English
Język Polski
Badanie nośności ogniowej belek betonowych zbrojonych prętami BFRP i HFRP
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2024.149858Abstrakt
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.Bibliografia
[1] A. Nanni and A. Prota, “Case studies on strengthening of concrete and masonry structures”, Alternativas, vol. 17, no. 3, pp. 198-206, 2017, doi: 10.23878/alternativas.v17i3.228.
[2] A. Gupta and V. Singhal, “Strengthening of confined masonry structures for in-plane loads: a review”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 936, art. no. 012031, 2020, doi: 10.1088/1757-899X/936/1/012031.
[3] G. Nkurunziza, A. Debaiky, P. Cousin, and B. Benmokrane, “Durability of GFRP bars: a critical review of the literature”, Progress in Structural Engineering and Materials, vol. 7, no. 4, pp. 194-209, 2005, doi: 10.1002/pse.205.
[4] M.L. Porter and B.A. Barnes, “Accelerated durability of FRP reinforcement for concrete structures”, in 1st International Conference on Durability of Fiber Reinforced Polymer for Construction, no. 1. 1998, pp. 191-202.
[5] S. Yehia and G. Kashwani, “Performance of structures exposed to extreme high temperature - an overview”, Open Journal of Civil Engineering, vol. 3, no. 3, pp. 154-161, 2013, doi: 10.4236/ojce.2013.33018.
[6] G.A. Kashwani and A.K. Al-Tamimi, “Evaluation of FRP bars performance under high temperature”, Physics Procedia, vol. 55, pp. 296-300, 2014, doi: 10.1016/j.phpro.2014.07.043.
[7] A. Garbacz, W.A. Radomski, and P. Mossakowski, “Alternatywne zbrojenie betonu kompozytami FRP - Zagadnienie kompatybilności“ (Alternative reinforcement of concrete using FRP composites - compatibility issues), Mosty, no. 73, pp. 42-45, 2015 (in Polish).
[8] R.V. Balendran, T.M. Rana, T. Maqsood, and W.C. Tang, “Application of FRP bars as reinforcement in civil engineering structures”, Structural Survey, no. 20, no. 2, pp. 62-72, 2002, doi: 10.1108/02630800210433837.
[9] K. Ogrodowska, K. Łuszcz, and A. Garbacz, “Nanomodification, hybridization and temperature impact on shear strength of basalt fiber-reinforced polymer bars”, Polymers, vol. 13, no. 16, pp. 1-12, 2021, doi: 10.3390/polym13162585.
[10] A. Urbański, “Compressive strength of modified FRP hybrid bars”, Materials, vol. 13, no. 8, pp. 1-17, 2020, doi: 10.3390/MA13081898.
[11] K. Protchenko, F. Zayoud, and M. Urbański, “Shear strength testing of basalt-,hybrid-, and nano-hybrid fibre-reinforced polymer bars”, Archives of Civil Engineering, vol. 67, no. 2, pp. 323-336, 2021, doi: 10.24425/ace.2021.137171.
[12] K. Ogrodowska, K. Łuszcz, and A. Garbacz, “The effect of temperature on the mechanical properties of hybrid FRP bars applicable for the reinforcing of concrete structures”, MATEC Web of Conferences, vol. 322, pp. 1-8, 2020, doi: 10.1051/matecconf/202032201029.
[13] K. Protchenko, E. Szmigiera, M. Urbański, A. Garbacz, P. L. Narloch, and P. Lesniak, “State-of-the-art on fire resistance aspects of FRP reinforcing bar”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 661, pp. 1-8, 2019, doi: 10.1088/1757-899X/661/1/012081.
[14] A. Garbacz, E. Szmigiera, K. Protchenko, and M. Urbański, “On mechanical characteristics of HFRP bars with various types of hybridization”, in International Congress on Polymers in Concrete (ICPIC 2018): Polymers for Resilient and Sustainable Concrete Infrastructure. Springer, 2018, pp. 653-658, doi: 10.1007/978-3-319-78175-4_83.
[15] T. Jesionowski and R. Pilawka, „Kompozyty epoksydowe z krzemionką”, Kompozyty, no. 9, pp. 112-116, 2012.
[16] A.M. Hine, M.R. Huehn, K.L. Thunhorst, and P. Sedgwick, Nanosilica concentration effect on epoxy resins and filament-wound composite overwrapped pressure vessels. Diamond Bar, CA, USA: Society for the Advancement of Material and Process Engineering, 2011.
[17] C. Chen, R.S. Justice, D.W. Schaefer, and J.W. Baur, “Highly dispersed nanosilica-epoxy resins with enhanced mechanical properties”, Polymer, vol. 49, no. 17 pp. 3805-3815, 2008, doi: 10.1016/j.polymer.2008.06.023.
[18] B. S. Keerthi Gowda, K. Naresh, S. Ilangovan, M. R. Sanjay, and S. Siengchin, “Effect of fiber volume fraction on mechanical and fire resistance properties of basalt/polyester and pineapple/polyester composites”, Journal of Natural Fibers, vol. 19, no. 13, pp. 6074-6088, 2022, doi: 10.1080/15440478.2021.1904479.
[19] E. Nigro, G. Cefarelli, A. Bilotta, G. Manfredi, and E. Cosenza, “Fire resistance of concrete slabs reinforced with FRP bars. Part I: Experimental investigations on the mechanical behavior”, Composites Part B: Engineering, vol. 42, no. 6, pp. 1739-1750, 2011, doi: 10.1016/j.compositesb.2011.02.025.
[20] V. Kodur, S. Venkatachari, P. Bhatt, V.A. Matsagar, and S.B. Singh, “Fire resistance evaluation of concrete beams and slabs incorporating natural fiber-reinforced polymers”, Polymers, vol. 15, no. 3, art. no. 755, 2023, doi: 10.3390/polym15030755.
[21] M.M. Rafi and A. Nadjai, “Behavior of hybrid (steel-CFRP) and CFRP bar-reinforced concrete beams in fire”, Journal of Composite Materials, vol. 45, no. 15, pp. 1573-1584, 2011, doi: 10.1177/0021998310385022.
[22] K. Protchenko and M. Urbański, “Full-scale fire resistance testing of concrete beams reinforced with various FRP reinforcement”, Archives of Civil Engineering, vol. 66, no. 4, pp. 119-136, 2020, doi: 10.24425/ace.2020.135212.
[23] ISO 834-1 Fire Resistance Tests - Elements of Buildings Construction, Part-1 General Requirements. Geneva, Switzerland: International Organization for Standardization, 1999.
[24] PN-EN 12390-3:2019-07 Badania betonu. Część 3: Wytrzymałość na ściskanie próbek do badań (Testing Hardened Concrete Part 3: Compressive Strength of Test Specimens). PKN, 2019 (in Polish).
[25] E. Szmigiera, K. Protchenko, M. Urbański, and A. Garbacz, “Mechanical properties of hybrid FRP bars and nano-hybrid FRP bars”, Archives of Civil Engineering, vol. 65, no. 1, pp. 97-110, 2019, doi: 10.2478/ace-2019-0007.
[26] K. Protchenko and E. Szmigiera, “Post-fire characteristics of concrete beams reinforced with hybrid FRP bars”, Materials, vol. 13, no. 5, pp. 1-15, 2020, doi: 10.3390/ma13051248.
[27] M. Urbański and K. Protchenko, “Compression behaviour of BFRP bars”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 3, pp. 257-271, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.141884.
[28] R. Kowalski, M. Głowacki, and M. Abramowicz, “Premature destruction of two-span RC beams exposed to high temperature caused by a redistribution of shear forces”, Journal of Civil Engineering and Management, vol. 23, no. 4, pp. 431-439, 2017, doi: 10.3846/13923730.2016.1144645.
[29] R. Kowalski, M. Głowacki, and J. Wróblewska, “Thermal bowing of reinforced concrete elements exposed to non-uniform heating”, Archives of Civil Engineering, vol. 64, no. 4, pp. 247-264, 2018, doi: 10.2478/ace- 2018-0055.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
