Details

Numerical analysis of concrete elements strengthened with carbon fiber reinforced polymers

by Lundqvist, Joakim, PhD

Abstract (Summary)
Idag finns det ett växande intresse för tillståndsbedömning och förstärkningsmetoder eftersom många betongkonstruktioner i vårt samhälle, som t.ex. broar och byggnader, blir allt äldre. Under sin livslängd kan en konstruktion vara utsatt för nedbrytningsangrepp eller ökade belastningar och mycket pengar kan sparas om konstruktionen kan repareras och/eller förstärkas istället för att bytas ut. Inom detta område har förstärkning med fiberkompositer blivit en allt mer accepterad och populär metod. Särskilt kolfiberkompositer används mycket. De ingående delarna i ett fiberförstärkningssystem är förstärkningsmaterialet, fiberkompositen, och limmet vilket vanligtvis är ett epoxilim. Det finns två typer av fiberförstärkningssystem: utanpåliggande och ytmonterad förstärkning (near surface mounted reinforcement; NSMR). En utanpåliggande fiberförstärkning utförs genom att limma fiberkompositen på betongytan. I NSMR-metoden sågas först ett spår upp i betongytan därefter fylls spåret med epoxi och avslutas med att en fiberstav trycks in i limmet. Den viktigaste uppgiften för ett fiberförstärkningssystem är dess förmåga att föra över laster från en svag konstruktionsdel till förstärkningsmaterialet. En mycket olycklig händelse för ett fiberförstärkt betongelement vore om det sker ett brott i limmet eller området kring limmet vilket gör att konstruktionen inte kan bära den last den är konstruerad för. Ett fiberförstärkt betongelement består av flera material: betong, stålarmering, lim och fiberkomposit. Detta gör att elementets uppträdande är mycket komplicerat och avancerade analysmetoder måste tillämpas för att undersöka det. Finita element (FE) metoden är ett bra val för sådana undersökningar. I FE-analyser finns det många faktorer att ta hänsyn till t.ex. typ av lösningsalgoritm, materialmodell, randvillkor, mm. Målet för denna avhandling är att tillföra kunskap om hur fiberförstärkta betongkonstruktioner beter sig och speciellt beteendet hos NSMR-förstärkta betongelement. Med hjälp av FE-metoden analyseras beteendet hos dels kolfiberförstärkta plattor, med och utan hål, dels metoder för att prova förankringsbeteendet för fiberförstärkningar nämligen balkböjningstest och förankringstest för NSMR. Resultaten visar att det är möjligt att kolfiberförstärka plattor med uppsågade hål och att kapaciteten blir högre än för plattor utan hål. Resultatet från FE-analyser överensstämmer väl med de experimentella resultaten. Balkböjningstesterna tyder på att den utanpåliggande förstärkningen har en effektiv förankringslängd och att NSMR har en förankringslängd som är längre än de prövade. FE-analyserna visade sig känsliga för vilka värden som valts på brottenergi, draghållfasthet och utseende på mjuknandekurva. Endast genom att kombinera resultaten från experimenten och FE-analysen kunde brottbeteendet hos NSMR-förankringstestet identifieras och förklaras. Brottmoden är ett kombinerat brott i både betongen och limmet. Brottlasten erhålls emellertid när en större spricka uppstår i slutet av den limmade längden.
Bibliographical Information:

Advisor:

School:Luleå tekniska universitet

School Location:Sweden

Source Type:Doctoral Dissertation

Keywords:

ISBN:

Date of Publication:01/01/2007

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.