Wnioski z przeprowadzonych analiz

Pierwsza cz pracy jest teoretyczna i skupia si na prezentacji podstawowych informacji dotycz cych zagadnienia wzmacniania konstrukcji murowych, w tym równie przedstawione s sposoby wzmacniania ze szczególn uwag po wi con wzmacnianiu przy pomocy polimerów zbrojonych óknami (FRP). Poza ogólnymi wiadomo ciami dotycz cymi tego problemu, przedstawione s rezultaty prac badawczych z ró nych cz ci wiata, w których pojawia y si wyniki, g ównie, eksperymentów, w tym równie symulacji numerycznych.

Dobór parametrów bazowego modelu numerycznego, szeroko wykorzystywanego w g ównym rozdziale pracy, poprzedzony jest przeprowadzeniem kilku grup oblicze numerycznych, z których wynikn y nast puj ce najwa niejsze wnioski:

· Po czenie maty z murem. – Analizowano trzy modele po czenia:

1. – stosowany w wi kszo ci symulacji, to po czenie sztywne muru z mat ,

2. – posiada dodatkow warstw , pomi dzy murem a kompozytem, z parametrami kleju.

3. – to po czenie muru i maty poprzez numeryczny, spr ysty kontakt wprowadzony pomi dzy nimi.

W zakresie in ynierskim nie uzyskano istotnych ró nic pomi dzy poszczególnymi modelami po czenia muru i kompozytu. Natomiast widoczne ró nice pojawi y si w zakresie mechanizmu zniszczenia, w którym najmniejsz degradacj uzyska model z po czeniem sztywnym, a najwi ksz - model z dodatkow warstw uwzgl dniaj prac kleju. O ile zastosowanie sztywnego kleju, takiego jak np. ywica epoksydowa, uzasadnia tworzenie modelu ze sztywnym po czeniem muru i maty (opcja TIE w programie ABAQUS), tak w przypadku zastosowania kleju podatnego, nale oby wykorzysta jeden z dwóch

otrzymywane dla nich reakcje muru (oraz towarzysz ca im degradacja) mniejsze w porównaniu do modeli z po czeniem sztywnym. Jednak, ze wzgl du na niepewne parametry kontaktu, nale oby je wcze niej dodatkowo przeanalizowa oraz zweryfikowa (g ównie w laboratorium).

· Porównanie modeli o geometrii przestrzennej i p askiej. – Stworzono dwa rodzaje modeli: pow okowy oraz tarczowy (w p askim stanie napr enia), a nast pnie porównano je przy braku wzmocnienia oraz przy zastosowaniu wzmocnienia jednostronnego oraz dwustronnego.

Z otrzymanych rezultatów wynika, e przy dwustronnym („numerycznym”) wzmacnianiu kompozytem konstrukcji murowych, mo na z powodzeniem stosowa model tarczowy. Natomiast ewentualne stosowanie jednostronnego wzmocnienia w zagadnieniu tarczowym wymaga oby dodatkowych analiz, na ile ró ni si ono od zagadnienia pow okowego lub pe nego 3D.

· Wp yw stosunku modu ów spr ysto ci mat i murów na poziom wzmocnienia. – Do analizy wprowadzono trzy rodzaje murów oraz cztery ró ne parametry kompozytu, otrzymuj c relacj E_mata/E_mur w zakresie od 3,33 do 320. Najwi ksze wzmocnienie uzyskuje si przy du ej ró nicy modu ów spr ysto ci maty i muru, jednak nie jest to korzystne dla konstrukcji, gdy wysoka warto napr pojawiaj cych si w sztywniejszej macie mog aby by przyczyn uszkodzenia konstrukcji murowej. Z drugiej strony, z uzyskanych rezultatów, wynika równie , e najmniej sztywna (z przyj tych do analizy) mata przyczynia si do uzyskania du ego wzmocnienia s abego muru, podczas gdy ten sam kompozyt po czony z najsztywniejszym murem nie spowodowa widocznego wzmocnienia (ma a ró nica w obrazie degradacji). Pokazuje to, jak istotny jest odpowiedni dobór kompozytu do rodzaju wzmacnianego muru, aby uzyska oczekiwany efekt wzmocnienia.

· Moment aktywacji wzmocnienia. – Porównywano rezultaty uzyskane na ró nym etapie przyk adania obci enia do muru: - pierwsza grupa modeli muru zosta a obci ona po wzmocnieniu kompozytem, gdy nie podlega y one dzia aniu adnego obci enia, natomiast druga - w momencie pojawienia si du ej degradacji. Ró nice pomi dzy wynikami modeli z pierwszej grupy s niewielkie (pomijalne). Zastosowanie modeli z drugiej grupy powoduje ca kowicie inne wyniki w porównaniu do pierwszej grupy modeli obliczeniowych. Wi kszy poziom wzmocnienia

Rozdzia 5 – Wnioski

(porównanie warto ci SR) uzyskano w przypadku wzmocnienia matami muru po wyst pieniu degradacji. Podobne rezultaty, ale w badaniach laboratoryjnych uzyskano w [139].

ówne analizy, zwi zane z tematem pracy, przedstawiono w rozdziale 4.

Wszystkie wnioski, wyci gni te z przeprowadzonych analiz numerycznych, dotycz tylko i wy cznie wybranych modeli i nie mog stanowi wytycznych do projektowania wzmocnienia. Dopiero badania laboratoryjne mog je zweryfikowa . Niniejsza rozprawa mo e stanowi punkt wyj cia do optymalnego zaprojektowania odpowiednich bada testowych.

Cz analityczna pracy poprzedzona zosta a weryfikacj , która dotyczy a próbki murowej niewzmocnionej oraz dwóch próbek ze wzmocnieniem w postaci:

a) dwóch ta m umieszczonych na przek tnych próbki murowej oraz b) trzech pasów poziomych, zgodnie z artyku em [116]. Zastosowanie ró nych parametrów muru (rozdz. 3.2.4 - w wy ej wymienionej literaturze brak jest odpowiednich danych potrzebnych do stworzenia charakterystyk materia owych MB) wykaza o jako ciowe podobie stwo eksperymentu laboratoryjnego i symulacji komputerowej, szczególnie je li chodzi o mechanizm zniszczenia.

Dobór najlepszego uk adu wzmocnienia odbywa si na przyk adzie czterech cian. ciany o numerach jeden do trzy ró ni y si otworami (ilo ci i/lub ich rozstawem), natomiast wymiary zewn trzne by y identyczne (o proporcji szeroko ci do wysoko ci 3,11). Czwarta ciana by a ca kowicie ró na od pozosta ych, wymiary zewn trzne dawa y proporcj wymiarów 5,47, jednak usztywnia y j dwie ciany poprzeczne, tworz c trzy segmenty o proporcjach wymiarów: zewn trzne – 1,76, a rodkowy – 2,13. Wszystkie ciany mia y te same parametry modelu numerycznego, przy czym analiza ciany numer jeden uwzgl dnia a dodatkowo zmiany materia u (inny mur) oraz obci enie cykliczne, które nie przyczyni y si do zmiany wniosków i nie wnios y nic nowego do analizy doboru najbardziej efektywnego uk adu mat. Jako nast pne analizowano próbki murowe o proporcjach wymiarów: 0,5; 1,0; 2,0 pe ne oraz z otworem o powierzchni oko o 11 % powierzchni muru.

Wnioski w zakresie in ynierskim:

· Ka dy z uk adów wzmocnienia przyczynia si do wzrostu sztywno ci cinania cian i próbek murowej.

Wnioski dotycz ce cinanych cian:

· Najwi kszy poziom wzmocnienia (wzrost sztywno ci cinania ciany) uzyskano z rozwi zania modelu wzmocnionego matami na ca ej powierzchni muru konstrukcyjnego. Jednak jest on najmniej efektywny ze wzgl du na stosunek warto ci wzmocnienia ( ^{wzm bez} 100%

bez

SW SW

SW

- × ) do

udzia u pola powierzchni mat (A_maty/A_muru).

· Pod wzgl dem efektywno ci korzystne s uk ady mat przyj te na podstawie analizy map sumarycznej degradacji modelu bez wzmocnienia (np. uk ad W10). W niektórych przypadkach uzyskiwany poziom wzmocnienia (wzrost sztywno ci cinania ciany, wyra ony w procentach) jest wi kszy ni w cianie ca kowicie pokrytej mat .

Wnioski dotycz ce ró nych proporcji wymiarów ceglanych próbek murowych:

· Najwi kszy poziom wzmocnienia (wzrost sztywno ci cinania próbki murowej wyra ony w procentach) osi gni to po zastosowaniu pasów poziomych.

· W próbkach murowych z otworem uzyskano wi kszy przyrost wzmocnienia w porównaniu ze cian pe , stosuj c podobny uk ad mat.

· Wraz z szeroko ci próbek spada poziom wzmocnienia, przy zastosowaniu tej samej liczby pasów.

Wnioski w zakresie mechanizmu zniszczenia:

Wnioski zebrane z analiz cinania cian murowych o ró nej geometrii:

· W przypadku cian numer jeden do trzy, opisanych w rozdz. 4.2 ( ciany dwa i trzy s kopiami ciany numer jeden, ale ró ni si brakiem otworu drzwiowego, a mi dzy sob - ró nym rozstawem otworów okiennych) jedne z najbardziej efektywnych okaza y si te same uk ady wzmocnienia, jak w zakresie in ynierskim, czyli takie, w których maty pokrywaj miejsca prawdopodobnego pojawienia si degradacji. Natomiast ca kowite pokrycie matami powierzchni muru powodowa o najwi ksze ograniczenie narastania degradacji.

Rozdzia 5 – Wnioski

· Zmiany zwi zane z uk adem i rozmieszczeniem otworu nie mia y wi kszego wp ywu na dobór najlepszego uk adu wzmocnienia.

· W przypadku ciany najszerszej z dodatkowymi cianami poprzecznymi tylko pokrycie matami ca kowitej powierzchni muru pozwala o na osi gni cie wzmocnienia w postaci zmniejszenia degradacji oraz opó nienie jej narastania.

Po przeanalizowaniu próbek murowych o ró nych proporcjach, dodatkowo mo na stwierdzi , e:

· Im szersza próbka (wzgl dem wysoko ci), tym wi ksza liczba pasów kompozytu potrzebna jest do jej wzmocnienia (co oznacza wi ksz powierzchni wzmocnienia).

· Nieprawid owy dobór uk adu wzmocnienia mo e doprowadzi do uszkodzenia ciany, przy mniejszej warto ci przemieszczenia ni przy braku wzmocnienia - Rys. 4.42.

· Odpowiednio dobrany uk ad wzmocnienia zmienia charakter zniszczenia, co mo e zosta wykorzystane do zmiany miejsca wyst pienia degradacji na bardziej bezpieczne - Rys. 4.48.

· Istotne znaczenie ma równie usytuowanie kompozytu wzgl dem otworu - Rys. 4.73. W przypadku analizy przeprowadzonej w tej rozprawie najkorzystniejsze by o umieszczenie maty nad otworem.

· W próbkach murowych bez otworu ze wszystkich testowanych uk adów wzmocnienia, najlepszy jest uk ad kratowy, czyli po czenie pasów pionowych z poziomymi.

Zbieraj c wnioski ze wszystkich przeprowadzonych analiz, mo na zauwa , e na efektywny uk ad wzmocnienia maj wp yw wymiary wzmacnianej ciany, jak równie jej perforacja. Od wymiarów ciany zale y mi dzy innymi ilo mat, jak równie ich rozk ad, natomiast od rozmieszczenia otworów – ich usytuowanie.

St d analizowanie (w laboratorium) uk adów wzmocnienia tylko na próbkach murowych o niepe nych wymiarach, mo e dawa fa szywe rezultaty.