RU178353U1 - Испытательный образец для определения деформативности при сдвиге клеевого соединения армированного углеродными волокнами композитного материала с железобетоном - Google Patents
Испытательный образец для определения деформативности при сдвиге клеевого соединения армированного углеродными волокнами композитного материала с железобетоном Download PDFInfo
- Publication number
- RU178353U1 RU178353U1 RU2017143946U RU2017143946U RU178353U1 RU 178353 U1 RU178353 U1 RU 178353U1 RU 2017143946 U RU2017143946 U RU 2017143946U RU 2017143946 U RU2017143946 U RU 2017143946U RU 178353 U1 RU178353 U1 RU 178353U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite material
- reinforced concrete
- glued
- reinforced
- definition
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 17
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 title abstract description 18
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 title abstract description 18
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title abstract description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 claims abstract description 46
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 claims description 8
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области исследования деформативных свойств клеевого соединения элемента внешнего армирования с поверхностью усиливаемого железобетонного элемента, в частности при использовании в качестве внешнего армирования композитного материала, армированного углеродными волокнами. Испытательный образец содержит железобетонную конструкцию с приклеенным армированным углеродными волокнами композитным материалом, к поверхности которого приклеено несколько рядов тензометрических датчиков. Образец представляет собой изгибаемую конструкцию, состоящую из двух блоков, имеющую дополнительные ряды тензометрических датчиков, приклеенных на поверхность бетона со стороны композитного материала симметрично с рядами тензометрических датчиков, приклеенных на поверхность композитного материала. Технический результат: повышение точности получаемых значений деформаций клеевого соединения при сдвиге за счет возможности учета разницы деформаций композитного материала и поверхности железобетона. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области исследования деформативных свойств клеевого соединения элемента внешнего армирования с поверхностью усиливаемого железобетонного элемента, в частности при использовании в качестве внешнего армирования композитного материала, армированного углеродными волокнами.
Известен образец для испытания композитных материалов на сдвиг (патент СССР на изобретение №1835064, дата публикации 15.08.1993 г.) в виде бруска с расположенными на двух его противоположных гранях двумя V-образными прорезями, угол при вершине которых равен 90, а стенки симметричны относительно плоскости поперечного сечения серединной части. Дополнительно на двух других противоположных гранях образца выполнены симметрично указанной плоскости поперечного сечения две одинаковые прорези, угол при вершине каждой из которых лежит в пределах 60<а<120.
Недостатки известного образца заключаются в ограниченности размеров и формы испытываемого элемента материала, громоздкости и высоких трудозатрат при монтаже, невозможности проведения экспериментальных исследований на сдвиг двух различных материалов.
Наиболее близким к полезной модели техническим решением, принятым за прототип, является опытный образец для испытания на сдвиг (Бадалова Е.Н. Экспериментальные исследования изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных приклеиванием углепластиковых пластин / E.Н. Бадалова // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Прикладные науки. - 2009. - №12. - С. 46-47.), представляющий собой железобетонную конструкцию, работающую на растяжение. Железобетонный блок с приклеенным к его поверхности армированным углеродными волокнами композитным материалом расположен на металлическом стенде с установленным на нем в горизонтальном положении гидравлическим домкратом, при этом свободный конец армированного углеродными волокнами композитного материала неподвижно закреплен на стенде посредством двух металлических пластин, соединенных между собой болтами. Шток поршня гидравлического домкрата упирается в торец железобетонного блока со стороны свободного конца армированного углеродными волокнами композитного материала. Блок располагается на стенде на нескольких металлических цилиндрических катках. Стенд снабжен несколькими П-образными металлическими рамками. На поверхность армированного углеродными волокнами композитного материала приклеено несколько рядов тензометрических датчиков.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: железобетонная конструкция с приклеенным к ней армированным углеродными волокнами композитным материалом, к поверхности армированного углеродными волокнами композитного материала приклеено несколько рядов тензометрических датчиков.
Недостатки известного прототипа заключаются в отсутствии возможности нагружения гравитационной нагрузкой, сложном визуальном наблюдении за процессами деформирования и разрушения клеевого соединения, низкой точности определения параметров деформирования клеевого соединения вследствие отсутствия возможности исследования напряженно-деформированного состояния поверхности железобетона в виду искажения параметров деформирования клеевого соединения вследствие отсутствия напряженного состояния чистого сдвига, т.к. железобетонный блок прототипа при данной расчетной схеме работает на кручение.
Задача, на решение которой направлен предлагаемый испытательный образец, заключается в повышении точности получаемых значений деформаций клеевого соединения при сдвиге за счет возможности учета разницы деформаций композитного материала и поверхности железобетона.
Это достигается тем, что испытательный образец для определения деформативности при сдвиге клеевого соединения армированного углеродными волокнами композитного материала с железобетоном включает в себя железобетонную конструкцию с приклеенным армированным углеродными волокнами композитным материалом, к поверхности которого приклеено несколько рядов тензометрических датчиков и имеет ряд отличий. В предложенном решении образец представляет собой изгибаемую железобетонную конструкцию, состоящую из двух железобетонных блоков. Имеет дополнительные ряды тензометрических датчиков, приклеенных на поверхность бетона со стороны композитного материала симметрично с рядами тензометрических датчиков, приклеенных на поверхность композитного материала.
Заявителем не обнаружены источники информации, содержащие одинаковую совокупность существенных признаков, указанных в формуле полезной модели, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию полезной модели "новизна".
Полезная модель иллюстрируется чертежом. Испытательный образец представляет собой изгибаемую железобетонную конструкцию высотой Н и длиной L, состоящую из двух железобетонных блоков 1 и 2, опирающихся на шарнирно-неподвижную опору 3 и шарнирно-подвижную опору 4, соответственно. Железобетонные блоки выполнены из бетона класса по прочности не ниже В15 и конструктивно армированы продольной и поперечной арматурой, например класса А240 либо А400. Железобетонные блоки соединены между собой шарнирно, например с помощью металлического шарнира 5. К нижней поверхности железобетонных блоков приклеен армированный углеродными волокнами композитный материал 6 клеевым составом 7, например эпоксидной смолой. На железобетонный блок 1 композитный материал 6 наклеивается с длиной приклеивания L1, на другой железобетонный блок 2-е длиной приклеивания L2 так, чтобы L1≥1.2L2. Со стороны с длиной приклеивания L2 клеевое соединение начинается на расстоянии х от торца блока 2 так, что х≥0.5Н. На противоположном от опор торце железобетонных блока 2 закреплен измеритель деформаций 8, например индикатор часового типа, так, чтобы ось измерителя совпадала с нижней гранью железобетонного блока 1. На композитном материале 6 закреплен идентичный измеритель деформаций 8. На поверхность композитного материала 6 приклеен тензометрический датчик 9. На железобетонный блок 2 наклеено необходимое число i, например 3, поперечных рядов тензометрических датчиков 10. Каждый поперечный ряд тензометрических датчиков расположен на расстоянии x1, х2, …, xi от начала клеевого соединения соответственно. Количество поперечных рядов тензометрических датчиков 10 выбирается исходя из необходимой степени точности построения графика неравномерности относительных деформаций по длине приклеивания композитного материала 6. На каждый тензометрический датчик 10 наклеен фрагмент самоклеящейся ленты. На поверхность композитного материала 6 наклеено несколько рядов тензометрических датчиков 11, парно и симметрично с рядами тензометрических датчиков 10.
Изготавливается испытательный образец следующим образом. Основой образца являются два железобетонных блока 1 и 2 любых размеров, представляющих собой изгибаемую железобетонную конструкцию. Поверхности железобетонных блоков 1 и 2, на которые планируется приклеивание композитного материала необходимо зачистить и обезжирить. Железобетонные блоки 1 и 2 соединяются в верхней зоне с помощью шарнира 5 так, чтобы центр шарнира 5 совпадал с осью верхней продольной арматуры железобетонных блоков 1 и 2. На поверхность железобетонных блоков 1 и 2 в установленных местах приклеиваются ряды тензометрических датчиков 10 по заранее установленной схеме, зависящей от методики исследования. Количество продольных рядов тензометрических датчиков 10 и 11 рекомендуется принимать четным, а их расположение симметричным относительно продольной оси изгибаемой конструкции с целью контроля разницы измеренных деформаций, ведущей к нарушению перпендикулярности плоскости изгиба горизонтали. После этого сверху на датчики приклеиваются небольшие фрагменты самоклеящейся ленты. Контуры фрагментов ленты должны совпадать с контуром тензометрического датчика. После этого по меткам наносим клеевой состав и помещаем на него армирующие углеродные волокна, либо заранее приготовленный слой композитного материала. Разница длин приклеивания L1 и L2 гарантирует то, что клеевое соединение 7 будет разрушаться со стороны длины приклеивания L2, т.е. на железобетонном блоке 2. На поверхность композитного материала 6 необходимо приклеить ряды тензометрических датчиков 11 в тех же местах, где расположены ряды тензометрических датчиков 10. Дополнительно нужно приклеить на поверхность композитного материала 6 тензометрический датчик 9. В установленных местах необходимо закрепить измерители деформаций 8. Испытательный образец необходимо разместить на опорах 3 и 4, в установленных местах поставить распределительные пластины равных размеров под сосредоточенные нагрузки во избежание смятия бетона.
Нагружение испытательного образца ведется двумя равными сосредоточенными силами Р, расположенными на расстоянии Lp друг от друга, перпендикулярно продольной оси железобетонных блоков 1 и 2, опирающихся на опоры 3 и 4. Таким образом, расчетная схема образца соответствует изгибаемой конструкции. Расстояние Lp принимается равным сумме длины распределительной пластины и расстояния между противоположными от опор торцами железобетонных блоков 1 и 2. Сосредоточенные силы Р прилагаются симметрично относительно шарнира 5. Нагружение ведется ступенями с выдержкой не менее 10 минут на каждой ступени. Нижние волокна изгибаемой конструкции испытывают растяжение вследствие возникновения изгибающего момента в поперечном сечении изгибаемой конструкции. Растягивающие усилия на поверхности композитного материала 6, передающиеся через клеевое соединение 7 на поверхность железобетона определяются с помощью стандартных формул строительной механики, исходя из расчетного пролета образца Lo. Тензометрические датчики 10 регистрируют деформации поверхности железобетонного блока 2. Тензометрические датчики 11 регистрируют деформации композитного материала. Расположение рядов тензометрических датчиков на поверхности железобетона и на поверхности композитного материала с соблюдением симметрии позволяет отслеживать разницу относительных деформаций, свидетельствующих о сдвиговых деформациях клеевого соединения в условиях чистого сдвига, что дает более точные значения параметров сдвига клеевого соединения. Устранение связи между тензометрическими датчиками, приклеенными на поверхность железобетона, и армированным углеродными волокнами композитным материалом достигается путем установки на приклеенные к железобетону тензометрические датчики защитного покрытия в виде фрагментов самоклеящейся ленты. Один из измерителей деформаций 8 регистрирует абсолютные деформации зазора между железобетонными блоками 1 и 2. Другой измеритель деформаций 8 регистрирует абсолютные деформации композитного материала на участке между железобетонными блоками 1 и 2. Анализируя разницу показаний измерителей деформаций 8, возможно зафиксировать точку появления сдвиговых деформаций между поверхностью железобетона и композитным материалом. Тензометрический датчик 9 регистрирует относительные деформации композитного материала на участке между железобетонными блоками 1 и 2 и предназначен для определения нормальных напряжений в композитном материале с целью недопущения его разрушения вследствие разрыва. Нормальные напряжения в композитном материале определяются путем умножения относительных деформаций, полученных от тензометрического датчика 9 на модуль упругости композитного материала.
Использование предложенной полезной модели позволит получить решение с возможностью отслеживания разницы деформаций железобетонного блока и композитного материала, приклеенного к его поверхности. Таким образом, предложенное решение позволит повысить точность определения параметров сдвига клеевого соединения. Помимо этого, изменение способа приложения внешней нагрузки к образцу позволяет отказаться от применения домкратов либо иных механизмов, и использовать гравитационную нагрузку, например вес сыпучих или твердых тел.
Claims (1)
- Испытательный образец для определения деформативности при сдвиге клеевого соединения армированного углеродными волокнами композитного материала с железобетоном, включающий в себя железобетонную конструкцию с приклеенным армированным углеродными волокнами композитным материалом, к поверхности которого приклеено несколько рядов тензометрических датчиков, отличающийся тем, что представляет собой изгибаемую конструкцию, состоящую из двух блоков, имеющую дополнительные ряды тензометрических датчиков, приклеенных на поверхность бетона со стороны композитного материала симметрично с рядами тензометрических датчиков, приклеенных на поверхность композитного материала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143946U RU178353U1 (ru) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | Испытательный образец для определения деформативности при сдвиге клеевого соединения армированного углеродными волокнами композитного материала с железобетоном |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143946U RU178353U1 (ru) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | Испытательный образец для определения деформативности при сдвиге клеевого соединения армированного углеродными волокнами композитного материала с железобетоном |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU178353U1 true RU178353U1 (ru) | 2018-03-30 |
Family
ID=61867798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017143946U RU178353U1 (ru) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | Испытательный образец для определения деформативности при сдвиге клеевого соединения армированного углеродными волокнами композитного материала с железобетоном |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU178353U1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110346223A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-18 | 中国商用飞机有限责任公司 | 一种弯剪耦合试验装置 |
| CN110514496A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-29 | 卡本科技集团股份有限公司 | 一种碳纤维网格加固混凝土梁端部的锚固试验方法 |
| CN111595700A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-28 | 鞍钢股份有限公司 | 一种低强度冷轧薄板材料的冲击试验方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1770970C (ru) * | 1990-12-26 | 1992-10-23 | Горловский филиал Донецкого политехнического института | Нагл дное пособие по строительным конструкци м |
| RU1793306C (ru) * | 1989-12-29 | 1993-02-07 | Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Образец дл испытани композитных материалов |
| RU2540460C1 (ru) * | 2013-07-09 | 2015-02-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ определения механических свойств хрупких материалов при растяжении |
| CN104458384A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 湖南工程学院 | 内嵌筋加固混凝土梁界面特性的测量试样及测量方法 |
-
2017
- 2017-12-14 RU RU2017143946U patent/RU178353U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1793306C (ru) * | 1989-12-29 | 1993-02-07 | Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Образец дл испытани композитных материалов |
| RU1770970C (ru) * | 1990-12-26 | 1992-10-23 | Горловский филиал Донецкого политехнического института | Нагл дное пособие по строительным конструкци м |
| RU2540460C1 (ru) * | 2013-07-09 | 2015-02-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ определения механических свойств хрупких материалов при растяжении |
| CN104458384A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 湖南工程学院 | 内嵌筋加固混凝土梁界面特性的测量试样及测量方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110346223A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-18 | 中国商用飞机有限责任公司 | 一种弯剪耦合试验装置 |
| CN110346223B (zh) * | 2019-07-03 | 2021-08-10 | 中国商用飞机有限责任公司 | 一种弯剪耦合试验装置 |
| CN110514496A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-29 | 卡本科技集团股份有限公司 | 一种碳纤维网格加固混凝土梁端部的锚固试验方法 |
| CN111595700A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-28 | 鞍钢股份有限公司 | 一种低强度冷轧薄板材料的冲击试验方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101923024B (zh) | 一种确定带裂钢筋混凝土梁弹性模量及抗弯刚度的方法 | |
| Ghafoori et al. | Flexural and interfacial behavior of metallic beams strengthened by prestressed bonded plates | |
| RU178353U1 (ru) | Испытательный образец для определения деформативности при сдвиге клеевого соединения армированного углеродными волокнами композитного материала с железобетоном | |
| Saidi et al. | Use of distributed optical fibre as a strain sensor in textile reinforced cementitious matrix composites | |
| Capozucca | On the strengthening of RC beams with near surface mounted GFRP rods | |
| CN112131641A (zh) | 轻质超高性能混凝土梁抗弯承载力确定方法 | |
| Capozucca et al. | Experimental static and dynamic response of RC beams damaged and strengthened with NSM GFRP rod | |
| Bonopera et al. | Feasibility study of prestress force prediction for concrete beams using second-order deflections | |
| Capozucca et al. | Vibration of RC beams with NSM CFRP with unbonded/notched circular rod damage | |
| Tang et al. | Structural and sensing performance of RC beams strengthened with prestressed near-surface mounted self-sensing basalt FRP bar | |
| Zhong et al. | New non-destructive dynamic tensile testing of prestressing fine-rolled screw-threaded steel bars | |
| CN102914470A (zh) | 一种用于混凝土试件梁刚度试验装置及其试验方法 | |
| Capozucca et al. | Damaged RC beams strengthened with NSM CFRP rectangular rods under vibration in different constrain conditions | |
| Capozucca et al. | NSM technique: Bond of CFRP rods and static/dynamic response of strengthened RC beams | |
| Koziński et al. | Experimental research and analysis of load capacity and deformability of slender high strength concrete columns in biaxial bending | |
| Poudel et al. | Flexural behavior of full-scale, carbon-fiber-reinforced polymer prestressed concrete beams | |
| RU152733U1 (ru) | Стенд для испытания железобетонных элементов на изгиб при статическом нагружении | |
| Mao et al. | An optical fiber sensor method for simultaneously monitoring corrosion and structural strain induced by loading | |
| Provines et al. | Strength and fatigue resistance of clustered shear stud connectors in composite steel girders | |
| Wang et al. | Research on destructive test of pretensioning prestressed concrete hollow slab in service | |
| Murison et al. | Monitoring bending moment distributions in large-scale laterally loaded piles using fibre Bragg gratings and vibrating wire strain gauges | |
| Matthys et al. | Experimental testing of post-tensioned concrete girders instrumented with optical fibre gratings | |
| Zhang et al. | Experimental study on long-term creep preference of flexural members strengthened with prestressed CFRP plate | |
| Chen et al. | Experimental Investigations on Web Crippling Failure Modes of Aluminum Hollow and Composite Tubes | |
| RU152647U1 (ru) | Стенд для испытания железобетонных элементов на динамический изгиб |