Cyfrowa korelacja Obrazu (DIC)

Zaletą metody DIC jest możliwość analizy odkształceń na całej powierzchni elementu.

Dzięki temu można zaobserwować rozwój rys oraz rozkład odkształceń na całej wysokości strzemion PBO. Pomiaru odkształceń przy użyciu Cyfrowej Korelacji Obrazu dokonano

196

Rys. 4.95. Obraz z kamer DIC przedstawiający rozwój rys ukośnych w badanej belce W początkowym stadium obciążenia odkształcenia w betonie i strzemionach PBO są takie same – można zauważyć dokładny przebieg rysy ukośnej. W miarę rozwoju obciążenia zauważalny jest przyrost odkształceń pomiędzy strzemionami PBO, natomiast w miejscu strzemion PBO zauważalna jest redystrybucja odkształceń po ich wysokości (rys. 4.59-c,d). Na kolejnym rysunku 4.96 wydzielono obszary, na których znajdowały się strzemiona z włókien PBO.

Do zniszczenia belki,w wyniku powstania ukośnej rysy niszczącej doszło na drugiej stronie przęsła, która nie była przedmiotem analizy metodą DIC, więc nie otrzymano wyników odkształceń kompozytu przy zniszczeniu. Dokonano jednak analizy porównawczej odkształceń mierzonych przy użyciu tensometrów elektrooporowych oraz metody DIC. Maksymalne odkształcenia mierzone przy użyciu metody DIC osiągnęły wartość ponad 5‰ zarówno w miejscu zakotwienia dla strzemienia PBO nr 13, jak i na środkowym strzemieniu PBO nr 14 (rys. 4.96). Są to wartości większe, niż otrzymane przy użyciu tensometrów. Zgodnie z wykresami odkształceń strzemion z pomiaru tensometrami (rys. 4.87 i 4.93), maksymalne odkształcenia strzemion PBO wyniosły 0,5‰ w środku wysokości strzemienia PBO nr 14 oraz

197 2,45‰ w miejscu zakotwienia strzemienia PBO nr 14.

Rys. 4.96. Obraz z kamer DIC przedstawiający wydzielone strzemiona PBO i ich odkształcenia, kolorem żółtym w kółku opisano numer strzemienia PBO.

Analizując obrazy z kamer DIC należy jednak zauważyć, że maksymalne odkształcenia kompozytu wystąpiły w innych miejscach, niż były naklejone tensometry, np. na krawędzi środkowego strzemienia PBO w miejscu rysy ukośnej oraz po lewej stronie zakotwienia na strzemieniu PBO nr 13. W miejscach naklejenia tensometrów, czyli w połowie wysokości i szerokości każdego strzemienia PBO zarejestrowano bardzo małe odkształcenia, co pokrywa się z odczytami z tensometrów. W przypadku badań belek wzmocnionych na ścinanie kompozytami, metoda DIC pozwala na lepszą i dokładniejszą analizę pracy kompozytu, jego wytężenia i lokalizacji miejsc najbardziej wytężonych. Analiza obrazów z kamer DIC pozwoliła na potwierdzenie faktu, że pod strzemionami PBO następuje wzrost odkształceń i rozwój zarysowania, co w konsekwencji prowadzi do delaminacji wzmocnienia pod siatką PBO, przedstawionego w punkcie 4.6, przy opisie mechanizmów zniszczenia.

198

rzędu 5 - 33%, w porównaniu z belką niewzmocnioną. W badaniach zastosowano beton o dużej wytrzymałości na ściskanie oraz wewnętrzne stalowe zbrojenie na ścinanie, co wpłynęło na zanotowane przyrosty nośności ze względu na wzmocnienie PBO-FRCM.

2. Szerokość strzemion z siatki PBO ma wpływ na nośność elementu. Największy stopień wzmocnienia otrzymano dla belek z największą ilością kompozytu, a więc z najszerszymi strzemionami z siatki PBO (B_P200).

3. Zastosowanie zakotwienia kompozytu poprawiło nośność belek oraz efektywność wykorzystania parametrów wytrzymałościowych kompozytu PBO-FRCM.

W każdej grupie belek element bez zakotwienia wykazywał mniejszy przyrost nośności oraz mniejsze odkształcenia materiału kompozytowego w chwili zniszczenia, w porównaniu z belkami z zakotwieniem.

4. W każdej ze wzmocnionych belek obserwowano ten sam mechanizm zniszczenia, który polegał na rozwoju rysy ukośnej w środniku i w półce oraz odspojeniu zewnętrznych strzemion PBO od powierzchni elementu, w warstwie pomiędzy włóknami a matrycą. Dla belek bez zakotwienia obserwowano odspojenie się strzemion PBO na całej wysokości pomiędzy rysa ukośną a półką przekroju.

5. Nie wykazano pozytywnego wpływu dłuższego czasu (40 dni) wiązania zaprawy (od momentu wykonania wzmocnienia do momentu obciążenia belki). Siły niszczące i mechanizmy zniszczenia dla belek obciążanych po 7 i 40 dniach były zbliżone.

6. Szerokość zewnętrznych strzemion z włókien PBO oraz ich zakotwienie nie wpływają na wartości pomierzonych ugięć badanych elementów. Dla takiego samego poziomu obciążenia, wartości ugięć belek z zakotwieniem oraz bez zakotwienia są zbliżone. Zastosowanie wzmocnienia pozwoliło jednak na przyrost nośności belek, która objawia się przyrostem maksymalnych rejestrowanych ugięć elementów, w porównaniu z belką kontrolną.

7. Użycie elastycznej zaprawy naprawczej, zamiast dedykowanej systemowi PBO-FRCM zaprawy mineralnej nie wpłynęło na zanotowany przyrost nośności, jednak

199

należy zauważyć, że ta modyfikacja dotyczyła tylko jednej belki więc wniosek ma charakter jakościowy niż ilościowy. Należy przeprowadzić więcej badań, również z udziałem innych rodzajów zapraw, ponieważ wyniki przedstawionych w przeglądzie literatury badań wskazują, że stosowane zaprawy nie są w stanie dokładnie pokryć wszystkich włókien w wiązkach siatki co prowadzi do nieefektywnego wykorzystania właściwości siatki PBO.

8. Zaproponowany sposób zakotwienia zewnętrznych strzemion PBO nie zapewnia pełnego wykorzystania wytrzymałości siatki PBO na rozciąganie. W żadnej z belek nie doszło do zerwania włókien PBO, a do zniszczenia dochodziło w wyniku poślizgu tych włókien w warstwie zaprawy mineralnej.

9. W belkach wzmocnionych rysy ukośne w środniku powstawały przy nieznacznie większym obciążeniu, niż dla belki kontrolnej, przy czym nie zauważono różnic między tym obciążeniem dla poszczególnych rodzajów wzmocnienia. Zastosowanie wzmocnienia spowolniło rozwój rys ukośnych. Na danym poziomie obciążeń rozwartość rysy ukośnej była większa dla belki kontrolnej, niż dla belek wzmocnionych, przy czym najwolniej rozwijała się ona dla belek z najszerszymi strzemionami PBO. Podobny wniosek dotyczy rysy ukośnej w półce.

Zaobserwowano także wpływ wzmocnienia PBO-FRCM na ścinanie na odkształcenia prętów podłużnych. Zastosowanie wzmocnienia pozwoliło na redukcję odkształceń podłużnych prętów rozciąganych.

10. Porównując wszystkie wzmocnione belki można zauważyć, że maksymalne odkształcenia w zakotwieniach osiągały zbliżone wartości w granicach 6-8‰, przy czym największą średnią wartość 7,55‰, otrzymano dla belek B_P200. W belkach z najszerszymi strzemionami PBO (B_P200), wzrost odkształceń w zakotwieniu był obserwowany przy mniejszej wartości obciążenia, niż dla strzemion o najmniejszej szerokości. Oznacza to, że dla szerszych strzemion PBO obecność zakotwienia jest bardziej znacząca, ponieważ szybciej włączają się one do współpracy w przenoszeniu naprężeń rozciągających.

11. Mechanizm zniszczenia i rozwój uszkodzenia belek wzmocnionych na ścinanie materiałami PBO-FRCM ma charakter lokalny w miejscach osłabionych defektami materiału oraz w miejscu przebiegu rys ukośnych. Z tego powodu analiza odkształceń przy użyciu tensometrii elektrooporowej może nie odzwierciedlać realnej pracy kompozytu. Dobrą alternatywą dla tensometrów jest metoda Cyfrowej Korelacji Obrazu (DIC), która pozwala na określenie charakteru pracy całej

200

wzrostem obciążenia następuje ich redystrybucja po wysokości strzemienia PBO.