The paper investigates and compares a selected issue of Serviceability Limit State (SLS) of simply supported reinforced concrete (RC) beams subjected to various values of flexural stresses. Characteristic crack widths of beams reinforced with various types of bars were calculated. Beams reinforced with Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP), Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) and Aramid Fiber Reinforced Polymer (AFRP) were examined. The computational analysis of beams reinforced with FRP bars was based on Italian guideline for the design (CNR-DT 203/2006) and in accordance with the EC2 (EN 1992-11:2004). Based on the conducted analysis, the effect of changing the service live load on the increase in crack width was presented.
PL
W artykule omówiono i porównano wybrane zagadnienie Stanu Granicznego Użytkowalności (SLS) swobodnie podpartej jednoprzęsłowej zbrojonej belki betonowej, poddanej różnym wartościom naprężeń zginających. W celu przeprowadzenia analizy dokonano obliczeń szerokości rozwarcia rys prostopadłych do osi belek zbrojonych prętami kompozytowymi. Do obliczeń przyjęto pręty zbrojeniowe polimerowe wzmocnione włóknem szklanym (GFRP –Glass Fiber Reinforced Polymer), węglowym (CFRP – Carbon Fiber Reinforced Polymer) oraz aramidowym (AFRP – Aramid Fiber Reinforced Polymer). Obliczenia wytrzymałościowe belek zbrojonych prętami FRP (Fiber Reinforced Polymer) wykonano zgodnie z włoskimi zaleceniami projektowymi (CNR-DT 203/2006) oraz w oparciu o obowiązującą normę europejską Eurokod 2 (PN-EN 1992-1-1:2008). Na podstawie przeprowadzonej analizy przedstawiono wpływ zmiany obciążenia użytkowego na wzrost szerokości rozwarcia rysy.
The composite materials as FRP (Fiber Reinforced Polymers), which are characterized by benefits resulting from the combination of high strength reinforcement (as carbon, glass, steel or aramid fibers) with synthetic matrix are increasingly used to reinforce existing structures. Reinforcing System as FRCM (Fibre Reinforced Cementitious Matrix), which includes, among others, Ruredil X Mesh Gold System, is much less commonly used. However, the uniform and practical methods for calculating composite reinforced structures are not determined. Especially when considering the real conditions of structure exploitation, which requires further research in this field. In the paper the initial loading level influence on the efficiency of reinforced concrete beams strengthen using system Ruredil X Mesh Gold was investigated.
PL
Materiały kompozytowe FRP (Fiber Reinforced Polymers), które łączą w sobie korzyści wynikające z połączenia wysokiej wytrzymałości zbrojenia (włókien węglowych, szklanych, stalowych czy aramidowych) z syntetyczną matrycą są coraz powszechniej stosowane do wzmocnień konstrukcji. System wzmacniania FRCM (Fibre Reinforced Cementitious Matrix), do których należy m.in. system Ruredil X Mesh Gold, jest znacznie mniej powszechny. Do tej pory nie określono jednolitych i praktycznych metod obliczania konstrukcji wzmocnionych kompozytami, szczególnie przy uwzględnieniu rzeczywistych warunków eksploatacji konstrukcji, co wymaga przeprowadzenia dalszych badań w tym kierunku. Niniejszy artykuł poświęcono badaniom wpływu obciążenia początkowego o różnej intensywności na efektywność wzmocnienia żelbetowych belek przy użyciu systemu Ruredil X Mesh Gold.
Deskowania budowlane są niezbędnym elementem koniecznym do realizacji konstrukcji betonowych czy też żelbetowych wykonanych w technologii budownictwa monolitycznego. Jednym z przykładów są deskowania tracone, które zyskują na znaczeniu z uwagi na bardzo dużą różnorodność konstrukcyjną, technologiczną oraz materiałową. W rozdziale przedstawiono charakterystykę i zakres zastosowania deskowań traconych oraz zaprezentowano ich klasyfikację wraz z kryteriami podziału. Omówione zostały również wybrane systemy deskowań traconych, w tym technologie umożliwiające zastosowanie materiałów kompozytowych jako alternatywę dla tradycyjnych deskowań budowlanych.
Deskowania tracone ze względu na dużą różnorodność technologiczną oraz konstrukcyjno-materiałową coraz częściej mogą być klasyfikowane jako proekologiczny wyrób budowlany. Są one niezbędnym elementem realizacji każdej konstrukcji monolitycznej. Przy obecnej dostępności do innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych deskowania tracone niejednokrotnie wpisują się w ideę zrównoważonego rozwoju. W artykule przedstawiono ogólną charakterystykę oraz klasyfikację deskowań traconych, możliwości i zakres ich zastosowania, a także omówiono wybrane systemy deskowań w aspekcie zrównoważonego rozwoju, w tym deskowania FRP.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano rodzaje prętów kompozytowych stosowanych do zbrojenia konstrukcji betonowych oraz ich podstawowe cechy mechaniczne i fizyczne. Przedstawiono dostępne zalecenia projektowe dotyczące wymiarowania zbrojenia FRP oraz porównano współczynniki redukujące stany graniczne nośności i użytkowalności. Przeprowadzona została również analiza obliczeniowa nośności na zginanie belki swobodnie podpartej zbrojonej prętami CFRP, AFRP oraz GFRP. Ponadto określono różnice uzyskanych parametrów, wynikające z cech fizykomechanicznych poszczególnych rodzajów prętów FRP.
EN
The article discusses the types of FRP bars and presents their basic mechanical and physical characteristics. The available design recommendations for the FRP reinforcement dimensioning are presented. Moreover, the ultimate limit state (ULS) and the serviceability limit state (SLS) reduction factors are compared. The theoretical design of FRP-reinforced concrete simply supported beam forflexure was analyzed. The CFRP, AFRP and GFRP bars were used. Subsequently, differences between obtained parameters, resulting from the physical and mechanical characteristics of the various types of FRP rebar were determined.
W opracowaniu omówiono wybrane właściwości kompozytowych prętów FRP (Fiber Reinforced Polymer) stosowanych do zbrojenia zginanych belek betonowych. Przedstawiono korzyści wynikające z zastosowania tego typu prętów jako zbrojenia głównego zginanych elementów oraz zaprezentowano możliwości ich zastosowania. Przeanalizowano również dostępne zalecenia dotyczące projektowania elementów zbrojonych prętami FRP oraz założenia jakie należy uwzględnić podczas procedury obliczeniowej. Wymieniono możliwe do wystąpienia mechanizmy zniszczenia zginanych belek betonowych zbrojonych prętami FRP oraz podano ich ogólną charakterystykę. Analizie poddano również procedury do wymiarowania kompozytowego zbrojenia FRP w belkach zginanych wg zbiorów zaleceń amerykańskich ACI 440.1R-06, 2006 oraz włoskich CNR-DT 203/2006. Wykonano analizę obliczeniową na podstawie zaleceń zawartych w obu zagranicznych normach tj. ACI oraz CNR-DT. W wyniku danej analizy określono różnice w otrzymanych nośnościach na zginanie dla belki betonowej zbrojonej prętami wzmocnionymi włóknem szklanym GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymers). Podczas obliczeń uwzględniono współczynnik redukujący nośność na zginanie, zależny od mechanizmu zniszczenia elementu. W oparciu o uzyskane wyniki wykazano, że dany współczynnik zapewnia bardzo duży zapas nośności. Na podstawie przeprowadzonej analizy stwierdzono, że różnica pomiędzy wynikami uzyskanymi w drodze obliczeń przy zastosowaniu się do obu zaleceń projektowych była nie większa niż 8%. Natomiast po uwzględnieniu współczynnika redukującego nośność zmniejszyła się o 35%, co w sumie zwiększyło różnicę do około 40%.
EN
In this paper the selected properties of FRP bars (Fiber Reinforced Polymer) applicable to flexural reinforced concrete members were discussed. The benefits of using this type of bars as a main reinforcement of flexural members and the possibilities of their application were presented. The available recommendations and instructions for the design of flexural members reinforced with FRP bars and assumptions of the calculation procedure were analyzed. The possible failure modes of FRP reinforced concrete and their general characteristics were presented. The design procedures of members reinforced with FRP bars according to the recommendations of the American ACI 440.1R-06, 2006 and the Italian CNR-DT 203/2006 were analyzed and compared. Analysis based on the recommendations included in the ACI and CNR-DT was performed. As a result, the differences of moment resistance of beam reinforced with GFRP bars (Glass Fiber Reinforced Polymers) were determined. During calculations the strength reduction factor depending on the failure modes was considered. It was found that the factor provides a large capacity reserve. In the present case the difference between the obtained by calculation results were not greater than 8%. However, after considered the strength reduction factor, the moment capacity was reduced by 35%, which increased a total difference to about 40%.
W rozdziale poddano analizie metody wzmacniania betonowych belek zginanych oraz rodzaje stosowanego zbrojenia głównego. Omówiono rodzaje materiałów kompozytowych wykorzystywanych w budownictwie do wzmacniania i zbrojenia konstrukcji betonowych. Przedstawiono i porównano parametry oraz właściwości wytrzymałościowe tradycyjnego zbrojenia stalowego z nowoczesnymi prętami kompozytowymi FRP stosowanymi do zbrojenia belek betonowych. Ponadto scharakteryzowano najczęstsze przyczyny występowania awarii obiektów budowlanych i inżynierskich, a także streszczono tradycyjne metody wzmocnień żelbetowych elementów konstrukcyjnych. Dodatkowo zaprezentowano alternatywne, bardziej efektywne metody wzmocnień betonowych konstrukcji budowlanych z wykorzystaniem materiałów kompozytowych zbrojonych włóknami polimerowymi w tym również wzmocnień kompozytami wstępnie sprężonymi.
In the design and construction of building and engineering structures, it is of utmost importance to provide their reliability and safety. The use of FRP (Fiber Reinforced Polymers) bars as reinforcement of structural concrete elements could help reducing the typical defects of reinforced concrete and increase its strength parameters. In the paper the selected FRP bar characteristic properties are presented and advantages derived therefrom are specified. Furthermore, the most commonly used in construction types of FRP bars, depending on the raw material used during the production process are listed. In addition, the possibility of recycling of elements reinforced with FRP bars is presented and compared with traditional reinforced concrete (reinforced with steel bars). The production method of FRP bars (pultrusion) is shown. Moreover, the advantages and disadvantages of using this method are discussed.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule poddano analizie wpływ klasy betonu na pracę kablobetonowej belki głównej o wybranych parametrach. Ocena wpływu została dokonana wg określonych kryteriów. Zaostrzenie lub zmiana jednego z kryteriów może powodować pogorszenie lub poprawę innego z warunków. Najważniejszym kryterium w ocenie jest zapewnienie odpowiedniej nośności konstrukcji przez spełnienie koniecznych warunków bezpieczeństwa, zgodnie z obowiązującymi normami przedmiotowymi oraz przepisami prawnymi. Ocenie poddano stan graniczny szerokości rys, warunek bezpieczeństwa w stanie granicznym zarysowania przy założonym poziomie strat oraz stan graniczny naprężeń. W artykule określono beton, który najlepiej będzie spełniał założone warunki.
EN
In the paper the influence of applied concrete class for selected parameters of prestressed main beam was analyzed. The impact assessment was made according to specified criteria. Exacerbation or changing one of the criteria may cause the deterioration or improvement of other conditions. The most important criterion in the assessment is to provide an appropriate loading capacity by fulfilling the necessary conditions of safety, in accordance with the relevant standards and regulations. In this paper limit state on crack width, safety condition of cracking limit state at a given level of losses and allowable compression stress limit for prestressed concrete were evaluated. In this article the concrete which satisfy given assumptions was specified.