Wpływ sensora z włókien węglowych do pomiaru odkształceń na nośność belek żelbetowych

• Autorzy: Krzywoń, R. , Górski, M. , Dawczyński, S.

Warianty tytułu

EN

Influence of carbon fibre strain sensor on bearing capacity of RC beams

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przyklejane do konstrukcji kompozyty zbrojone włóknem węglowym zdobywają coraz większą popularność w zastosowaniach budowlanych, jednakże, z uwagi na kruche właściwości ich użytkowanie jest obarczone znacznie większym ryzykiem niż w przypadku tradycyjnych stali. Diagnostyka wzmocnionych elementów tylko przez obserwację ich zarysowań czy ugięć może być niewystarczająca, potrzebne są dodatkowe systemy monitorujące. W referacie przedstawiono opracowaną przez autorów inteligentną tkaninę, w której wiązki włókien węglowych łączą rolę rozciąganego zbrojenia i miernika odkształceń. Zasada jej pracy jest inspirowana budową klasycznego tensometru elektrooporowego, którego włókna przewodzące prowadzone są wężykowo. Rolę przewodnika pełni wiązka włókien węglowych, która jest izolowana w matrycy z włókien szklanych lub akrylowych. Opisane w referacie wybrane wyniki badań laboratoryjnych są bardzo obiecujące zarówno w zakresie jakości pomiaru odkształceń, jak i efektywności wzmocnienia. Obecnie dopracowywane są: dokładność kontroli grubości wiązki włókien, która wpływa na całkowitą oporność, czy też wpływ wilgoci na zmiany oporności.

EN

Externally bonded high-strength fiber composites are increasingly popular in structural applications, however, because of their brittle properties, their use is less secure than the common steel. Diagnosis this type of structure only by observing of cracks or deformations may be insufficient, they require additional monitoring systems. Paper presents developed by the authors’ intelligent fabric, wherein the carbon fiber tow links the role of tensile reinforcement and strain gauge. Its way of working is inspired by the construction of traditional strain gauge, where electric wires are arranged in zig-zag pattern. Carbon fiber thread plays the role of electrical conductor and is insulated by threads of glass or acrylic fibers. Described in the paper selected results of laboratory trials are very promising in both the accuracy of strain measurement, and the effectiveness of strengthening. Among the issues for improvement is the control of the cross-section of the fibers tow, affecting the total resistance of the fabric and moisture sensitivity.

Słowa kluczowe

PL

wzmacnianie konstrukcji; belka żelbetowa; monitorowanie konstrukcji; pomiar odkształcenia; CFRP; tkanina inteligentna; czujnik odkształceń; oporność elektryczna

EN

structure strengthening; reinforced concrete beam; structure monitoring; strain measurement; CFRP; smart textile; strain sensor; electric resistivity

• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 1/I
• Strony: 263--270
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Krzywoń, R.

• Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa,

autor

Górski, M.

• Politechnika Śląska, Gliwice,

autor

Dawczyński, S.

• Politechnika Śląska, Gliwice,

Bibliografia

• [1] Chen P.W., Chung, D. D. L., 1993. Carbon fiber reinforced concrete for smart structures capable of non-destructive flaw detection. Smart Materials and Structures, vol. 2, no. 1, s. 22–30.
• [2] Kenel, A., Nellen, P., Frank, A., Marti, P., 2005. Reinforcing Steel Strains Measured by Bragg Grating Sensors. J. Mater. Civ. Eng., 4(423), s. 423-431.
• [3] Meier, U., 1995. Strengthening of structures using carbon fibre/epoxy composites. Construction and Building Materials, Vol. 9, No. 6, Elsevier Science, Great Britain.
• [4] Merzbacher, C. I., Kersey, A. D., Friebele, E. J., 1996. Fiber optic sensors in concrete structures: a review. Smart Materials and Structures, vol. 5, no. 2, s. 196–208.
• [5] Salvado, R., Lopes, C., Szojda, L., Araújo, P., Gorski, M., Velez, F.J.; Castro-Gomes, J., Krzywon, R., 2015. Carbon Fiber Epoxy Composites for Both Strengthening and Health Monitoring of Structures. Sensors, 15.
• [6] Stein P.K., 2001. Strain Gage history and the end of the twentieth century Experimental Techniques Vol. 25, Issue 2., s. 15-16.
• [7] Wang X., Chung D.D.L., 1996. Continuous carbon fibre epoxy-matrix composite as a sensor of its own strain. Smart Materials Structures 5. s. 796-800.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.31