Experimental study of joints in FRP

Abstract

Experiments were carried out on both bolted and bonded joints in profiles made of fiber reinforced polymers (FRP). Hence, no robust standard or design guidance has yet been approved and published, the aim and scope of this project, is to compare analytical calculation methods from both manufacturer of the profiles, and Eurocodes proposal of design guide in FRP to experimental results.Consequently, bolted joints are more common for now, more emphasis was placed on them. Joints were designed and tested, and their failure modes and load-bearing capacity analyzed in a detailed manner, along with progressive damage analysis with finite element modeling.Analytical estimations did reflect the test results quite well, even though the shear strength of the profiles provided by manufacturer of the profiles are considered overrated. Estimated shear strength of the laminate, based on test results are 17.6 MPa, compared to shear strength of 25 MPa provided by manufacturer.FRP are considered to be a good option for structural design in certain conditions. In order to boost their usage in the field of engineering, an approved design standard needs to published. A standard which indicates how all material- and strength properties of profiles are tested needs to be published as well, along with minimum requirements to be fulfilled in order for profiles to be accepted in structural design.Keywords: Fiber reinforced polymers, bolted joints, bonded joints, failure modes, shear strength.

Framkvæmdar voru tilraunir á bæði boltuðum og límdum festingum í prófílum úr trefjastyrktum fjölliðum (FRP). Þar sem að enginn samrýmdur hönnunarstaðall hefur verið gefinn út fyrir hönnun burðarvirkja úr FRP, var markmið og tilgangur verkefnisins að bera saman niðurstöður tilrauna við reikningslegar aðferðir frá framleiðanda prófílanna og tillögu að hönnunarstaðli frá Eurocode.Boltaðar festingar eru algengari nú til dags í festingum í FRP, því var megináhersla lögð á þær. Festingar voru álagsprófaðar og brotform þeirra greind og brotþol festinga borin saman við reikningsleg gildi og tölvulíkan með smábútaaðferð. Reikningar frá framleiðanda prófíla endurspegluðu niðurstöður tilrauna að mestu leyti. Hins vegar virðist skerstyrkur FRP prófíla frá framleiðanda vera töluvert ofmetinn. Áætlaður skerstykur efnisins útfrá niðurstöðum tilrauna er 17.6 MPa, samanborið við útgefið styrkgildi frá framleiðanda sem er 25 MPa. Notkun FRP prófíla í burðarvirki er góður kostur í margs konar verkefnum. Forsenda þess að notkun FRP í burðarvirki aukist, er að samrýmdur hönnunarstaðall líti dagsins ljós í náinni framtíð. Auk þess er mikilvægt að samhliða honum verði gefinn út ítarlegur prófunarstaðall þar sem farið er í gegnum hvernig skal próf efnis- ogstyrkeiginleika prófíla, og lágmörkskröfur settar fram til þess að prófílar séu samþykktir til notkunar í burðarvirki.Lykilorð: Trefjastyrktar fjölliður, boltaðar festingar, límdar festingar, brotform, skerstyrkur.