This article describes aspects within an experimental programme aimed at improving the structural performance of solid fir-wood beams reinforced with unglued composite laminates applied on the beam tension zone. Softwood is from gymnosperm plants and it is the basis of approx. 85% of the world’s production of wood elements. Fir wood is characterised by low weight density, low compression strength and high level of defects, is likely to distort when dried and tends to fail in tension due to the presence of cracks, knots or grain deviation. The addition of modest ratios of FRP composite reinforcement can suppress tension failure in beams. However the application of epoxy adhesives presents problems of reversibility, compatibility with timber, durability and poor performance at temperatures higher than 60–80°C. The study of failure modes, particularly in tension-reinforced beams, is the main focus of this paper. The experimental campaign is dealing with the evaluation of bending strength and deformation properties of a significant number of unreinforced and reinforced beams strengthened with unbonded carbon (CFRP) plates or basalt (BFRP) spikes. Increases of beam capacity, bending strength and of modulus of elasticity and analysis of failure modes were measured and discussed.
PL
Artykuł opisuje aspekty programu badań eksperymentalnych, mającego na celu poprawę pracy konstrukcyjnej belek z litego drewna jodłowego, wzmocnionych materiałami kompozytowymi bez użycia kleju, zastosowanymi w strefie belki poddawanej rozciąganiu. Miękkie drewno pochodzi z roślin nagonasiennych i stanowi podstawę dla około 85% światowej produkcji elementów drewnianych. Drewno jodły charakteryzuje niska gęstość wagowa, niska wytrzymałość na ściskanie i wysoki poziom defektów i wad. Drewno takie ma tendencję do wypaczania się po wyschnięciu oraz ulega zniszczeniu przy rozciąganiu z uwagi na obecność pęknięć, sęków lub nieregularności włókna. Zastosowanie niewielkich ilości wzmocnienia kompozytowego FRP może zapobiec zniszczeniu belek na skutek rozciągania. Jednak zastosowanie klejów epoksydowych jest problematyczne ze względu na brak możliwości odwracalności interwencji, kompatybilność z drewnem, trwałość oraz niekorzystne zachowanie w temperaturach powyżej 60–80°C. Badania nad mechanizmami zniszczenia, zwłaszcza belek wzmocnionych na rozciąganie, są tematem niniejszego artykułu. Program badawczy ma na celu ocenę wytrzymałości na zginanie oraz właściwości deformacyjnych znacznej liczby niewzmocnionych i wzmocnionych belek, do których wzmocnienia wykorzystano taśmy węglowe (CFRP) lub sztyfty bazaltowe (BFRP) bez użycia kleju. Dokonano pomiarów wzrostu nośności belek, ich wytrzymałości na zginanie i modułu elastyczności, przeprowadzono analizę mechanizmów zniszczenia. Artykuł prezentuje otrzymane wyniki.
Zbrojenie wykonane z kompozytów polimerowych zbrojonych włóknem ciągłym (FRP) uważa się obecnie za zbrojenie alternatywne do zbrojenia stalowego. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań odporności prętów zbrojeniowych wykonanych z hybrydowych (bazaltowo-węglowych) kompozytów FRP na działanie środowiska alkalicznego symulującego współpracę pręta z otuliną betonową. Modyfikacja składu prętów bazaltowych przez częściową zamianę włóknami węglowymi poprawiła ich odporność na działanie środowiska alkalicznego. Natomiast modyfikacja matrycy epoksydowej nanokrzemionką nie przyniosła spodziewanej poprawy odporności chemicznej.
EN
Reinforcement bars made of fiber reinforced polymer composites (FRP ) is now considered as an alternative reinforcement to steel reinforcement. This article presents the results of resistance tests of reinforcing bars made of hybrid (basalt-carbon) FRP composites to an alkaline environment simulating the cooperation of the bar with concrete cover. Modification of the composition of basalt bars by partial replacement with carbon fibers improved their resistance to the alkaline environment. However, modification of the epoxy matrix with nanosilica did not bring the expected improvement of chemical resistance.
3
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.
For non-metallic reinforcement to be successfully integrated into residential and commercial construction, extensive research is required to understand the structural performance of Fiber Reinforced Polymer (FRP) reinforced concrete (RC) elements in various conditions, including the effect of elevated temperatures on structural performance. To accomplish this, a full-scale investigation was performed on the structural performance of FRP-RC elements subjected to elevated temperatures. The study involved conducting fire tests on beams, where the midsection was heated from below (tension zone) and the sides while being simultaneously loaded with 50% of their ultimate loads. The beams were reinforced with Basalt FRP (BFRP) bars and a hybrid composite of Carbon and Basalt Fibers (HFRP) bars. The HFRP-RC beams showed better resistance to the combined effect of loading and elevated temperatures compared to BFRP-RC beams. This study provides insights into the behavior of FRP materials in RC structures subjected to high temperatures, and contributes to the advancement of knowledge in this field.
PL
Dla skutecznego stosowania niemetalicznego zbrojenia w obiektach mieszkalnych i komercyjnych konieczne jest przeprowadzenie obszernych badań mających na celu zrozumienie zachowania strukturalnego elementów betonowych zbrojonych prętami FRP (ang. Fibre-Reinforced Polymers) w różnych warunkach, w tym wpływu podwyższonych temperatur na ich nośność. W tym celu przeprowadzono badania w skali rzeczywistej dotyczące elementów zginanych poddanych podwyższonym temperaturom. Badania obejmowały przeprowadzenie testów ogniowych na belkach, gdzie środkowa część była podgrzewana od dołu oraz ze stron bocznych, jednocześnie obciążając je 50% siły niszczącej (siła niszcząca została wyznaczona na bazie próbek referencyjnych – bez wpływu temperatury). Ponieważ głównym celem było zbadanie wpływu rodzaju zbrojenia FRP na odporność ogniową belek, zastosowano różne rodzaje prętów w strefie rozciągania (dolna część belek): zbrojenie na bazie włókien bazaltowych BFRP (ang. Basalt FRP) oraz hybrydowe zbrojenie HFRP (ang. Hybrid FRP) z włóknami węglowymi i bazaltowymi. Belki zbrojone prętami HFRP nie uległy zniszczeniu w zakładanym czasie i zostały poddane testowi w celu określenia ich rezydualnej nośności w przeciwieństwie do belek ze zbrojeniem BFRP. Badania te przedstawiają zachowanie elementów zginanych ze zbrojeniem FRP poddanych działaniu wysokich temperatur i przyczyniają się do poszerzenia wiedzy w tym obszarze.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.