Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Installasjonsmetode for å øke kvalitetskontroll for Fiber forsterket Polymer Spike ankere

Published: April 10, 2018 doi: 10.3791/56886

Summary

Dette manuskriptet presenterer en metode for å kontrollere kvaliteten på installasjon spike ankre utviklet for å utsette delaminering av eksternt limt fiber forsterket polymerer. Protokollen inneholder utarbeidelse av bore hull og innsetting prosessen. Mest innflytelsesrike parameterne på effektiviteten av ankere diskuteres.

Abstract

Fiber forsterket polymer (fr.P.) ankere er en lovende måte å forbedre ytelsen til eksternt-limt FRPs brukes på eksisterende strukturer, som de kan forsinke eller hindre debonding feil. Et stort problem møter designere er imidlertid tidlig svikt i ankere på grunn av stress konsentrasjon. Dårlig kvalitet og utarbeidelse av klaring hullene kan medføre stress konsentrasjon som provoserer tidlig feilen. Denne artikkelen omhandler en installasjonsmetode som tar sikte på å redusere virkningen av stress konsentrasjonen og gi en forsvarlig kvalitetskontroll av utarbeidelse av bore hull. Metoden innebærer tre deler: boring og rengjøring av hullene, Utglatting av hull kantene med en tilpasset borekronen og installasjon av ankeret, inkludert impregnering av anker dowel og dens innsetting. Anker fans (gratis lengden på spissene) er deretter limt til eksterne fr.P forsterkning. Slutten ankerplass, og ved forsterkninger med flere gass anbefales det at anker viften settes inn mellom to gass å hjelpe stress-overføring mekanisme.

Den foreslåtte prosedyren er supplert med en design tilnærming spike ankre, basert på en omfattende database. Det foreslås at utformingen følger en rekke skritt, nemlig: anker diameter og påfølgende strekkfasthet på koblingen (det vil si, ankeret før lufte ut gratis slutten), evaluering av reduksjon i strekkfasthet grunn bøyd, levering av nok forankring å hindre glidning svikt, og vurdering av nummeret og avstanden mellom ankrene for en gitt forsterkning. I denne forstand, bør det bemerkes at videre forskning er nødvendig for å få et generelt uttrykk for bidrag av spike forankring til generelle bindestyrke av Fr.P forsterkninger.

Introduction

FRP forankrer tilbyr en lovende måte å forbedre ytelsen til eksternt limt FRPs brukes på eksisterende strukturer, gitt at de kan forsinke eller hindre debonding feil1,2. Men medfører en stor bekymring for designere tidlig svikt i ankrene i skjær på grunn av stress konsentrasjon i regionen bøying. Kvalitet og utarbeidelse av klaring hullene er avgjørende for å begrense denne stress konsentrasjonen som provoserer slik tidlig svikt.

Denne artikkelen omhandler en installasjonsmetode som tar sikte på å redusere virkningen av stress konsentrasjonen og gi en forsvarlig kvalitetskontroll av utarbeidelse av bore hull og installasjon av ankere. Metoden innebærer fire deler: boring og rengjøring hullene, utjevning hull kantene med en tilpasset borekronen å unngå uregelmessigheter i stress-distribusjonen innen regionen bøying, installasjon av ankeret, inkludert impregnering av anker dowel og innsetting, og vedheft av ankeret til forsterkning.

Fra tidligere publisert forskning3,4,5,6,7, kan det konkluderes at spike ankere en bøying region (som er å si, med en bestemt vinkel mellom gratis slutten og innebygd region), lider stress konsentrasjon som er utsatt for provosere tidlig svikt. Dette kan ikke alltid unngås på grunn av geometrien av de opprinnelige medlemmene. I mange tilfeller er 90° dowel vinkler bredt ansatt, selv om det er generelt enige om at 135° dowel vinkler at en reduksjon i stress konsentrasjon og føre til bedre ytelse av spike ankere. De viktigste grunnene for bruk av 90° dowel vinkler er at de er enklere å kjøre og kontrollere i alle retninger og det de nedskrive muligheten til å møte interne forsterkninger.

Figur 1 viser en typisk spike anker med vanligste dowel vinkler. Spike ankere installert med 90° dowel vinkler kan likevel vise en relativt god ytelse hvis riktig kontroll av stress konsentrasjonen er angitt. Begrense stress konsentrasjon vanligvis innebærer utforme ankere med en stor indre bøying radius, som den indre kurveradiusen har vist seg for å spille en viktig rolle i fiber elastiske8,9. I denne forstand, forfattere som Orton et al. 3 foreslår at en kurveradiusen av fire ganger anker diameter skal brukes. Denne anbefalingen resultater i upraktisk bøying radier, selv for små anker diameter, som øker kurveradiusen innebærer reduseres den faktiske forankring lengden for en gitt hull dybde.

Forfatterne mener at anbefaling av store kurveradiusen er relatert til vanskelighetene med å kontrollere den ekte indre bøying radius fra en geometriske synspunkt, når utjevning utføres for hånd. En tilpasset borekronen er derfor designet som tillater en enkel kvalitetskontroll av installasjonen og sikrer at kurveradiusen anses i utformingen.

På papiret regnes som to forskjellige prosesser. Den første som er knyttet til installasjonsprosedyren for kontaktene (anker, spesielt før lufte ut gratis slutten), mens andre inneholder den foreslåtte metoden for spike ankere og verifikasjon trenger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. anker installasjonsmetoden

Merk: Denne metoden inkluderer hullet boring, rengjøring og utjevning av hullkanten, som impregnering og innsetting av ankeret.

  1. Bore hull hvor nødvendig forankring og med angitte diameter.
    1. Bruk et passende boring verktøy (det vil si, elektriske hammer eller diamant kjerne). For betongkonstruksjoner, kriteriene for valg av Boreverktøy er de samme som lim ankere, og finnes i tidligere utgitte verk10,11. For en elektrisk hammer, bore med en maksimal hastighet på 800 rpm.
      1. Gi en hull klaring (dvs., forskjellen mellom diameteren til boret og koblingen) ikke mindre enn 4 mm. Videre anbefaler at denne forskjellen være 8-10 mm. Dette forenkler Utglatting av hullet og tillater bøye av ankeret i øvelsen.
        Merk: Det bør bemerkes at kommersielle fiber tau har nominell diameter (når impregnert) mellom 10 til 12 mm. Ankere vises i filmet protokollen ble laget av fiber tau med nominell diameter 12 mm.
  2. Kontrollere forankring lengden og glatt hullet. Lengdekontroll er ekstremt viktig, som anker ytelse er ekstremt lengde-sensitive. Forankring lengder fra 75 til 150 mm anbefales.
    1. For å utføre lengdekontroll, sett en rigid bar inn i bore hull, og sammenligne den totale lengden på baren og lengden er ut av hullet når inn med et målebånd.
    2. Bruk en blåse ut håndpumpe, når boringen er ferdig, for å utføre en første støvfjerning. Følg instruksjonene fra produsenten av pumpen. Blåse ikke mindre enn to ganger for første støvfjerning.
    3. Glatt hullet med en roterende, ikke-perkussive verktøy. Se figur 2 for detaljer om tilpassede borekronen. En drill litt som foreslått kan lett tilpasses de fleste elektrisk hammer. Kjøle underlaget kontinuerlig med vann mens du arbeider. Utjevning er fullført når ingen skarpe kanter vises, og den øvre delen av borekronen berører betongen.
  3. Rengjør åpningen med en kombinasjon av blåser og børsting sykluser, som det er avgjørende å oppnå den høyeste bindestyrke. Rengjøringen ligner fr.P pigger og lim ankere. Det anbefales at minst to rengjøring sykluser utføres. Se eksisterende retningslinjer10 for flere anbefalinger om renseprosessen, og alltid Følg anbefalingene fra produsenten hvis andre rengjøring verktøy brukes.
    1. Alltid slag før og etter børsting. Derfor omfatter hver syklus av mekanisk to blowings og en børsting.
    2. Slag fra innsiden mot åpningen av hullet for å fjerne løse partikler inne det boret hullet. Det er to måter å blåse. Hvis ankeret installeres på tørr betong, kan blåser gjøres med en utblåsning håndpumpe. Hvis det installeres på våt betong, må blåser gjøres med trykkluft (maksimalt trykk 10 bar).
      Merk: Protokollen er utviklet for tørr støtter, selv om det kan tilpasses til å våte forhold. Det er verdt å merke seg at Utjevning teknikken innebærer fuktighetsgivende underlaget. Derfor den resulterende karakteren av fuktighet vil avhenger av miljøforholdene og tiden mellom Utglatting av hullet og innsetting av koblingen. Tilstanden til tørr støtte er definert for relativ luftfuktighet på under 5%, som vanligvis svarer til normale tørking forhold flere dager. Når det gjelder eksisterende betongkonstruksjoner, kan hullene betraktes tørr når 24 h har gått mellom Utglatting av hullkanten og innsetting av ankeret. En fuktig tilstand refererer til nær 100% relativ fuktighet, som vanligvis tilsvarer maritime strukturer.
    3. Bruk en stålbørste for å børste radielt hullet. Diameteren på penselen må være lik eller opptil 20 mm større enn diameteren til boret. Velg diameteren på penselen til være så nær som mulig til at hullet, å tillate lik friksjon rundt delen hull.
    4. Installere ankere umiddelbart etter rengjøring. Hvis dette ikke er mulig (hvis ankeret ikke settes innen 1 time fra rengjøring), utføre en ekstra rengjøring syklus før du setter ankere. Denne siste rengjøring syklus er spesielt viktig for vannrett ankere og hull på toppen overflaten av underlaget.
  4. Forberede og installere ankere. Dette omfatter tre forskjellige prosesser.
    1. Kutt fiber bunt eller tau til ønsket lengde. Lengden på ankeret må være lik forankring lengden (eller dowel lengde) pluss lengden på anker viften.
    2. Impregner anker dowel med lav viskositet epoxy primer med en myk børste. Alltid respektere pot-livet av harpiks, ifølge produsenten. Ca 150 g harpiks per anker er nødvendig. Impregnering krever delvis lufte ut fiber bunt å maksimere gjennomtrengning av harpiks.
      1. Alltid Impregner mot slutten av koblingen for å unngå å bøye fibrene. Hold bøying regionen å hindre glidning i noen fiber fra bunt og hindre at gratis slutten blir fanned ut på dette trinnet.
    3. Fest hele impregnert med en kabelstrips umiddelbart etter impregnering. Sett deretter inn av anker dowel. Hjelpe innsetting med en ledning som presser kabel slips, garantere at fibrene faktisk nå hvor nødvendig forankring.
  5. Koble forsterkning til ankeret å sikre et riktig forflytning mekanikk til kontakten. Denne protokollen er utviklet og er nærmere forklart for slutten anchorage av flere-trafikkert eksternt limt fr.P forsterkninger. Se Figur 3 grafisk forklaring på prosessen.
    1. Bruke første lag av forsterkning før innsetting av ankeret (men alltid etter forberedelse og rengjøring av hullet), som vist i Figur 3. Alternativt bruke en første lag kortere enn som overholdt på anker fan, å tillate innsetting av ankeret før første lag av forsterkning.
    2. Gi slutten anchorage når slutten-debonding (eller delaminering) forventes å oppstå. For våt anvendelse av eksterne forsterkning, alltid forberede overflaten av underlaget i henhold til gjeldende standarder eller retningslinjer12,13.
      Merk: Anker fans bør være helt bundet til forsterkning, som denne bindingen vil samle stress-overføring mekanisme. Ved fr.P forsterkninger fra flere lag og med slutten-anchorage, anbefales anker baderomsvifte installasjonen mellom to gass. Dette eliminerer behovet for piercing laminat med ankeret og unngå skade forsterkning. Hittil er ingen minst mulig fan lengde fastslått i litteraturen. Forfatterne anbefaler at fan lengder av ikke mindre enn 50 mm brukes.
    3. Bruke epoxy harpiks på både eksterne fr.P forsterkning og anker viften. Harpiksen kan brukes med en sylinder eller en pensel. Bruk samme harpiks for å obligasjonslån eksterne fr.P forsterkning til underlaget og anker viften til eksterne forsterkning. Alltid vurdere potten livet av harpiks, ifølge produsenten.
      1. Hindre fremveksten av luften porer mellom gass forsterkning ved hjelp av en boble roller som lar luft lettelse etter impregnering av hvert lag (inkludert anker viften).
        Merk: For utviklingen av protokollen, en harpiks med en pott livet 90 min ved 20 ° C var ansatt.

2. design med Spike ankere

Merk: Design metoden er forklart her fan ankre, men lignende fremgangsmåter som kan følges for ulike anchorage enheter. Denne metoden består av evalueringen av anker kapasitet, bindestyrke og bidrag av ankere til den samlede styrken av medlemmet forsterket.

  1. Evaluere anker og kapasitet. Dette er hovedsakelig avhenger av om ankeret er utsatt for strekk eller skjær styrker. I de vanligste tilfellene med dowel vinkler mindre enn 180° (skjær programmer) begrenser dowel vinkelen effekten av koblingen på grunn av stress konsentrasjon i regionen svingen. Kontrollere bøye styrke etter installasjonsmetoden presentert ovenfor.
    1. Uttrykke anker kapasitet som en brøkdel av strekkfasthet. Kapasiteten for anker vil være minst følgende: betong kjegle styrken, bindestyrke (beregnet som i noen post installert anker i betong10), bøye styrke og strekkstyrke, med en sikkerhetsfaktor. Dette resulterer i en designkapasitet på den ankere (). I Villanueva Llauradó et al. 14, uttrykk for alle expectable feil moduser av spike ankere diskuteres.
    2. Anslå betong kjegle styrke med et uttrykk som en Kim og Smith15 for å forhindre betong kjegle feil. Betong kjegle styrken er bare kritiske svært grunt ankre, og generelt, kan det være bort ankre med forankring lengder større enn 75 mm.
    3. Beregne bond styrke av anker dowel. Dette kan utføres med de generelle uttrykkene etter installerte ankre fra koder og design retningslinjer. Ifølge de uttrykkene, er bindestyrke avhenger av følgende: strekkstyrke betong, diameteren til boret hullet, og forankring lengde15,16. Vedta en verdi for den gjennomsnittlige skjær styrken i betong-til-harpiks grensesnittet varierer fra 8 til 15 MPa når epoxy harpiks.
    4. Anslå reduksjon av styrke på grunn av bøying. Dette avhenger hovedsaklig indre bøying radius, i samsvar med uttrykket av JSCE8, som har vært allment vedtatt for interne fr.P.-rebars. Men anbefales komplementære testing på isolerte ankere for å vurdere ekte som bygget styrken av kontaktene i en gitt geometriske konfigurasjon. Denne testingen bør utføres med skjær tester og ankere installert fremgangsmåten foreslått i denne artikkelen.
    5. Beregne strekkfasthet til ankeret med brøkdel av fiber i cross section av kontaktene og strekkfasthet av fiber. Fiber tau angi produsenter generelt strekkfasthet av impregnert kontakten, som kan bli vedtatt for design med en tilstrekkelig reduksjon faktor (fra 1,25 til 1,5). For fiber bunter av håndlagde ankere, skal flat kupong tester utføres som ASTM standarder17.
  2. Beregne bond styrke unanchored forsterkninger med et uttrykk fra internasjonale eller analytisk modeller som de i referanser18,19. Alternativt, enkle eller doble skjær tester på limt, unanchored eksemplarer kan utføres. Design verdien av bindestyrke (Pdb, d) må brukes i ytterligere beregninger.
  3. Beregne den samlede styrken som følge av bindestyrke av forsterkning pluss anker kapasitet, om forsterkninger med ett anker. Denne hypotesen som kan godtas i henhold til eksisterende data, når anker viften helt dekker bredden på på Fr.P., som er sammenhengende med funn av forfatterne sammenligne ytelsen til limt og unbonded forankret prøver20, 21. Beregne design styrken for forankret fr.P med en topp anker med følgende ligning:
       Pd = Pdb, d + Panc, d (1)
  4. Flere ankre, bestemme anker effektivitet og bidrag som en funksjon av ordningen med ankere (antall gass og rader, forankre avstand). Vennligst test ønsket ordningen for å vurdere reduksjon av effektivitet på grunn av flere ankere og uttrykke design styrken av forankret (Pd) som følger:
      Pd = Pdb, d + y' nPanc, d (2)
    Få koeffisient y' fra tester med hver bestemt arrangement av prosjektet, gitt antall spike anker, som referanser20,23. Som et alternativ til testing, vurdere effektiviteten y' som foreslått i approaches rapportert fra slike tester i de samme publikasjoner20,23.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Testene ble utført på isolerte kontakter å evaluere effektiviteten av metoden utjevning. I tillegg ble to metoder for impregnering og innsetting av kontaktene sammenlignet. Den våte metoden involvert impregnering ankere umiddelbart før innsetting, som presenterte protokollen. Metoden herdet (eller pre impregnert) besto av impregnering av innebygde regionen ankere på forhånd, minst 24 timer før innsetting.

I tester utført etter den foreslåtte metoden, ble en gjennomsnittlig tilleggsøkning av 27 MPa oppnådd sammenlignet med ikke-glattet eksemplarer av samme forankring lengde og hull diameter. Notatet er forskjellen i standardavviket, som var bare 10,9 MPa for Utjevnet prøver etter metoden mens for en identisk konfigurasjon og ikke-glattet prøvene var 88.2 MPa. Det bør bemerkes at strekkfasthet av testet karbonfiber tauene ikke ble oppnådd i en test, som alle ankere utstilt tidlig svikt på grunn av å være i skjær.

Forskjellen mellom de to impregnering og installasjon metodene var ikke viktig i forhold til maksimal belastning, men det var viktig i scatter. Dette har vært knyttet til det er relative enkelt for kvalitetskontroll, som er avgjørende for spike ankere. Det bør bemerkes at håndteringen av Fr.P ankere krever dyktige arbeidere. Likevel, gitt at kvaliteten på impregnering er vanskelig å kontrollere i metoden herdet, denne metoden er ikke anbefalt. Pre impregnert koblinger hadde høyere standardavvik da forankring lengde var tilstrekkelig til å hindre tilhenger svikt (100 og 125 mm forankring lengder, hemb). Resultatene fra våte og herdet ankere glattet hullene vises i Figur 4.

Bæreevne beregnet i henhold til formlene presentert passer tilgjengelige data i uttrekkbar og skjær. For å finne ut mer om denne design modellering og testresultatene, se tidligere arbeider av forfatterne7,14.

Når bæreevne av isolerte spike ankere har vært adressert, er det avgjørende å vurdere bidrag til den samlede styrken av eksternt limt forsterkninger. Eksisterende data for forankret fr.P ledd i enkle situasjoner med spike ankere (dvs., singel eller dobbel skjær tester på konkrete prøver) er ganske begrenset. Foreslåtte trinnene for design med fr.P ankere ble funnet for å passe akseptabelt godt til den eksisterende databasen inkludert tester av forskjellige forfattere5,19,20,21,22 .

Figure 1
Figur 1 : Konfigurasjon og dowel vinkler av Fr.P pigge ankere. Dowel vinkelen, sammen med forankring lengden, spiller en stor rolle i stress konsentrasjon i spike ankere. Fan vinkelen må tilpasses til bredden på den ytre armeringen. (en) typisk fr.P spike anker. (b) variabler for design (fan vinkel, dowel vinkel, forankring lengde og fan lengde) oppsummeres. Parameterne d0 og den er nominell diameteren på ankeret og hull diameter, henholdsvis. Dette tallet er endret fra Villanueva Llauradó et al. 201714. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Figure 2
Figur 2 : Tilpasset borekronen. Generere egendefinerte borekroner med ønsket radius. Diamond biter kan være valgfrihet for holdbarhet grunner. Det foreslåtte verktøyet (en) har åtte kniver. Utjevning prosessen avsluttes når verktøyet runde tallerken med verktøyet berører overflaten av underlaget. Den resulterende profilen av hullet vises i (b). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Figure 3
Figur 3: forbindelsen mellom spike anker og eksterne forsterkning. De viktigste trinnene som er involvert i installasjon og tilkobling mellom eksterne forsterkning og spike ankeret er avbildet her. (en) først lag (eller laget) av Fr.P forsterkning brukes underlaget med harpiks. (b) innsetting av anker dowel i hullet. (c) gratis lengden på ankeret er rompe ut og limt til forsterkning med harpiks. (d) etter hver trinn for harpiks luften porer fjernes med en boble roller. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4 : Påvirker innsettingsmetoden scatter resultater. Resultatene av tester utført av forfatterne (mener verdier og feilfelt som representerer området for sentrale 95%). Det er en nesten lineær økning av anker kapasitet med forankring lengde. Dette vises sammen med påvirkning av installasjonsmetoden i scatter resultater. Vannrette og loddrette aksene representerer henholdsvis forankring lengden (hemb) og forholdet mellom de faktiske resultatene av ankere (Pen) og deres strekkfasthet (Pu). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

En trinnvis protokoll for installasjon og design av Fr.P spike ankere presenteres. Til beste forfatterne kunnskap, er ingen detaljert protokoller på spike ankere utviklet om effekten av installasjonsparameterne og prosess på anker kapasitet.

Foreslåtte utjevning borekronen er gunstig i utførelsen av spike anker, ved å redusere stress konsentrasjon, og har bevist sin effekt i å redusere scatter testene utføres på isolerte ankere. Dette er knyttet til styrking i kvalitetskontrollen av installasjonen. Også lav scatter av forankringspunktene utført følgende foreslåtte innretningen protokollen tillater at en reduksjon av standardavviket, noe som bidro til et pålitelig design.

Om testresultatene presentert, er det ingen signifikante forskjeller mellom pre impregnert og våt installasjon i ultimate belastningen. Men for den foreslåtte protokollen anbefales at anker pluggene bli impregnert umiddelbart før innsetting, for å garantere riktig impregnering av bøying regionen. I tillegg hindrer sprø dårlig på grunn av herdet harpiks i regionen bøying. Hvis pre impregnert installasjon er ansatt, må så det være garantert at delen herdet er kortere enn den rette etappen av anker dowel. Riktig impregnering av regionen bøying etter innsetting er vanskelig å oppnå for testforhold. Det bemerkes imidlertid at dette problemet reduseres når koblingen splay regionen er rompe ut.

Den største ulempen med tilpassede borekronen er at den ble designet med en radius på 20 mm, noe som resulterer i et 25 mm indre bøying radius for 10 mm diameter ankrene i 20 mm diameter hull. Når sammenlignet med en større indre kurveradiusen, er lavere kontakt effektivitet. Det anbefales at hvis det kreves høy bøye styrke, at borekronen utformes med en ikke-konstant radius kan minimere stress konsentrasjon (ved hjelp av maksimere den indre bøying radius).

Foreslåtte design prosedyre inneholder alle de nødvendige skritt for en komplett design av forankret eksternt limt fr.P forsterkninger. Bidraget fra ankere må alltid vurderes i et tillegg til er bindestyrke. Det bør bemerkes at tester på isolerte ankere må utføres på prøver med designet geometri (hull og anker diameter, forankring lengde og bøying radius, spesielt) for ankere. Deretter kan bidrag av ankere beregnes som et tillegg til er bindestyrke fr.P forsterkning. Hittil er viktigste begrensningene for design maksimal bidrag av ankere og optimal ordningen av flere ankere. Forfattere ønsket å indikere at etter tilgjengelige databaser, spike ankere alene kan bære kan så mye Last som tilhenger mekanismen alene, som ville bety at den samlede styrken av forankret leddene forventes å være to ganger av unanchored limt ledd. Men kan ikke denne verdien være trygt vedtatt som en design verdi gitt begrenset antall eksisterende data.

Presentert protokollen for installasjon og design mål å være grunnlag for fremtidig utvikling innen anchorage av eksternt limt fr.P forsterkninger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne ønsker å uttrykke sin takknemlighet til Sika SAU for deres støtte og særlig for sin forsyning av materialet for ankere og forsterkningene. Betazul er spesielt anerkjent for deres hjelp med tilpassede borekronen og utarbeidelse av videoen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Concrete The concrete for support has a dosage made by the authors, and a strength class no lower than C40
SikaWrap anchor C SIKA This material has been used for the FRP spike anchors. SikaWrap Anchor C is a unidirectional, carbon fiber rope, sheathed in an elastic gauze. The gauze can be cut onsite to create a fan end that anchors CFRP fabrics and plates used in the structural strengthening of masonry and concrete. 
Sikadur 330 SIKA Impregnating resin, apt for manual saturation methods. The product was used for impregnating the anchor dowel before insertion
Sikadur 30 SIKA Thixotropic, two part epoxy resin applied by spatula and therefore suitable for virtually any application, including overhead
Drill bit Betazul Drill bit employed to smooth the holes that was designed by the authors and developed by Betazul SA
Hammer drill Hilti Tool for the execution of anchor holes on masonry and concrete, for different drilling ranges
Wire brush Hilti Hit series For the proper brushing of drilled holes of varying diameters and embedment depths
Blow-out pump Hilti Hit series Manual blow-out pump 
SikaWrap-230 C SIKA Unidirectional woven carbon fiber fabric for dry application process
Aluminium Bubble Roller Fibre glast For laminations where increased pressure is necessary to release air bubbles. They are straight across the width of the head and provide excellent air relief for nearly all applications.
Brush For impregnation of FRP bundle and sheet
600 kN testing machine Proeti DI-CP/S This is used for the shear test of anchors, in order to evaluate the efficacy of the proposed insertion method
Cable ties Cable ties are needed to fasten the end of the anchor dowel in order to prevent fanning out of the fibers during insertion
Measuring tape The measuring tape is necessary to control the embedment length as well as the diameter of the drill bit and hole clearance
Steel wire Required to assist insertion
Rigid (steel) bar A rigid bar of any material (in this case, it was made with a steel bar) is needed to control the embedment length

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Grelle, S., Sneed, L. An evaluation of anchorage systems for fiber-reinforced polymer (FRP) laminates bonded to reinforced concrete elements. Struct Cong. , 1157-1168 (2011).
  2. Kalfat, R., Al-Mahaidi, R., Smith, S. Anchorage devices used to improve the performance of reinforced concrete beams retrofitted with FRP composites: State-of-the-art review. J Compos Constr. , 14-33 (2013).
  3. Orton, S. L., Jirsa, J. O., Bayrak, O. Design considerations of carbon fibre anchors. J Compos Constr. 12 (6), 608-616 (2008).
  4. Ozbakkaloglu, T., Saatcioglu, M. Tensile behavior of FRP anchors in concrete. J Compos Constr. 13 (2), 82-92 (2009).
  5. Zhang, H. W., Smith, S. T. Influence of FRP anchor fan configuration and dowel angle on anchoring FRP plates. Compos Part B: Eng. 43 (8), 3516-3527 (2012).
  6. Koutas, L., Triantafillou, T. Use of anchors in shear strengthening of reinforced concrete T-beams with FRP. J Compos Constr. 17 (1), 101-107 (2012).
  7. Villanueva-Llauradó, P., Fernández-Gómez, J., González-Ramos, F. J. Influence of geometrical and installation parameters on performance of CFRP anchors. Compos Struct. 176, 105-116 (2017).
  8. Recommendation for design and construction of concrete structures using continuous fiber reinforcing materials. Japan Society of Civil Engineers (JSCE). Machida, A. , Tokyo. Concrete engineering series (1997).
  9. Lee, C., Ko, M., Lee, Y. Bend strength of complete closed-type carbon fiber reinforced polymer stirrups with rectangular section. J Compos Constr. 18 (1), 04013022 (2013).
  10. Qualification of post-installed adhesive anchors in concrete and commentary. , American Concrete Institute. ACI 355 4-11 (2011).
  11. Metal anchors for use in concrete. Part 5: Bonded Anchors. , EOTA. ETAG 001 (2013).
  12. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures. , ACI. 440.2R-08 (2008).
  13. Design Guidance for Strengthening Concrete Structures Using Fibre Reinforced Composite Materials. , The UK Concrete Society. TR55 (2012).
  14. Villanueva-Llauradó, P., Ibell, T., Fernández-Gómez, J., González-Ramos, F. J. Pull-out and shear-strength models for FRP spike anchors. Compos B Eng. 116, 239-252 (2017).
  15. Kim, S., Smith, S. Pullout strength models for FRP anchors in uncracked concrete. J Compos Constr. 14 (4), 406-414 (2010).
  16. Cook, R. A., Konz, R. C. Factors influencing bond strength of adhesive anchors. ACI Struct J. 98 (1), 76-86 (2001).
  17. Standard test method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2014).
  18. Chen, J., Teng, J. Anchorage strength models for FRP and steel plates bonded to concrete. J Struct Eng. 127 (7), 784-791 (2001).
  19. Lu, X. Z., Teng, J. G., Ye, L. P., Jiang, J. J. Bond-slip models for FRP and steel plates bonded to concrete. Eng Struct. 27 (6), 920-927 (2005).
  20. Brena, S. F., McGuirk, G. N. Advances on the behavior characterization of FRPanchored carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) sheets used to strengthen concrete elements. Int J Concr Struct Mater. 7 (1), 3-16 (2013).
  21. Eshwar, N., Nanni, A., Ibell, T. J. Performance of two anchor systems of externally bonded fiber-reinforced polymer laminates. ACI Mater J. 105 (1), 72-80 (2008).
  22. Zhang, H. W., Smith, S. T., Kim, S. J. Optimisation of carbon and glass FRP anchor design. Constr Build Mater. 32, 1-12 (2012).
  23. Zhang, H. W., Smith, S. T. FRP-to-concrete joint assemblages anchored with multiple FRP anchors. Compos Struct. 94 (2), 403-414 (2012).

Tags

Engineering problemet 134 strukturelle ettermontering fiber forsterket polymerer anchorage installasjonsmetode bor forankre kapasitet
Installasjonsmetode for å øke kvalitetskontroll for Fiber forsterket Polymer Spike ankere
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Villanueva-Llauradó, P.,More

Villanueva-Llauradó, P., Fernández-Gómez, J., González-Ramos, F. J. Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors. J. Vis. Exp. (134), e56886, doi:10.3791/56886 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter