przemieszczeń poprzecznych kompozytowych prętów ściskanych, wskazano, że konieczność uwzględnienia wpływu sił poprzecznych na przemieszczenia odróżnia kompozytowe pręty ściskane od prętów ze stali sprężystoplastycznych oraz od prętów z materiałów jednorodnych o nieograniczonej sprężystości, wyprowadzono wzory do oszacowania pokrytycznych przemieszczeń poprzecznych nieograniczenie sprężystych prętów kompozytowych z uwzględnieniem wpływu sił poprzecznych stowarzyszonych z wyboczeniem i sztywności poprzecznej prętów; teoretyczne oszacowanie pokrytycznych przemieszczeń poprzecznych kompozytowych prętów ściskanych pozwala na obiektywne, obarczone małym błędem wyznaczanie nośności krytycznej prętów kompozytowych.
EN
Results of many years' investigations on determination of supercritical transverse shifts of compressed composite bars. It has been found that the need of taking into account the influence of transverse forces upon the shifts distinguishes the compressed composite bars from the bars of elastoplastic steels and from bars of homogeneous materials of an unlimited elasticity. Formulae for estimating after-critical transverse shifts of unlimitedly elastic composite bars, including the influence of transverse forces associated with buckling, and also the transverse rigidity of the bars. The theoretical estimation of the after-critical transverse shifts of the compressed composite bars, permits an objective low-error determination of the critical load capacity of the composite bars.
There are discussed the results of investigations on the experimental determination of the critical load capacity on the basis of large supercritical transverse displacements of the compressed composite bars. Formulae are derived for the estimation of the postcritical load capacity on the basis of measurement of large postcritical transverse displacements of the composite bars, including the influence of the transverse rigidity and transverse forces associated with a buckling of the bars. It has ben found that the estimation of the critical load capacity of the bars, made on the basis of the derived formulae, is safe and burdened with a small error. It has also been proved that taking into account the influence of the transverse rigidity and transverse forces upon the displacements and the critical load capacity permits to distinguish the compressed composite bars from compressed bars of solid materials of an unlimited elasticity and from elastoplastic metal bars.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.