Waiting
Login processing...

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

Engineering

Installationsmetod att förbättra kvalitetskontrollen för Fiber förstärkt Polymer Spike ankare

Published: April 10, 2018 doi: 10.3791/56886

Summary

Detta manuskript presenterar en metod för att kontrollera kvaliteten på installation för spike ankare för att fördröja delaminering av externt bundna glasfiberarmerad polymerer. Protokollet omfattar utarbetande av borrhålet och införingsproceduren. De mest inflytelserika parametrarna för ankare effektivitet diskuteras.

Abstract

Fiberförstärkt polymer (FRP) ankare är ett lovande sätt att förbättra prestanda för externt-bundna FRPs tillämpas på befintliga strukturer, som de kan fördröja eller förhindra även debonding misslyckande. En stor oro inför av designers är dock för tidigt misslyckandet med ankare på grund av stress koncentration. Dålig installation kvalitet och förberedelse av clearance hålen kan leda till stress koncentration som framkallar denna förtida fel. Denna uppsats behandlar en installationsmetod som syftar till att minska effekterna av stress koncentrationen och ger en ordentlig kvalitetskontroll av utarbetandet av borrhålet. Metoden består av tre delar: borrning och rengöring av hålen, utjämning av hål kanterna med en anpassad borr och installationen av ankaret själv, inklusive impregnering av ankare pluggen och dess införande. Ankaret fans (gratis längden av spikar) limmas sedan till externa FRP förstärkningen. Slutet ankringen, och när det gäller förstärkningar med flera plies rekommenderas det att ankare fläkten infogas mellan två plies att hjälpa mekanismen för stress-överföring.

Det föreslagna förfarandet kompletteras med en design strategi för spike ankare, baserat på en omfattande databas. Det föreslås att utformningen följa ett antal steg, nämligen: val av ankare diameter och efterföljande draghållfasthet av kontakten (det vill säga, ankaret innan fläkta ut den fria änden), utvärdering av minskningen av draghållfastheten beror på bockning, tillhandahållande av tillräcklig förankring att förhindra slirning misslyckande och övervägande av numret och avstånd av förankringar för en viss förstärkning. I denna mening bör det noteras att ytterligare forskning behövs för att få ett allmänt uttryck för bidrag av spike ankare till övergripande bindningsstyrka av FRP förstärkningar.

Introduction

FRP ankare erbjudandet ett lovande sätt att förbättra prestanda för externt bundna FRPs tillämpas på befintliga strukturer, med tanke på att de kan fördröja eller ens hindra debonding misslyckande1,2. Dock innebär ett stort problem för designers förtida fel i ankare i skjuvning på grund av stress koncentration i regionen bockning. Installation kvalitet och beredning av clearance hålen är avgörande för att begränsa denna stress-koncentration som provocerar sådan förtida fel.

Denna uppsats behandlar en installationsmetod som syftar till att minska effekterna av stress koncentrationen och ger en ordentlig kvalitetskontroll av utarbetandet av borrhålet och installationen av ankare. Metoden består av fyra delar: borrning och rengöring hålen, utjämning hål kanterna med en anpassad borr att undvika oegentligheter i stress-fördelning inom regionen bockning, installation av ankaret själv, inklusive impregnering av ankaret pluggen och dess införande, och vidhäftning av ankaret till förstärkningen.

Från tidigare publicerad forskning3,4,5,6,7, kan slutsatsen dras att spike ankare med en böjande region (det är att säga, med en viss vinkel mellan den fria änden och den inbäddade region), lider av stress koncentration som är benägna att provocera förtida fel. Detta kan inte alltid undvikas på grund av geometri av de ursprungliga medlemmarna. I många fall används i stort sett 90° pluggen vinklar, även om det är allmänt överens att 135° pluggen vinklar tillåta en minskning i stress koncentration och leda till bättre prestanda av spike ankare. De viktigaste skälen för användning av 90° pluggen vinklar är att de är enklare att köra och styra i någon riktning och att de minskar möjligheten att möta inre förstärkningar.

Figur 1 visar en typisk spike ankare med de vanligaste plugg vinklarna. Spike ankare installerad med 90° pluggen kan, dock visar en relativt god prestanda ordentlig kontroll av stress koncentrationen som anges. Att begränsa stress koncentration generellt innebär att utforma ankare med en stor inre bockningsradie, som den inre böjradie har visat sig spela en viktig roll i fiber veck8,9. I denna mening, författare såsom Orton o.a. 3 föreslår att en böjradie fyra gånger ankare diameter bör användas. Denna rekommendation resulterar i opraktiskt bockning radier, även för små ankare diametrar, som ökar böjradie innebär minskar den faktiska ingjutning längden för en given håldjupet.

Författarna tror att rekommendation av stor böjradie är relaterad till svårigheten att kontrollera den verkliga inre bockningsradie, från en geometrisk synvinkel, när utjämning sker för hand. En anpassad borr har utformats som tillåter en enkel kvalitetskontroll av installationen och säkerställer att böjradie anses i utformningen på ett följaktligen.

Två olika processer betraktas i papperet. Ena är relaterad till installationsproceduren för anslutningar (ankare, speciellt innan fläkta ut den fria änden), medan andra innehåller den föreslagna metoden för design med spike ankare och kontroll behov.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. ankare installationsmetod

Obs: Denna metod omfattar hålet borrning, rengöring och utjämning av hålkanten, samt impregnering och införande av ankaret.

  1. Borra upp hålet till krävs ingjutning längd och med den angivna diametern.
    1. Använd ett lämpligt borrning verktyg (det vill säga, elektrisk hammare eller diamant core). För betongkonstruktioner, kriterierna för urval av borrverktyg är desamma som självhäftande ankare, och kan hittas i tidigare publicerade arbete10,11. För en elektrisk hammare, borr med en maximal hastighet på 800 rpm.
      1. Ge ett hål clearance (dvs, skillnaden mellan diametern på borren och som av kontakten) av inte mindre än 4 mm. Det rekommenderas dessutom att denna skillnad vara 8-10 mm. Detta lättar utjämning av hålet och böjning av ankaret inuti borren.
        Obs: Det bör noteras att kommersiella fiber rep har nominella diametrar (när impregnerade) sträcker sig från 10 till 12 mm. Ankare visas i protokollet filmade var gjorda av fiber rep med en nominell diameter på 12 mm.
  2. Kontrollera ingjutning längden och släta hålet. Kontroll av längd är extremt viktigt, eftersom ankare prestanda är extremt längd-känsliga. Ingjutning längder från 75 till 150 mm rekommenderas.
    1. För att utföra kontroll av längd, sätt en styv bar i hålet för borrning och jämför den totala längden av baren och längden som förblir ur hålet när införas med ett måttband.
    2. Använd en blow-out handpump, när borrningen är klar, att utföra en första dammborttagning. Följ instruktionerna från tillverkaren av pumpen. Blås ut inte mindre än två gånger för den första dammborttagning.
    3. Slät hålet med en roterande, icke-slående verktyg. Se figur 2 för information om anpassade borrkronan. En drill bit såsom som föreslås kan lätt anpassas till de flesta elektriska hammare. Kylskåp underlaget kontinuerligt med vatten medan du arbetar. Smoothing är slutförd när inga vassa kanter visas, och den övre delen av borrkronan berör betongytan.
  3. Ren hålet med en kombination av blåsa och borsta cykler, eftersom det är avgörande för att uppnå den högsta bindningsstyrkan. Reningsprocessen är liknande för FRP spikar och självhäftande ankare. Det rekommenderas att minst två rengöringscykler utföras. Hänvisas till befintliga riktlinjer10 för ytterligare rekommendationer om reningsprocessen och alltid följa rekommendationerna från tillverkaren om andra städredskap används.
    1. Alltid slag före och efter tandborstning. Följaktligen, varje cykel mekaniska borstning innebär två blowings och en borstning.
    2. Slag från insidan mot att öppna hålet för att ta bort de lösa partiklarna inuti det borrade hålet. Det finns två sätt att blåsa. Om ankaret installeras på torrbetong, kan blåser göras med en blow-out handpump. Om det är installerat på våt betong, måste blåser göras med tryckluft (maxtryck 10 bar).
      Obs: Protokollet har utvecklats för torr stöder, men det kunde anpassas till väta. Det är värt att notera att utslätande tekniken innebär återfuktande substratet. Därför den resulterande graden av fuktighet beror på miljöförhållandena och tid som förflutit mellan utjämning av hålet och införandet av kontakten. Villkora av torr stöd definieras för en relativ luftfuktighet på under 5%, vilket normalt motsvarar normal torkning villkoren i flera dagar. När det gäller befintliga betongkonstruktioner, kan hålen anses vara torr när 24 h har förflutit mellan utjämning av hålkanten och införandet av ankaret. Ett fuktigt tillstånd refererar till nära 100% relativ fuktighet, vilket normalt motsvarar maritima strukturer.
    3. Använd en stålborste till radiellt borste hålet. Diametern på borsten måste vara lika eller upp till 20 mm större än diametern på borren. Välj pensel att vara så nära som möjligt den i hålet, för att tillåta lika friktion runt avsnittet hål diameter.
    4. Installera ankare omedelbart efter rengöring. Om detta inte är möjligt (om ankaret inte är insatt inom 1 h från rengöring), utföra en ytterligare rengöringscykel innan du sätter ankare. Denna sista rengöringscykeln är särskilt kritiska för horisontella ankare och hål på ovansidan av substratet.
  4. Förbereda och installera ankare. Detta innebär att tre olika processer.
    1. Skär den fiber bunten eller rep till önskad längd. Längden på ankaret måste vara lika med ingjutning längd (eller pluggen längd) plus längden på ankare fläkten.
    2. Impregnera ankare pluggen med låg viskositet epoxiprimer med en mjuk borste. Alltid respektera pot-livet av harts, enligt tillverkaren. Ca 150 g harts per fästpunkt behövs. Impregneringen kräver delvis fläkta ut fiber bunten att maximera genomträngningen av kådan.
      1. Impregnera alltid mot slutet av kopplingen till Undvik att böja fibrerna. Håll den böjande regionen att förhindra slirning hos några fibrer från bunten och förhindra att den fria änden som drevs ut i detta steg.
    3. Fäst den impregnerade änden med bandklamma omedelbart efter impregnering. Sätt sedan ankare pluggen. Bistå insättningspunkten med en tråd som driver buntbandet, att garantera att fibrerna faktiskt når krävs ingjutning längd.
  5. Anslut en förstärkning till ankaret att säkerställa en korrekt överföring mekanism till kontakten. Detta protokoll har utvecklats och förklaras närmare för slutet ankringen av multipel-tvinnat externt bundna FRP förstärkningar. Se figur 3 för en grafisk förklaring av processen.
    1. Applicera den första trådigt av förstärkning innan införandet av ankaret (men alltid efter iordningställande och städning av hålet), som visas i figur 3. Alternativt använda en första ply kortare än som anslutit sig till ankare fläkten, att tillåta införandet av ankaret innan du applicerar den första trådigt av förstärkning.
    2. Ge slutet ankringsplats när Ändplatta debonding (eller delaminering) förväntas ske. För våta tillämpningen av yttre förstärkning, alltid förbereda ytan av substratet enligt gällande normer eller riktlinjer12,13.
      Obs: Ankare fans bör fullt limmas till förstärkningen, som denna bond ackumulerar stress-överföring mekanismen. När det gäller FRP förstärkningar tillverkad av flera lager och med slut-anchorage, rekommenderas ankare fläkt installation mellan två plies. Detta eliminerar behovet för piercing laminat med ankaret och undvika att skada förstärkning. Hittills har har ingen minsta fläkt längd bestämts i litteraturen. Författarna rekommenderar att fläkt längder av inte mindre än 50 mm användas.
    3. Gälla både externa FRP förstärkningen och ankare fläkten epoxiharts. Hartset kan användas med antingen en roller eller pensel. Använd samma kådan till externa FRP förstärkning till substratet och ankare fläkten till den yttre förstärkningen bond. Alltid överväga brukstiden för harts, enligt tillverkaren.
      1. Förhindra uppkomsten av hålrum mellan skikten av förstärkning med en bubble roller som tillåter luft lättnad efter impregnering av varje lager (inklusive ankare fläkten).
        Obs: För utvecklingen av protokollet anställdes en harts med en brukstiden för 90 min vid 20 ° C.

2. design med Spike ankare

Obs: Design metoden förklaras här för fläkt ankare, men liknande förfaranden kunde följas för olika anchorage enheter. Denna metod består av utvärderingen av ankare kapacitet, bindningsstyrka och bidrag av ankare till den totala styrkan av den förstärkta medlemmen.

  1. Utvärdera ankarets kapacitet. Detta beror främst på huruvida ankaret utsätts för drag eller skeva styrkor. I de vanligaste fallen med pluggen vinklar mindre än 180° (skjuvning ansökningar) begränsa pluggen vinkeln effekten av kopplingen på grund av stress koncentration i regionen böj. Styra böj styrkan av den installationsmetod presenteras ovan.
    1. Express ankare kapacitet som en bråkdel av dess draghållfasthet. Design kapacitet för ankaret kommer att vara minst av följande: den konkreta kon styrkan, bond styrka (beräknat som i någon efter installerade ankare i konkreta10), böja styrka och draghållfasthet, med en säkerhetsfaktor. Detta resulterar i en design kapacitet (ankare). I Villanueva Llauradó o.a. 14, uttryck för alla de expectable felmoder av spike ankare diskuteras.
    2. Uppskatta konkreta kon styrkan med ett uttryck som den i Kim och Smith15 för att för att förhindra konkreta kon. Konkreta kon styrkan är bara kritisk för extremt grunt ankare, och, i allmänhet det kan lämnas för ankare med ingjutning längder större än 75 mm.
    3. Beräkna bond styrkan i ankare pluggen. Detta kan utföras med de allmänna uttryck för efter installerade ankare från koder och riktlinjer för design. Enligt dessa uttryck, bond styrka beror på följande: den tänjbara styrkan av betong, diametern av det borrade hålet och ingjutning längd15,16. Anta ett värde för den genomsnittliga skjuvhållfastheten i gränssnittet betong-till-harts, från 8 till 15 MPa när epoxiharts används.
    4. Beräkna minskningen av styrka på grund av böjning. Detta beror främst på det inre bockningsradie, enligt det uttryck som tillhandahålls av JSCE8, som har allmänt antagits för interna FRP armeringsjärn. Kompletterande tester på isolerade ankare rekommenderas dock för att utvärdera verkliga som inbyggd styrkan av kontakterna i en given geometriska konfiguration. Denna testning bör utföras med skjuvprov och ankare installerad enligt det förfarande som föreslås i detta dokument.
    5. Beräkna den tänjbara styrkan av ankaret med fraktionen av fibrer i cross section av kontakterna och den tänjbara styrkan av fiber. För fiber rep anger tillverkarna vanligtvis den tänjbara styrkan av den impregnerade connector, som kunde antas för design med en tillräcklig reduktionsfaktor (från 1,25 till 1,5). För fiberpackar av handgjorda ankare, bör platt kupong tester utföras i ASTM standarder17.
  2. Beräkna bond styrka unanchored förstärkningar med ett uttryck från internationella koder eller analytiska modeller som anges i referenser18,19. Alternativt, enkel eller dubbel skjuvprov på bundna, unanchored exemplar kan genomföras. Dimensionerande bindningsstyrka (Pdb, d) måste användas i ytterligare beräkningar.
  3. Beräkna den totala styrkan till följd av bond styrkan den förstärkning plus ankare kapacitet för förstärkningar med ett ankare. Denna hypotes kan godtas, enligt befintliga data, när ankaret fläkten helt täcker bredden på FRP, som stämmer överens med resultaten av författare jämföra prestanda för limmade och unbonded förankrade exemplar20, 21. Beräkna styrkan design för förankrade FRP med en spike ankare med följande ekvation:
       Pd = Pdb, d + Panc, d (1)
  4. För flera ankare, fastställa anchor effektivitet och bidrag som en funktion av arrangemanget av ankare (antal plies och rader, förankra avstånd). Vänligen testa önskad arrangemanget för att bedöma minskningen av effektivitet på grund av flera ankare och uttrycka design styrkan av det förankrade gemensamt (Pd) enligt följande:
      Pd = Pdb, d + y'nPanc, d (2)
    Få koefficienten y' från tester med varje specifika arrangemang av projektet, med tanke på antalet spike ankare, liksom referenser20,23. Som ett alternativ till testning, överväga effektiviteten y' som föreslagits i de metoder som rapporterats från sådana tester i dessa samma publikationer20,23.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Testerna genomfördes på isolerade kontakter att utvärdera effektiviteten i metoden utslätande. Dessutom jämfördes två metoder för impregnering och införande av kontakterna. Den våta metoden inblandade impregnering ankare omedelbart före införande, som i protokollet presenteras. Den härdade (eller före impregnerade) metoden bestod av impregnering av regionen inbäddade av ankare i förväg, minst 24 h innan införande.

I tester som utförts efter den föreslagna metoden, uppnåddes en genomsnittlig ökning på 27 MPa jämfört med icke-utjämnade exemplar av samma ingjutning längd och hål diameter. Notera är skillnaden i form av standardavvikelsen, som bara var 10,9 MPa för utjämnade exemplar efter metoden, medan den för en identisk konfiguration och icke-utjämnade exemplar var 88,2 MPa. Det bör noteras att den tänjbara styrkan av testade kolfiber linor inte uppnåddes i någon test, som alla ankare uppvisade förtida fel på grund av att i skjuvning.

Skillnaden mellan de två metoderna för impregnering och installationen var inte viktigt när det gäller den ultimata belastningen, men det var betydande när det gäller scatter. Detta har varit relaterade till den relativa lätthet av kvalitetskontroll, som är avgörande för spike ankare. Det bör noteras att hanteringen av FRP ankare kräver skickliga arbetstagare. Dock kvaliteten på impregnering är svåra att kontrollera i metoden härdade, rekommenderas inte denna metod. Före impregnerade kontakter hade högre standardavvikelser när ingjutning längd var tillräckliga för att förhindra vidhäftande misslyckande (100 och 125 mm ingjutning längder, hemb). Resultat från våt och härdade ankare med jämnas hål visas i figur 4.

Bärförmåga beräknas enligt ekvationerna presenteras passar tillgängliga data i utdragbar och skjuvning. Vill du veta mer om denna design modellering och testresultaten, se tidigare verk av författare7,14.

När bärförmågan av isolerade spike ankare har tagits upp, är det avgörande att utvärdera bidraget till den totala styrkan av externt bundna förstärkningar. Befintliga data för förankrade FRP lederna i enkla situationer med spike ankare (dvs, singel eller dubbel skjuvprov på konkreta exemplar) är ganska begränsade. De föreslagna stegen för design med FRP ankare fanns för att passa acceptabelt väl till den befintliga databasen inklusive tester av olika författare5,19,20,21,22 .

Figure 1
Figur 1 : Konfiguration och pluggen vinklar av FRP spike ankare. Pluggen vinkeln, tillsammans med längden på ingjutning, spelar en viktig roll i stress koncentration i spike ankare. Den fläk vinkeln måste anpassas till bredden på den yttre förstärkningen. (en) typiska FRP spike ankare. (b) variabler för design (fläkt vinkel, pluggen vinkel, ingjutning längd och fläkt längd) sammanfattas. Parametrarna d0 och den är den nominella diametern av ankra och håldiametern, respektive. Denna siffra har ändrats från Villanueva Llauradó et al. 201714. Klicka här för att se en större version av denna siffra. 

Figure 2
Figur 2 : Anpassad borrspets. Generera anpassade borr med önskad radie. Diamant bits kan vara val för hållbarhet skäl. Föreslagna verktyget (en) har åtta fräsar. Utslätande processen avslutas när verktyget runda platta av verktyget vidrör ytan av substratet. Den resulterande profilen av hålet visas i (b). Klicka här för att se en större version av denna siffra. 

Figure 3
Figur 3: anslutning mellan spike ankare och yttre förstärkning. De huvudsakliga steg som ingår i installation och anslutning mellan den yttre förstärkningen och spike ankaret avbildas här. (en) först ply (eller layer) av FRP förstärkning tillämpas på underlaget med harts. (b) införande av ankare pluggen i hålet. (c) gratis längden på ankaret är drevs ut och limmade på förstärkningen med harts. (d) efter varje steg i tillämpningen av harts, hålrum måste tas bort med en bubble roller. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4 : Påverkan av metoden införande på scatter resultatens. Resultat av tester som utförs av författarna (medelvärden och felstaplar som representerar ett centrala 95%-intervall). Det finns en nästan linjär ökning av ankare kapacitet med ingjutning längd. Detta visas tillsammans med påverkan av installationsmetoden i scatteren av resultat. De vågräta och lodräta axlarna representerar, respektive ingjutning längd (hemb) och förhållandet mellan den faktiska prestandan av ankare (Pen) och sin draghållfasthet (Pu). Klicka här för att se en större version av denna siffra. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

En steg för steg-protokollet för installation och design av FRP spike ankare presenteras. Till bäst av författarnas kunskap, har inga detaljerade protokoll på spike ankare utvecklats angående effekten av installationsparametrar och processen på ankare kapacitet.

Den föreslagna utslätande borren är fördelaktigt i utförandet av spike ankare, genom att minska stress koncentrationen, och har visat sin effektivitet i att minska scatteren av de tester som utförs på isolerade ankare. Detta är relaterat till förbättring i kvalitetskontroll av installationen. Dessutom låg scatteren av ankare utförs följande föreslagna installation protokollet möjliggör en minskning av standardavvikelsen, vilket bidrar till en tillförlitlig design.

När det gäller resultaten presenteras, finns det inga signifikanta skillnader mellan pre impregnerade och våt installation när det gäller den ultimata belastningen. För föreslagna protokollet rekommenderas det dock att ankare dymlingar impregneras omedelbart före införande, för att garantera ordentlig impregnering av regionen bockning. Dessutom förhindrar detta spröda misslyckande på grund av härdad harts i regionen bockning. Om före impregnerade installation är anställd, måste då det garanteras att den härdade delen är kortare än den raka ben av ankare pluggen. Ordentlig impregnering av regionen böjning efter inläggning är svårt att uppnå för provningsvillkor. Det bör dock noteras att detta problem reduceras när regionen splay i kontakten fläktas ut.

Den största nackdelen är associerad med den anpassade borren är att det har utformats med en radie av 20 mm, vilket resulterar i en 25 mm inre bockningsradie för 10 mm diameter förankringar i 20 mm diameter hål. Jämfört med en större inre böjradie, finns det lägre connector effektivitet. Det rekommenderas att, om det krävs hög böj hållfasthet, att borrkronan utformas med en icke-konstant radie kunna minimera stress koncentration (med hjälp av maximera den inre bockningsradie).

Det föreslagna design förfarandet omfattar alla åtgärder som krävs för en komplett design av förankrade externt bundna FRP förstärkningar. Bidraget av ankare måste alltid övervägas när det gäller ett tillägg till bindningsstyrkan. Det bör noteras att tester på isolerade ankare måste utföras på prover med designade geometri (hål och ankare diameter, ingjutning längd och böjningsradie, i synnerhet) för ankare. Sedan kan bidraget av ankare beräknas som ett tillägg till bond styrkan av FRP förstärkning. Hittills har är de viktigaste begränsningarna för design det största bidraget från ankare och det optimala arrangemanget av flera ankare. Författarna vill indikera att, enligt de tillgängliga databaserna, spike ankare ensam kan bära kan så mycket belastning som den vidhäftande mekanismen ensam, vilket skulle betyda att den totala styrkan av förankrade lederna förväntas vara två gånger att unanchored limmade fogar. Dock antas inte detta värde tryggt som ett design värde med tanke på det begränsade antalet befintliga data.

Presenterade protokollet för installation och design ska vara en grund för den framtida utvecklingen i fältet förankring av externt bundna FRP förstärkningar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Författarna vill uttrycka sin tacksamhet till Sika SAU för deras stöd och särskilt för sin leverans av material för ankare och förstärkningar. Betazul är särskilt erkänt för deras hjälp med anpassade borrkronan och med utarbetandet av videon.

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

Ingenjörsvetenskap fråga 134 strukturella eftermontering glasfiberarmerad polymerer anchorage installationsmetod borr förankra kapacitet
Installationsmetod att förbättra kvalitetskontrollen för Fiber förstärkt Polymer Spike ankare
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