Effectiveness of shear strengthening of walls made using AAC blocks — laboratory test results

Typ: referat opublikowany w czasopiśmie

Autor

Kałuża, M.

Wariant tytułu

polski

Effektywność wzmocnienia na ścinanie ścian wykonanych z bloczków ABK – wyniki badań laboratoryjnych

Data wydania

2020

Opublikowane w

Archives of Civil Engineering

Vol.

Numer

Abstrakt

angielski
polski

The selection of the most proper strengthening method/system with an assessment of its effectiveness is quite complicated in the case of masonry structures, mainly due to their huge diversity in materials. The most popular strengthening materials based on the composite fibres and are laid on the masonry wall using epoxy adhesives (FRP system) or mineral mortars (FRCM system). This article presents a comparison of external strengthening made using different glass-fibre-based materials on the behaviour of specific masonry walls. The walls are made of AAC blocks (Autoclaved Aerated Concrete), commonly used in rather low urban buildings or skeleton construction. As a strengthening material the GFRP sheets and two types of glass meshes are used. The walls are subjected to diagonal compression, which reflects the shearing of the walls. The scope of research describes cracking stage, shear capacity and analysis of the mode of failure of tested walls.

Artykuł przedstawia porównanie efektywności powierzchniowego wzmocnienia materiałami kompozytowymi ścian wykonanych z bloczków z betonu komórkowego (ABK), które poddano ścinaniu w płaszczyźnie. Przeprowadzono badania 14 modeli o wymiarach 805×900×240 mm, z czego 4 były niewzmocnione, a 10 wzmocniono przy użyciu materiałów na bazie włókien szklanych. Zastosowano dwa sposoby wzmocnienia: system FRP, w którym maty szklane (w dwóch ułożeniach) przyklejono do modeli przy użyciu żywicy epoksydowej i system FRCM, gdzie siatki szklane układano na zaprawach mineralnych. W drugim systemie przebadano dwa rozwiązania: nietypowe, wykorzystujące materiały do prac tynkarskich i systemowe dedykowane do wzmacniania murów. Elementy przebadano w układzie ukośnego ściskania, który odzwierciedlał rzeczywisty schemat ścinania ścian. Zaobserwowano, że w przypadku konstrukcji niewzmocnionej pojawienie się ukośnego zarysowania było równoznaczne ze zniszczeniem muru, który rozpadał się na niezależne części. Zniszczenie to miało gwałtowny i nagły charakter, co uznano za niebezpieczny sposób zniszczenia konstrukcji. W przypadku wzmocnienie w systemie FRP tylko przy prawidłowym ułożeniu pasm z maty szklanej – objęcie pionowymi pasami niewypełnionych spoin pionowych – uzyskano korzystny wpływ wzmocnienia na badany element. Odnotowano prawie 50% wzrost nośności muru na ścinanie, a także 15% zwiększenie siły rysującej, w odniesieniu do siły powodującej zarysowanie/zniszczenie modeli niewzmocnionych. Takie ułożenie mat szklanych gwarantowało także stosunkowo „bezpieczny” i wydłużony w czasie sposób zniszczenie konstrukcji, która po osiągnięciu maksymalnej nośności w dalszym ciągu przejmowała obciążenia, ulegając silnym odkształceniom. Klejenie mat pomiędzy niewypełnione spoiny pionowe prowadziło natomiast do dużych deformacji konstrukcji już po jej zarysowaniu. Wzrost nośności jaki uzyskano w tym schemacie wzmocnienia był natomiast pomijalny. W przypadku wzmocnienia w systemie FRCM obydwa rozwiązania znacznie opóźniły moment zarysowania murów. Uzyskano 55% wzrost siły rysującej, w przypadku rozwiązania nietypowego i 40% przy użyciu systemowego wzmocnienia, w odniesieniu do siły, która powodowała zarysowanie/zniszczenie murów niewzmocnionych. Odnotowano także bardzo istotny wzrost nośności na ścinanie, który wynosił prawie 75% dla materiałów tynkarskich i około 90% dla rozwiązania systemowego. Uznano, że wytrzymałość poszczególnych składników systemu wzmacniającego nie miała aż tak dużego znaczenia, gdyż przy zastosowaniu dwukrotnie silniejszych materiałów systemowych (w stosunku do materiałów tynkarskich) uzyskano jedynie 15% wzrostu nośności muru na ścinanie. Wpływ rodzaju wzmocnienia uwidocznił się natomiast przy sposobie zniszczenia modeli. Zastosowanie systemowego rozwiązania, w którym zaprawa zbrojona była dodatkowo włóknami znacznie ograniczyło uszkodzenia muru, który po zdjęciu siatki miał jedynie parę niewielkich rys ukośnych. W przypadku siatki i zaprawy tynkarskiej, po zerwaniu wzmocnienia, mur rozpadał się na niezależne fragmenty – podobnie jak mur niewzmocniony. Generalnie, obydwa systemy wzmocnienia pozwalają na znaczący wzrost nośności konstrukcji murowanej i wydłużenie jej pracy w stanie niezarysowanym, jednak przy zastosowaniu systemowego rozwiązania FRCM korzyści są największe.

Słowa kluczowe