English
Język Polski
Analiza porównawcza prętów zbrojeniowych stalowych i BFRP w warunkach pożarowych
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2024.149869Abstrakt
Zbrojenie FRP zyskało znaczenie dzięki wysokiej wytrzymałości na rozciąganie, wysokiej trwałości i małego wpływu na środowisko. Wykazano ich przydatność jako zbrojenia wewnętrznego lub mocowanego z zastosowaniem systemów NSM (ang. Near Surface Mounted) w betonowych elementach zginanych, analizując również ich zachowanie w warunkach pożarowych. Niewiele jest natomiast opracowań dotyczących ściskania prętów i ściskanych elementów betonowych zawierających tego typu zbrojenie, zwłaszcza w warunkach podwyższonej temperatury. W artykule zaprezentowano wyniki uzupełniających badań w zakresie oceny odporności ogniowej słupa ze zbrojeniem głównym BFRP (ang. Basalt Fibre Reinforced Polymer), na podstawie przedstawionych wcześniej analiz numerycznych. Przeprowadzono analizę porównawczą pod kątem temperatury, odkształceń i naprężeń słupa ze zbrojeniem głównym stalowym lub BFRP w badaniach odporności ogniowej. Symulacje numeryczne odporności ogniowej wybranych elementów mają odzwierciedlenie w przeprowadzonych wcześniej badaniach. Wyniki badań materiałowych (np. dynamiczna analiza mechaniczna DMA – ang. Dynamic Mechanical Analysis, analiza termograwimetryczna TGA – ang. Thermogravimetric Analysis, testy mechaniczne ściskania/rozciągania w temperaturze pokojowej i w wysokich temperaturach) na prętach BFRP zostały omówione we wcześniejszych pracach autorów. W pierwszej kolejności przeprowadzono analizę porównawczą dla relacji naprężenie-odkształcenie trzech materiałów (BFRP, stal i beton) dla różnych zakresów temperatur. Wyniki wcześniejszych własnych badań wykorzystano do ustalenia wytrzymałości na ściskanie w temperaturze pokojowej i podwyższonej oraz wytrzymałości na rozciąganie prętów BFRP w temperaturze pokojowej.Bibliografia
[1] L.C. Bank, Composites for construction: structural design with FRP materials. Hoboken: John Wiley & Sons Inc., 2006.
[2] C. Burgoyne, et al., Technical report: FRP (Fibre Reinforced Polymer) reinforcement in RC structures. Lausanne: fédération internationale du béton (fib), 2007.
[3] P. Thiyagarajan, V. Pavalan, and R. Sivagamasundari, “Mechanical characterization of basalt fibre reinforced polymer bars for reinforced concrete structures”, International Journal of Applied Engineering Research, vol. 13, no. 8, pp. 5858-5862, 2018.
[4] K. Pareek and P. Saha, “Basalt fiber and its composites: an overview”, in Proceedings of National Conference on Advances in Structural Technologies (CoAST-2019). Silchar: National Institute of Technology, 2019.
[5] M.Z. Naser, R.A. Hawileh, and J.A. Abdailla, “Fiber-reinforced polymer composites in strengthening reinforced concrete structures: A critical review”, Enginereeing Structures, vol. 198, art. no. 109542, 2019, doi: 10.1016/j.engstruct.2019.109542.
[6] B. Elgabbas, F. Ahmed, and E. Benmokrane, “Basalt FRP reinforcing bars for concrete structures”, in Proceedings of 4th Asia-Pacific Conference on FRP in Structures APFIS 2013. Melbourne: International Institute for FRP in Construction, 2013.
[7] D. Lau, Q. Qiu, A. Zhou, and C.L. Chow, “Long term performance and fire safety aspect of FRP composites used in building structures”, Construction and Building Materials, vol. 126, pp. 573-585, 2016, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.09.031.
[8] C. Maraveas, K. Miamis, and A.A. Vrakas, “Fiber-reinforced polymer-strengthened/reinforced concrete structures exposed to fire: A review”, Structar Engineering International, vol. 22, no. 4, pp. 500-513, 2012, doi: 10.2749/101686612X13363929517613.
[9] J.P. Firmo, J.R. Correia, and L.A. Bisby, “Fire behaviour of FRP-strengthened reinforced concrete structural elements: A state-of-the-art review”, Composites Part B: Engineering, vol. 80, pp. 198-216, 2015, doi: 10.1016/j.compositesb.2015.05.045.
[10] M.Z. Naser, R.A. Hawileh, and J.A. Abdalla, “Fiber-reinforced polymer composites in strengthening reinforced concrete structures: A critical review”, Engineering Structures, vol. 198, art. no. 109542, 2019, doi: 10.1016/j.engstruct.2019.109542.
[11] N.C. Keong, M.A.A. Kadir, N. Zuhan, M.N.M.A. Mastor, and M.N.A. Alel, ”Fire resistance of FRP strengthening concrete beams at elevated temperature using ABAQUS”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 2, pp. 105-123, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.140632.
[12] M. Wydra, P. Turkowski, P. Dolny, et al., “Basalt Fibre Reinforced Polymer bars as main reinforcement of axially compressed concrete column – experimental and numerical considerations of fire resistance”, Fire Safety Journal, vol. 140, art. no. 103898, 2023, doi: 10.1016/j.firesaf.2023.103898.
[13] S. Seręga, “Effect of transverse reinforcement spacing on fire resistance of high strength concrete columns”, Fire Safety Journal, vol. 71, pp. 150-161, 2015, doi: 10.1016/j.firesaf.2014.11.017.
[14] M. Wydra, P. Dolny, G. Sadowski, N. Grochowska, P. Turkowski, and J. Fangrat, “Analysis of thermal and mechanical parameters of the BFRP bars”, Materials Proceedings, vol. 13, no. 1, pp. 1-9, 2023, doi: 10.3390/materproc2023013024.
[15] EN 1992-1-2:2004: Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1-2: General rules – Structural fire design.
[16] EN 1992-1-1:2008 Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1-1 General rules and rules for buildings.
[17] A.A. Hamze, R. Al-Taher, A. Taji, D. Yazbak, and F. Abed, “Developing interaction diagram for BFRP-RC short columns using FEA”, in 2019 8th International Conference on Modeling Simulation and Applied Optimization (ICMSAO). Bahrain: IEEE, 2019.
[18] F. Aydin, “Experimental investigation of thermal expansion and concrete strength effects on FRP bars behavior embedded in concrete”, Construction and Building Materials, vol. 163, pp. 1-8, 2018, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.12.101.
[19] W.I. Alnahhal, M. Chiewanichakorn, A.J. Aref, and S. Alampalli, “Temporal thermal behavior and damage simulations of FRP deck”, Journal of Bridge Engineering, vol. 11, no. 4, pp. 452-464, 2006, doi: 10.1061/(ASCE)1084-0702(2006)11%3A4(452).
[20] I.D.G.A. Subagia, I.K.G. Sugita, I.K.G. Wirawan, N.M. Dwidiani, and A.H. Yuwono, “Thermal conductivity of carbon/basal fiber reinforced epoxy hybrid composites”, International Journal of Technology, vol. 8, no. 8, pp. 1498-1506, 2017, doi: 10.14716/ijtech.v8i8.701.
[21] I.S. Abbood, S.A. Odaa, K.F. Hasan, and M.A. Jasim, “Properties evaluation of fiber reinforced polymers and their constituent materials used in structures – A review”, MaterialsToday Proceedings, vol. 43, no. 2, pp. 1003-1008, 2021, doi: 10.1016/j.matpr.2020.07.636.
[22] E.P. Najafabadi, A.V. Oskouei, M.H. Khaneghahi, P. Shoaei, and T. Ozbakkaloglu, “The tensile performance of FRP bars embedded in concrete under elevated temperatures”, Construction and Building Materials, vol. 211, pp. 1138-1152, 2019, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.03.239.
[23] EN 1363-1:2020 Fire resistance tests – Part 1: General requirements. 2020.
[24] E. Barreira, R.M.S.F. Almeida, and M.L. Simões, “Emissivity of building materials for infrared measurements”, Sensors, vol. 21, no. 6, pp. 1-13, 2021, doi: 10.3390/s21061961.
[25] E. Mandanici, P. Conte, and V.A. Girelli, “Integration of aerial thermal imagery, LiDAR data and ground surveys for surface temperature mapping in urban environments”, Remote Sensors, vol. 8, no. 10, 2016, doi: 10.3390/rs8100880.
[26] “Surface emissivity why this matters”, MPA The Concrete Centre. [Online]. Available: https://www.concrete centre.com/Performance-Sustainability/Thermal-Mass/Surface-emissivity-why-this-matters.aspx
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
