Zbrojenie niemetaliczne charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję, wyjątkową wytrzymałością na rozciąganie i niskim ciężarem własnym, a jednocześnie porównywalną ceną w stosunku do stali zbrojeniowej. Mimo przeważających cech wytrzymałościowych i eksploatacyjnych jest zdecydowanie rzadziej stosowane w stosunku do zbrojenia stalowego. Celem rozważań jest przybliżenie zastosowań zbrojenia kompozytowego w elementach płytowych ze względu na jego dodatkowe zalety, m.in. obojętność elektromagnetyczną, bardzo niską przewodność cieplną oraz utrzymanie swoich właściwości w warunkach eksploatacji.
EN
Non-metallic reinforcement is characterized by high corrosion resistance, exceptional tensile strength and low self-weight, and at the same time comparable price in relation to reinforcing steel. Despite the prevailing strength and operational characteristics, it is much less frequently used in relation to steel reinforcement. The purpose of the considerations is to approximate the applications of composite reinforcement in slab elements due to its additional advantages, e.g. electromagnetic inertness, very low thermal conductivity and maintenance of its properties in operating conditions.
W artykule przedstawiono badania krajowe cienkościennych płyt betonowych o grubości 40 mm, zbrojonych z wykorzystaniem niemetalicznych siatek tekstylnych (TRC - Textile Reinforced Concrete) i opisano przyjęte rozwiązanie formy umożliwiającej stabilizację wiotkich siatek w deskowaniu. W porównaniu do płyty żelbetowej, zbrojonej tradycyjnie siatkami stalowymi, w badaniach doraźnych i długotrwałych na zginanie wykazano podobną pracę płyt betonowych zbrojonych siatkami tekstylnymi w zakresie sprężystym, do wystąpienia pierwszej rysy.
EN
The tests of the thin-walled, 40 mm thick concrete slabs reinforced with the use of the non-metallic textile fabrics (TRC - Textile Reinforced Concrete) were presented in the paper and solution of the formwork which allow for stabilization of the flexible fabrics at casting was described. In comparison to the RC slab, reinforced with traditional, steel reinforcing mesh, it was shown, in instantaneous and long-term bending tests, that the behaviour of the textile reinforced concrete slabs in elastic phase, until the first crack, was comparable.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem badań było określenie wpływu cyklicznego zamrażania i rozmrażania na efektywność zakotwienia zbrojenia niemetalicznego BFRP i HFRP w belkach betonowych. Analizy pozwoliły na potwierdzenie identycznego zachowania się innowacyjnego zbrojenia HFRP w porównaniu z prętami BFRP. Wartości poślizgu prętów zbrojeniowych poddanych wpływowi cyklicznego zamrażania i rozmrażania były średnio o 50% większe niż prętów utrzymywanych w stałej temperaturze +20°C.
EN
The aim of the research work was to determine the influence of cyclic freezing and thawing on anchoring non-metallic BFRP and HFRP reinforcements in concrete beams. The analyses allowed confirmation of the analogy of the behavior of innovative HFRP bars in relation to the widely known BFRP bars. The values of slip for rebars subjected to cyclic freezing and thawing were an average of 50% greater than the values of slip recorded for those kept at constant temperature +20°C.
Niemetaliczne zbrojenie FRP jest coraz powszechniej stosowane w Polsce, ze względu na zastosowany materiał do ich produkcji można wyróżnić: pręty szklane (GFRP - Glass Fibre Reinforced Polymers), bazaltowe (BFRP - Basalt Fibre Reinforced Polymers), aramidowe (AFRP -– Aramid Fibre Reinforced Polymers) oraz węglowe (CFRP - Carbon Fibre Reinforced Polymers). Tego typu zbrojenie charakteryzuje wysoka wytrzymałość na rozciąganie, wysoka odporność na korozję, odporność na działanie agresywnych warunków środowiskowych oraz niska gęstość i liniowo-sprężysty charakter pracy w całym zakresie wytrzymałości. W przypadku elementów budowlanych zbrojonych prętami FRP zniszczenie następuje nagle, bez ostrzeżenia, nie ma możliwości wystąpienia odkształceń plastycznych. Pręty FRP ze wzglądu na swoje właściwości mechaniczne stanowią alternatywę dla prętów ze stali. Prognozuje się, że wartość rynkowa branży produkcji prętów FRP na świecie w 2026 r. wzrośnie do ponad 1,4 mld USD.
EN
Non-metallic FRP reinforcement is more and more commonly used in Poland, due to the material used for their production, the following can be distinguished: glass rods (GFRP - Glass Fiber Reinforced Polymers), basalt rods (BFRP - Basalt Fiber Reinforced Polymers), aramid rods (AFRP - Aramid Fiber Reinforced Polymers) and carbon (CFRP - Carbon Fiber Reinforced Polymers). This type of reinforcement is characterized by high tensile strength, high corrosion resistance, resistance to aggressive environmental conditions as well as low density and linear-elastic nature of work in the entire strength range. In the case of building elements reinforced with FRP rods, failure occurs suddenly, without warning, there is no possibility of plastic deformation. FRP bars, due to their mechanical properties, are an alternative to steel bars. It is forecast that the market value of the FRP rod industry in the world in 2026 will increase to over USD 1.4 billion.
W konstrukcjach z betonu coraz częściej mają zastosowanie pręty kompozytowe FRP, które są wykonywane z różnych materiałów. Właściwości mechaniczne dostępnych na rynku prętów kompozytowych są bardzo zróżnicowane. Pręty kompozytowe różnią się od stalowych prętów zbrojeniowych: charakteryzują się bardzo wysoką wytrzymałością i niskim modułem sprężystości. Pręty te zachowują się sprężyście w całym zakresie obciążeń, a ich zniszczenie następuje w sposób nagły. Z tego względu zachowanie się słupów zbrojonych prętami kompozytowymi odbiega od znanego zachowania się słupów ze zbrojeniem stalowym: nośność tych słupów jest zróżnicowana. W artykule przeanalizowano wpływ rodzaju zastosowanego zbrojenia podłużnego w słupach krępych na interakcję sił granicznych momentu zginającego i siły podłużnej. Słupy ze zbrojeniem niemetalicznym w stosunku do słupów ze zbrojeniem stalowym charakteryzują się większą lub mniejszą nośnością w zależności od rodzaju kompozytu oraz wielkości mimośrodu siły podłużnej.
EN
FRP composite bars, which are made from various materials, are increasingly used in concrete structures. The mechanical properties of commercially available composite bars vary greatly. Composite bars are different from steel reinforcing bars; they have very high strength and a low modulus of elasticity. These bars behave elastically over the entire load range and their failure is sudden. Therefore, the behavior of columns reinforced with composite bars may differ from the known behavior of columns with steel reinforcement; the load capacity of the columns varies. This paper investigates the influence of the type of longitudinal reinforcement used in brittle columns on the interaction of bending moment and longitudinal force limit forces. Columns with non-metallic reinforcement compared to columns with steel reinforcement have a higher or lower load capacity depending on the type of composite and the eccentricity of the longitudinal force.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano siatki tekstylne z włókien węglowych i szklanych jako alternatywne zbrojenie elementów betonowych. Opisano ich strukturę i właściwości oraz charakterystykę jako produktu znajdującego się pomiędzy krótkimi włóknami do fibrobetonu a typowymi prętami zbrojeniowymi z materiałów kompozytowych FRP (Fibre Reinforced Polymers). Przedstawiono obszary zastosowania betonu ze zbrojeniem z siatek tekstylnych do: konstrukcji kładek pieszo-rowerowych i mostów; produkcji elementów fasadowych i wielowarstwowych paneli ściennych typu „sandwich” oraz do konstrukcji kopuł i elementów przekryć o skomplikowanej geometrii i zakrzywionej powierzchni. Opisano kierunki rozwoju betonu ze zbrojeniem tekstylnym, prowadzone badania i nowe obszary zastosowania. Wymieniono również dostępne w literaturze modele inżynierskie oraz wytyczne do wymiarowania konstrukcji ze zbrojeniem tekstylnym.
EN
This review article presents textile grids made of carbon and glass fibres as an alternative reinforcement for concrete elements. The structure and properties of textile reinforcement and the characteristics of textile reinforced concrete as a material located between fiber reinforced concrete and concrete with reinforcement bars made of FRP (Fibre Reinforced Polymers) are described. The article presents main areas of application of concrete with textile reinforcement: for the construction of footbridges and bridges, for the production of façade elements and multilayer sandwich wall panels, and as reinforcement for the construction of domes and elements with complex geometry and curved surfaces. The directions of development of textile reinforced concrete, current research and possible further areas of application are briefly described. It also lists models available in the literature for the design of structures with textile reinforcement.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Omówiono wyniki badań przyczepności prętów do betonu, uwzględniając wpływ dwóch parametrów zmiennych, tj. średnicy pręta kompozytowego i grubości otuliny betonowej. Program własny badań przyczepności prętów kompozytowych do betonu obejmował 10 belek w postaci prostokątnych 2 betonowych bloków połączonych prętem szklanym w części rozciąganej oraz stalowym przegubem w strefie ściskanej.
EN
The paper presents the results of bars bond behaviour to the concrete and the influence of two main parameters: bar diameter and the thickness of a bottom concrete cover. The experimental program included ten beam bond tests carried out on rectangular beams consisting of two concrete blocks connected by a continuous GFRP bar in tension and a steel hinge in compression.
W pracy przedstawiono wyniki doświadczalnych badań belek bez zbrojenia poprzecznego zbrojonych na zginanie prętami wykonanymi z włókien szklanych. Celem badań była analiza zachowania się belek pod obciążeniem wraz z określeniem wpływu intensywności tego zbrojenia na sposób niszczenia i nośność ścinania. Do analizy odkształcalności i rozwoju zarysowania elementów badawczych użyto systemu cyfrowej korelacji obrazu ARAMIS. Korzystając z kinetycznego modelu ścinania opisano proces niszczenia belek oraz określono położenie i nachylenie ukośnych rys niszczących. Badania wykazały, że niszczące naprężenia ścinające rosną wraz ze wzrostem stopnia zbrojenia głównego, przy czym wpływ liczby prętów i ich średnicy - w ramach grupy belek o jednakowym stopniu zbrojenia - na ogół nie był istotny, większe znacznie miała liczba warstw prętów, zwłaszcza przy najwyższym stopniu zbrojenia.
EN
The paper presents experimental test results of concrete beams with longitudinal GFRP reinforcement without transversal reinforcement. The aim of the test was analysis of the beams’ behavior under loading and influence of the flexural reinforcement on the failure mechanism and the shear capacity. For analysis of the beams’ deformability the digital image correlation system ARAMIS was used. Based on kinematic shear model the process of failure was described in details with location of the critical shear crack and its inclination. Test results indicated that the ultimate shear stress increases with increase in the flexural reinforcement ratio, while the shear stress is not affected by a number of the bars and their diameter. Much more affected was a number of the reinforcement levels, especially in the beam with the highest longitudinal reinforcement ratio.
Pręty kompozytowe FRP (ang. fibre reinforced polymer) ze względu na wysoką wytrzymałość i odporność na korozję są obiecującą alternatywą dla tradycyjnego zbrojenia betonu i mają coraz szersze zastosowanie. W projektowaniu elementów betonowych zbrojonych prętami FRP na szczególną uwagę zasługuję zagadnienie nośności na ścinanie. Ścinanie jest zjawiskiem złożonym w konstrukcjach żelbetowych, a w przypadku zbrojenia kompozytowego opis mechanizmów jest jeszcze trudniejszy ze względu na liniowo sprężystą charakterystykę i anizotropowe właściwości prętów FRP. W pracy przeprowadzono przegląd procedur obliczeniowych dotyczących określania nośności na ścinanie elementów betonowych zbrojonych prętami kompozytowymi, bez zbrojenia poprzecznego. Wyodrębniono trzy grupy procedur: (I) będące modyfikacją wzorów stosowanych w przypadku konstrukcji żelbetowych, (II) będące modyfikacją istniejących procedur projektowych dla elementów zbrojonych prętami FRP oraz (III) wzorów opracowanych w oparciu o analizę wyników badań doświadczalnych i zastosowania różnych narzędzi obliczeniowych. Przedstawiono analizę sposobu uwzględniania w dostępnych procedurach obliczeniowych wpływu parametrów zmiennych przekroju elementu, m.in. geometria elementu, smukłość ścinania, stopień zbrojenia podłużnego, moduł Younga kompozytu FRP oraz wytrzymałość betonu na ściskanie. Porównano wartości wyznaczone wybranymi procedurami i podjęto próbę określenia przyczyn wykazanych rozbieżności. Przeanalizowano również procedury uwzględniające zastosowanie betonu lekkiego i porównano wyznaczone według nich wartości z wynikami własnych badań doświadczalnych. Na podstawie przeprowadzonych analiz wykazano konieczność prowadzenia dalszych badań nad nośnością na ścinanie elementów z betonu lekkiego zbrojonego prętami kompozytowymi.
EN
FRP (fibre reinforced polymer) rebars due to high strength and excellent corrosion resistance, are a promising alternative for conventional steel reinforcement. The particular issue to be solved in designing of FRP reinforced concrete element is the prediction of shear capacity. Shear behaviour of steel reinforced concrete is a complex phenomenon. When using a FRP composite as reinforcement, the shear mechanism is different due to linearly elastic stress-strain relation and anisotropic bar properties. The main goal of the paper is the revision of the shear design equations for concrete members reinforced with FRP bars without stirrups. The shear prediction models have been grouped into three categories: (I) modification to design equations for the steel reinforced construction, (II) modification existing procedure for FRP reinforced concrete members, (III) new calculation methods based on experiment database and advanced calculation tools. In this study the analysis on different parameters affecting shear strength such as geometry of element, shear span to depth ratio, longitudinal reinforcement ratio, FRP modulus of elasticity and concrete strength have been taken into consideration. The several codes and models in predicting shear strength of concrete members reinforced with FRP rebars have been compared, and the dis296 A. Wiater, T. Siwowski crepancies and compatibilities have been established. The procedures including reduction factor for lightweight concrete have been also analysed and compared with experimental results from own studies. The result of this research indicates that the shear strength prediction of FRP reinforced members without stirrups needs much more extensive study, especially when lightweight concrete is used.
W artykule przedstawiono analizę zginanych w jednej płaszczyźnie belek żelbetowych zbrojonych prętami FRP. Szczegółowa analiza faz pracy belki dostarcza informacji na temat zachowania się elementów zginanych zbrojonych prętami FRP w stanie granicznym nośności. Przy zastosowaniu typowych stopni zbrojenia obserwuje się zniszczenie przekrojów przez zmiażdżenie betonu.
EN
Plane flexure of beams reinforced with non-metallic bars is discussed in the paper. Beam’s response is di-vided into phases. In case of typical reinforcement ratios crushing of concrete is the determining limit capaci-ty of beams, as a failure mode.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.