is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara) Háskólinn í Reykjavík > Tækni- og verkfræðideild > MEd / MPM / MSc verkefni >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/16126

Titill: 
  • Titill er á ensku Bearing capacity, relaxation and finite element simulation for prestressed concrete beams reinforced with BFRP tendons
  • Þol á forspenntum steinsteyptum bitum bentum með basalttrefjastyrktum stöngum skoðað með smástykkjaaðferð og útreikningum auk athugunar á slöknun
Námsstig: 
  • Meistara
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    Fiber reinforced polymer (FRP) have over the past years become an interesting choice as a reinforcement for concrete structures and this is mainly so because of their good resistance to chemicals and weathering. Basalt fiber reinforced polymer (BFRP) is the latest FRP material considered as reinforcement for concrete and understanding of concrete behavior, reinforced with BFRP, is therefore partly unknown and still developing today. This dissertation focuses on increasing the understanding of BFRP as a reinforcing material for concrete. The main emphasis is on bearing capacity, failure modes and relaxation. Experimental results from three studies, considering prestressed BFRP reinforced concrete (RC) beams, were reviewed and compared with formulations, regarding shear capacity, from codes and guidelines. The experiments were also simulated in the finite element (FE) program ANSYS. Experimental work was then carried out to estimate the long term relaxation of BFRP tendons. This research produced several key findings: FE models created in ANSYS to simulate experimental tests gave an acceptable approach with experimental results regarding failure mode, failure force and stress distribution. Equations from JSCE-1997, BSI 8110, Model code 2010, ACI 440.1R-06, CAN/CSA-S806-02, Nehdi et al, Fib and CNR-DT 203, regarding shear capacity, were compared with experimental results for nine beams. Many of these equations provided a rather conservative approach while equations from Nehdi et al and CAN/CSA-S806-02 gave the best safe approach when compared with experimental results. Finally the long term relaxation of BFRP tendons was estimated, based on over 2000 hours of measurements on stretched tendons. The 50 years relaxation, for tendons loaded with 50% of ultimate tensile strength, was estimated to be 11%. The main conclusions drawn from this research were that: Further use of ANSYS to explore and provide understanding of the behavior of BFRP RC beams is recommended. More than 4-5‰ strain should not be allowed in BFRP longitudinal tension reinforcement to maintain bond behavior between concrete and reinforcement. When developing shear capacity equations for FRP RC, use of cubic root when considering rigidity of FRP longitudinal bars, concrete compression strength and the modification factors which account for different stiffness of FRP and steel is recommended. Most of the shear capacity equations reviewed from codes and guidelines for FRP RC are too conservative which can lead to inefficient design.

  • Trefjastyrkt plastefni (FRP) hafa þróast yfir í það að vera raunhæfur valkostur sem bending í steinsteypt mannvirki á síðustu árum en aðalástæðan fyrir þessu er gott efna og veðrunarþol FRP efnanna. Basalttrefjastyrkt plastefni (BFRP) eru nýjasta tegunding af FRP efnum sem farið er að nota í þessum tilgangi og þekking á hegðun steinsteypu bentri með þeim er því að hluta óþekkt og í stöðugri þróun. Þessi ritgerð stefnir á að auka skilning á BFRP sem bendingarefni fyrir steypu. Aðaláherslan er lögð á burðarþol, brotmyndir og slöknun. Rannsóknarniðurstöður úr þremur rannsóknum sem voru að skoða forspennta steinsteypubita benta með BFRP stöngum eru skoðaðar og bornar saman við skerþolsformúlur úr stöðlum og viðmiðunarreglum. Tilraunirnar voru einnig hermdar í burðarþolsforritinu ANSYS sem byggir á smástykkjaaðferðinni (FE). Langtímaslöknun fyrir BFRP stangir er síðan metin með tilraunavinnu. Þessi rannsókn gefur nokkrar lykil niðurstöður: FE líkön sem búinn voru til í ANSYS til að herma tilraunir gáfu ásættanlega nálgun við tilraunaniðurstöður m.t.t. brotmynda, brotkrafta og spennudreifinga. Jöfnur fyrir skerþol úr JSCE-1997, BSI 8110 Model code 2010, ACI 440.1R-06, CAN/CSA-S806-02, Nehdi et al, Fib og CNR-DT 203 voru bornar saman við tilraunaniðurstöður fyrir níu bita. Margar af þessum jöfnum gáfu nokkuð íhaldssama nálgun en jöfnur frá Nehdi et al og CAN/CSA-S806-02 gáfu hins vegar bestu öruggu nálgunina. Að lokum var langtímaslöknun BFRP stanga metin út frá yfir 2000 klst. mælingu á strekktum stögnum. Fyrir stangir spenntar upp með 50% af mesta togkrafti, þá var 50 ára slöknun áætluð sem 11%. Helstu ályktanir sem dregnar voru af þessari rannsókn eru: Mælt er með frekari notkun á ANSYS til að skoða og auka skilning á hegðun steinsteypu sem bent er með BFRP. Ekki ætti að leyfa meira en 4-5‰ streitu í BFRP togbendingu til að viðhalda bindingu milli steypu og bendingar. Við þróun á skerþolsjöfnum fyrir FRP benta steinsteypu þá er mælt með notkun á þriðju rótinni þegar verið er að skoða stífni FRP togbendingar, þrýstistyrk steinsteypu og stuðla sem taka tillit til mismunandi stífni FRP og stáls. Flestar skerþolsjöfnur sem skoðaðar voru í stöðlum og viðmiðunarreglum fyrir FRP benta steinsteypu eru of íhaldsamar sem getur leitt til óhagkvæmnar hönnunar.

Samþykkt: 
  • 8.8.2013
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/16126


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
Analyze_of_prestressed_BFRP_RC_beams.pdf4.88 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna