BETONGKONSTRUKSJONERS LIVSLØP

Transkript

1 BETONGKONSTRUKSJONERS LIVSLØP Et utviklingsprosjekt i samarbeid mellom offentlige byggherrer, industri og forskningsinstitutter Deltakere: Statens vegvesen (prosjektledelse), Forsvarsbygg, NORCEM A.S, Selmer Skanska AS, Sika Norge AS, Norges byggforskningsinstitutt, NTNU, SINTEF, NORUT Teknologi as Rapport nr. 14 Forankringskapasitet av CFAP-bånd limt til betong. Aktivitet DP2 B2 Prosjektet er støttet av BA-programmet i Norges forskningsråd

2 BETONGKONSTRUKSJONERS LIVSLØP Rapport nr. 14 Forankringskapasitet av CFAP-bånd limt til betong. Aktivitet DP2 B2 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet Postadresse: Teknologiavdelingen Postboks 8142 Dep 33 OSLO Telefon: 23 Telefaks: FORFATTER(E): Thorenfeldt, E., SINTEF INTERN RAPPORT NR. GRADERING ANTALL SIDER OG BILAG Åpen vedl. RAPPORTNR./ ISBN.: DATO PROSJEKTLEDERE: November 27 Finn Fluge og Bernt Jakobsen KORT SAMMENDRAG Fiberkompositter, spesielt karbonfiberarmert plast (CFAP), har i de senere årene blitt tatt i bruk ved reparasjon og forsterkning av betongkonstruksjoner. CFAP-bånd kan brukes til å øke sikkerheten og redusere skadekonsekvensene ved dynamiske ulykkeslaster som jordskjelv og eksplosjoner. Det er derfor behov for å utvikle beregningsregler som dekker limforankring av CFAP-bånd til betong. Det er gjennomført en serie belastningsforsøk for å studere hvilken forankringskraft som kan oppnås ved varierende størrelser av den gjennomgående kraften i båndet. Prøveoppstillingen besto av et betongprisme med dimensjon b/h/t = 2 x 25 x 15 mm hvor det var pålimt CFAP-bånd på de to sideflatene. Belastningene var en kombinasjon av gjennomgående strekkrefter i plastbåndene og tangentielle forankringskrefter mellom betongprisme og plastbånd. Den vanligste bruddtypen var delaminering i betongen parallelt betongoverflaten hvor et 1-2 mm tykt lag av betongen ble sittende igjen på karbonfiberbåndet. Forsøkene viste at forankringskapasiteten avtar med økende gjennomgående kraft. Resultatene stemmer godt overens med en enkel beregningsmodell hvor skjærspenningen ved brudd antas å være konstant over en netto effektiv forankringslengde begrenset av at skjærforskyvningen i delamineringsrisset i betongen ikke overskrider en kritisk grense. Forsøkene danner et godt utgagnspunkt for å utvikle dimensjoneringsregler for ekstern forankring av karbonfiberarmerte plastbånd til betongkonstruksjoner STIKKORD NORSK ENGLISH Betong Concrete Forsterkning Strengthening CFAP Karbonfiberarmert plast CFRP, Carbon fibre reinforced plastic Heftfasthet Bond strength

3

4 Rapport Nr. 14 Forankringskapasitet av CFAP-bånd limt til betong. ii Prosjekt Betongkonstruksjoners livsløp Et utviklingsprosjekt i samarbeid mellom offentlige byggherrer, industri og forskningsinstitutter. Aktivitet DP2 B2 Vedlikeholds- og oppgraderingsmetoder Oppgraderingsmetoder Instrumenterte laboratorieforsøk med karbonfiberforsterkning Deltagere Statens vegvesen (prosjektledelse), Forsvarsbygg, NORCEM A.S, Selmer-Skanska AS Sika Norge AS Norges byggforskningsinstitutt, NTNU, SINTEF, NORUT Teknologi as Prosjektet er støttet av BA-programmet i Norges forskningsråd ISSN ISBN eksemplarer trykt av Statens vegvesen, Teknologiavdelingen Statens vegvesen 27 Adresse Vegdirektoratet, Teknologiavdelingen Postboks 8142 Dep N-33 Oslo, Norway Telefon Telefax Emneord Key words Betong Forsterkning CFAP, Karbonfiberarmert plast Heftfasthet Concrete Strengthening CFRP, Carbon fibre reinforced plastic Bond strength

5

6 FORORD iii Fokus er i løpet av de senere årene flyttet fra bygging av nye konstruksjoner over mot forvaltning hvor det legges større vekt på problemstillinger knyttet til drift, vedlikehold og gjenbruk av eksisterende konstruksjoner. Prosjektet Betongkonstruksjoners livsløp er knyttet opp mot denne typen utfordringer som en samlet bygg- og anleggsbransje står overfor. Kravene til bygg- og anleggskonstruksjoner er at de skal være funksjonelle og kostnadseffektive. Offentlige byggherrer forvalter og vedlikeholder et stort antall konstruksjoner som skal møte samfunnets krav til: - sikkerhet - kvalitet/økonomi - miljø Det ble de siste årene av 9-tallet lagt ned et betydelig arbeid i prosjektet Bestandige betongkonstruksjoner. Av resultatene fra dette prosjektet og erfaringene fra prosjektet OFU Gimsøystraumen fremgår det klart at beslutningen om å bygge bestandige betongkonstruksjoner må tas tidlig i planleggingsfasen og at det er behov for enkelt å kunne verifisere prosjekteringsforutsetningene. Betongkonstruksjoners livsløp bygger videre på forannevnte prosjekter. Hovedvekten er lagt på klart formulerte forskningsoppgaver som dels konkretiserer eksisterende kunnskap og dels fyller hull i kunnskapsgrunnlaget. Aktivitetene er valgt innenfor en ramme som omfatter alle faser fra planlegging til riving og gjenbruk. Prosjektets hovedmålsetning har vært: Kostnadseffektive og miljøgunstige betongkonstruksjoner med følgende delmål: - Identifisere hovedparametre i levetidsmodellene og kalibrere dem mot felterfaringer - System for vurdering av vedlikeholdstiltaks levetid - System for instrumentell overvåkning av betongkonstruksjoners tilstandsutvikling - Kunnskapsformidling gjennom normarbeid, kurs og internasjonale nettverk Prosjektets sluttprodukter er: - Grunnlag for veiledninger og regler for levetidsprosjektering - Akseptkriterier for bedømmelse av betongkonstruksjoners bestandighet - Datagrunnlag til bruk i standardiseringsarbeid og som inngangsdata til europeisk nettverksarbeid - Kunnskap og kompetanse knyttet til sensorteknologi, måleteknikk, intelligent instrumentell overvåkning, katodisk beskyttelse etc., hvor industripartnerne gis mulighet til å utnytte resultatene kommersielt

7 iv Prosjektet har bestått av flere større og mindre aktiviteter gruppert i følgende delprosjekter: - DP1. Levetidsprosjektering A. Datainnsamling B. Levetidsmodeller - DP2. Vedlikeholds- og oppgraderingsmetoder A. Vedlikeholdsmetoder B. Oppgraderingsmetoder C. Rustfri armering - DP3. Måleteknikk Aktivitetene i prosjektet er basert på enkeltforslag fra prosjektdeltakerne. Hvor aktivitetene hadde fellestrekk, kunne levere resultater til, eller benytte resultater fra andre aktiviteter ble dette identifisert ved oppstarten av prosjektet og nødvendig koordinering foretatt. Ellers er aktivitetene styrt meget selvstendig. Prosjektet startet høsten 1999 og ble avsluttet høsten 21. Prosjektet har vært støttet av BAprogrammet i Norges forskningsråd med NOK 1 mill i hvert av årene 1999 og 2. I tillegg til støtten fra Norges forskningsråd har det vært ytet en betydelig egeninnsats fra deltakerne i form av personalinnsats og kjøp av FoU-tjenester. Prosjektkostnadene per var NOK 7,25 mill, hvorav NOK 2,7 mill var benyttet til kjøp av FoU-tjenester fra forskningsinstitutter og NOK,5 mill fra konsulent. I år 21 ble det kjøpt tjenester for NOK 1,7 mill som i sin helhet ble finansiert av prosjektdeltagerne. Samlede prosjektkostnader ved avslutningen av prosjektet er ca. NOK 9 mill. Prosjektet har hatt følgende deltakere: Statens vegvesen Forsvarsbygg NORCEM A.S Selmer Skanska AS NTNU SINTEF Sika Norge AS Norges byggforskningsinstitutt NORUT Teknologi as I tillegg har prosjektet samarbeidet med Det Norske Veritas og ARMINOX, som alle har bidratt med egeninnsats. Det er knyttet to dr. gradsstudenter til prosjektet. Prosjektet mottok i juni 2 et 3 års dr.grad stipendium. Stipendiat ble tilsatt Prosjektet har vært ledet av Vegdirektoratet. Prosjektledelsen, som har bestått av Finn Fluge Vegteknisk avdeling, Vegdirektoratet og Bernt Jakobsen, Aadnesen a.s, har rapportert til en styringskomite som har bestått av representanter fra prosjektdeltakerne. Styringskomiteen har vært samlet to ganger årlig eller ved behov og har fastlagt mål og hovedstrategier.

8 SUMMARY v Fibre composites, and in particular carbon fibre reinforced plastics ( CFAP), have in recent years been used for external repair and strengthening of concrete structures. CFAP can also be used to improve the safety and reduce the damage consequences of extreme, dynamic loadings such as earthquake and explosions. A concrete structure externally strengthened by such means shall meet the same reliability requirements as other building structures. Consequently there is a need for developing design rules that cover the anchorages of carbon fibre strips to concrete surfaces. In a simple test setup, CFAP-strips are anchored to the concrete surface over a specified bond area. The anchorage load is determined by pull tests where the carbon fibre strips are loaded until bond failure, using the concrete specimens as counter force. The requirement to reliable composite action between concrete and CFAP strips puts severe limits to the stress levels that can be utilised. In the general case, the force in the carbon fibre will partly be transferred to the concrete in the anchorage zone where the strips are glued to the concrete and partly go through the anchorage zone and continue in the carbon fibres at the far end of the anchorage. Based on earlier test series there are reasons to believe that the anchorage capacity is lower the higher the through force is To examine characteristics related to these issues a test series was carried through. The results were used to evaluate the validity of the hypothesis stated above The test setup consisted of a concrete prism of dimensions 2 x 25 x 15 mm and two 5 x 1,2 mm carbon fibre strips, type SikaCarboDur S, glued to each of the concrete side surfaces 25 x 15 mm. The two strips were subjected to a tensile force which partly was transferred to the concrete in the anchorage zone and partly continued past this zone. The loads were applied in steps by increasing each of the two forces so that the ratio between them was kept constant at each load step. This ratio between the applied loads was the only parameter that was varied in the tests. The bonded area was 25 mm long, 5 mm wide and had a specified epoxy glue thickness of 2 mm. Each-carbon fibre strip was instrumented with 9 strain gages. The distance between the gages was 5 mm centre to centre. Measured concrete strength at testing (3 months age): Compressive cube strength 45 MPa Splitting strength 3 MPa Properties of the carbon fibre strips, type SikaCarbonDur S. Tensile strength 28 MPa E-modulus 165. MPa. Properties of epoxy glue, type Sikadur-3 Normal. Bond strength to concrete > 4 MPa E-modulus 12.8 MPa.

9 The test results show that the anchorage capacity decreases significantly with increasing through force. The average anchorage bond strength decreases from 2,6 MPa to,5 MPa when the stress level in the carbon fibres from the through force increases from nearly zero to approximately 12 MPa. The most common type of failure was delamination in the concrete parallel to the surface leaving a 1-2 mm thick layer of concrete on the carbon fibre strips. At the higher loaded end the thickness of this concrete layer was often thicker than at the other end. The simple design model for computing the anchorage capacity is based on the assumption that the shear stress at failure is constant over a net effective anchorage length limited by the requirement that the shear deformation in the delamination crack at failure does not exceed a critical limit. An actual combination of input data to the design model, shear strength 4, MPa and critical shear deformation,27 mm gives computed values that agree well with the observed anchoring capacity. A computation performed without taking any through acting loads into consideration gives using the above mentioned input data a critical anchorage length of 166 mm and an anchorage capacity of 33,2 kn. This corresponds to a tensile stress of 553 MPa in the 1,2 mm carbon fibre thick strip. Experimentally, a tensile stress of approx. 534 MPa was recorded. This corresponds to 25% of the capacity of the carbon fibre strip. This is the same order of magnitude which has been reported in the literature on strips with corresponding stiffness and strength. The results of the design model using an approximately constant shear stress over a decreasing effective anchorage length as the level of the through acting force increases corresponds fairly well with the test results when the ratio between the through acting force and the anchorage force is equal to or less than 2. When the ratio is greater, the shear stress distribution close to the failure in the anchorage zone is complex and can not be explained by the simple design model. The performed test results form a basis for further development of guidelines for designing strengthening of concrete structures by external carbon fibre reinforcement. vi

10 RAPPORTOVERSIKT vii Rapport nr.1: TITTEL: Feltdata for kloridinitiert armeringskorrosjon. Sammenstilling og kvalitetsvurdering av tilgjengelige data. Aktivitet: DP1 A1 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. Intern rapport nr Forfattere: Skjølsvold, O., Jacobsen, S., Lahus, O., Lindgård, J., Hynne, T. ISSN ISBN Sider: vedlegg + CD-ROM Dato: Desember 22 Rapport nr. 2: TITTEL: Laboratoriedata for kloridinitiert armeringskorrosjon. Aktivitet: DP1 A1 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. SINTEF. Rapport nr. STF22 A732. Forfattere: Hynne, T. og Lindgård, J. ISSN ISBN Sider: vedlegg Dato: Januar 23 Rapport nr. 3: TITTEL: Gimsøystraumen bru. Spesialinspeksjon kloridprofiler. Vurdering av kloridbelastning og diffusjonskoeffisient Aktivitet: Utgiver: Forfattere: Skjølsvold, O. ISSN ISBN DP1 A1 Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. Intern rapport nr Sider: vedlegg+cd-rom Dato: Januar 23 Rapport nr. 4: TITTEL: Kloridinntrengning i ressursvennlig kvalitetsbetong. Aktivitet: DP1 A2 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. NORCEM rapport Forfattere: Kjellsen, K.O. og Skjølsvold, O. ISSN ISBN Sider: vedlegg Dato: Januar 23

11 viii Rapport nr. 5: TITTEL: Statistisk beregning av levetid for betongkonstruksjoner utsatt for kloridinntrengning. Aktivitet: Utgiver: DP1 B1 Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. SINTEF. Rapport nr. STF22 A1613. Forfattere: Hynne, T., Leira, B.J., Carlsen, J.E. og Lahus, O. ISSN ISBN Sider: vedlegg Dato: Februar 23 Rapport nr. 6: TITTEL: Dimensjoneringsformat for kloridbestandighet. Aktivitet: DP1 B1 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. SINTEF. Rapport STF22 A261. Forfattere: Leira, B.J. ISSN ISBN Sider: vedlegg Dato: Februar 23 Rapport nr. 7: TITTEL: Pålitelighetsmetodikk ved bruk av FDV og levetidsberegninger. Aktivitet: DP1 B2 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. Aas-Jakobsen. Rapp Forfattere: Larsen, R.M. ISSN ISBN Sider: Dato: Februar 23 Rapport nr. 8: TITTEL: Effekt av reparasjon på levetid: Eksempelstudie fra Gimsøystraumen. Aktivitet: DP1 B3 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. SINTEF. Rapport nr. STF22 A167. Forfattere: Hynne, T. og Leira, B.J. ISSN ISBN Sider: vedlegg Dato: Oktober 26

12 Rapport nr. 9: TITTEL: Bestandighet og levetid av reparerte betongkonstruksjoner. Aktivitet: DP2 A2 Utgiver: Forfattere: Arntsen, B. ISSN ISBN Sider: Dato: Oktober 26 Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. NORUT Teknologi as rapport NTAS F ix Rapport nr. 1: TITTEL: Restlevetid Kai Sjursøya. Aktivitet: DP2 A3 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. Selmer Skanska AS, rapport nr. B 1-1. Forfattere: Carlsen, J.E. ISSN ISBN Sider: vedlegg Dato: November 26 Rapport nr. 11: TITTEL: Feltforsøk Sykkylven bru. Aktivitet: DP2 A4 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. Selmer Skanska AS, rapport nr. B 1-2 Forfattere: Carlsen, J.E. ISSN ISBN Sider: Dato: Desember 26 Rapport nr. 12: TITTEL: Strengthening Prestressed Concrete Beams with Carbon Fiber Polymer Plates. Aktivitet: DP2 B1 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. NTNU, Institutt for konstruksjonsteknikk. Forfattere: Takacs, P.F. og Kanstad, T. ISSN ISBN Sider: Dato: Desember 26

13 Rapport nr. 13: TITTEL: Forsterking av betongsøyler med karbonfibervev. Aktivitet: DP2 B2 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. SINTEF. Rapport nr. STF22 A718. Forfattere: Thorenfeldt, E. ISSN ISBN Sider: vedlegg Dato: Desember 26 x Rapport nr. 14: TITTEL: Forankringskapasitet av CFAP-bånd limt til betong. Aktivitet: DP2 B2 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. SINTEF. Rapport nr. STF22 A1618. Forfattere: Thorenfeldt, E. ISSN ISBN Sider: vedlegg Dato: November 27 Rapport nr. 15: TITTEL: Nonlinear Finite Element Analysis of Deteriorated and Repaired RC Beams Aktivitet: DP2 B3 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. NORUT Teknologi as rapport NTAS F Forfattere: Sand, B. ISSN ISBN Sider: Dato: Rapport nr. 16: TITTEL: Styrkeberegning ved korrosjonsskader. Aktivitet: DP2 B3 Utgiver: Forfattere: Stemland, H. ISSN ISBN Sider: Dato: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. SINTEF. Rapport nr. STF22 A1619.

14 Rapport nr. 17: TITTEL: Korrosjonsegenskaper for rustfri armering. Aktivitet: DP2 C1 Utgiver: Forfattere: Vennesland, Ø. ISSN ISBN Sider: Dato: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. NTNU, Institutt for konstruksjonsteknikk. Rapport R-9-1. xi Rapport nr. 18: TITTEL: Heftforhold for rustfritt armeringsstål. Aktivitet: DP2 C2 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. NTNU rapport. Forfattere: Hofsøy, A., Sørensen, S.I. og Markeset, G. ISSN ISBN Sider: Dato: Rapport nr. 19: TITTEL: Service Life Design of Concrete Structures Aktivitet: DP1 B4 Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. Forfattere: Helland, S., Maage, M., Smeplass, S., Fluge, F. ISSN ISBN Sider: Dato: Rapport nr. 2: TITTEL: SLUTTRAPPORT Aktivitet: - Utgiver: Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Vegteknisk avdeling. Forfattere: Fluge, F. og Jakobsen, B. ISSN ISBN Sider: Dato:

15 INNHOLDSFORTEGNELSE xii FORORD SUMMARY RAPPORTOVERSIKT INNHOLDSFORTEGNELSE iii v vii xii 1. SAMMENDRAG xiii 2. RAPPORT innhold utgjøres av følgende vedlegg SINTEF rapport STF22 A1618, Oktober 21 Thorenfeldt, E. Forankringskapasitet av CFAP-bånd limt til betong.

16 SAMMENDRAG xiii Fiberkompositter, spesielt karbonfiberarmert plast (CFAP), har i de senere årene blitt tatt i bruk ved reparasjon og forsterkning av betongkonstruksjoner. CFAP kan også brukes til å øke sikkerheten og redusere skadekonsekvensene ved dynamiske ulykkeslaster som jordskjelv og eksplosjoner. En forsterket konstruksjon skal tilfredsstille samme krav til pålitelighet som andre ordinære bygningskonstruksjoner. Det er derfor behov for å utvikle beregningsregler for limforankring av karbonfiberarmerte plastbånd til betong. Kravet til pålitelig samvirke med den armerte betongkonstruksjonen som skal forsterkes setter begrensninger for hvor høye spenninger som kan utnyttes. Basert på tidligere forsøksresultater er det grunn til å tro at forankringskapasiteten ved brudd gradvis vil reduseres for økende størrelse av gjennomgående krefter i karbonfiberbåndene. Med gjennomgående kraft menes her den delen av kraften som ikke avleveres i forankringen men som går gjennomgående forbi denne til motsatt side av forankringen. For å undersøke sammenhengen mellom størrelsen på gjennomgående kraft og oppnåelig forankringskraft er det gjennomført en serie belastningsforsøk. Prøveoppstillingen besto av et betongprisme med dimensjon b/h/t = 2 x 25 x 15 mm hvor det på de to sideflatene med høyde/tykkelse 25/15 mm var pålimt 5 x 1,2 mm CFAP-bånd av typen SikaCarboDur. Belastningene var en kombinasjon av gjennomgående strekkrefter i plastbåndene og tangentielle forankringskrefter mellom betongprisme og plastbånd. CFAP-båndene ble belastet i en strekkprøvingsmaskin samtidig som betongprismet ble påført en kraft virkende i samme retning. Forholdet mellom forankret kraft og gjennomgående kraft i båndene ble variert. Lastene ble påført trinnvis med vekselvis økning av gjennomgående kraft og forankret kraft. Limfugen var epoksylim av type Sikadur 3 Normal. Den var 25 mm lang, 5 mm bred og hadde en tilsiktet tykkelse på 2 mm. Hvert av de to karbonfiberbåndene var instrumentert med 9 strekklapper. Ved prøvetidspunktet hadde betongen terningfasthet 45 MPa og spaltestrekkfasthet 3 MPa. CFAP-bånd, SikaCarboDur S, hadde strekkfasthet 2.8 MPa og E-modul 165. MPa. Epoksylim, Sikadur 3 Normal, gir heftfasthet til betong > 4 MPa og E-modul 12.8 MPa. Forsøkene viser at forankringskapasiteten avtar med økende gjennomgående kraft i båndet. Heftspenningen ved brudd, beregnet for en kontaktflate 5 x 25 mm, ble redusert fra 2,6 til,5 MPa, mens strekkspenningen i båndet, påført som gjennomgående last, økte fra tilnærmet null til 12 MPa. Den vanligste bruddtypen var delaminering i betongen parallelt betongoverflaten hvor et 1-2 mm tykt lag av betongen ble sittende igjen på karbonfiberbåndet. Ved den mest belastede enden av prismet var tykkelsen av betonglaget ofte noe større. Det er etablert en forenklet beregningsmodell basert på sammenhengen mellom skjærforskyvningen i delamineringsrisset og heftfastheten i risset. Skjærforskyvningen tilsvarer CFAP-båndets forlengelse i forankringsområdet. Modellen er basert på at skjærspenningen ved brudd antas å være konstant over en netto effektiv forankringslengde begrenset av at skjærforskyvningen i delamineringsrisset ikke overskrider en kritisk grense.

17 xiv En aktuell kombinasjon av inngangsverdier som gir god overensstemmelse med observerte forankringskapasiteter, er skjærfasthet 4, MPa kombinert med kritisk skjærforskyvning,27 mm. For en prøve uten gjennomgående kraft gir beregningsmodellen med nevnte inngangsverdier kritisk forankringslengde lik 166 mm og forankringskapasitet i hvert av båndene på 33,2 kn tilsvarende en strekkspenning på 553 MPa i de 1,2 mm tykke karbonfiberbåndene. Dette tilsvarer 25 % av fiberbåndets strekkapasitet, som er av samme størrelsesorden som rapportert i litteraturen for bånd med tilsvarende stivhet og fasthet. Beregningsmodellens bruk av konstant skjærspenning og stadig kortere forankringslengde ved økende gjennomgående strekkspenning i båndene stemmer brukbart med forsøksresultatene for prøver hvor forholdet mellom gjennomgående og forankret kraft er to eller lavere. Når forholdet mellom gjennomgående og forankret kraft er større kan ikke den enkle beregningsmodellen beskrive skjærspenningsfordeling og skjærforskyvninger i stadier nær brudd. Forsøkene danner et godt utgagnspunkt for å utvikle dimensjoneringsregler for ekstern forankring av karbonfiberarmerte plastbånd til betongkonstruksjoner. Etablering av regler for kontroll av forankringen i områder med stor gjennomgående kraft i fiberbåndet er i denne sammenhengen spesielt viktig.

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38 1Page 1 of 271 A.1 Appendix A Resultatdiagrammer for prøve P1 P Load (kn) F1+F2 F1 F Load (F1 + F2) (kn) Fig A.1.1 Loading of specimen P1 Fig A Chart Title Stress strain diagram and regression line for CFRP plates in test P1 Legend: Strain gauge numbers y = 169,8x 1/2/21/22 Linear (1/2/21/22) 1 Force (kn), 4 1, 2, 3, 4, Distance from end of face A (mm) 31,4 26,9 19,5 7,1

39 2Page 2 of 272 A.2 Fig A.1.3 Force distribution in CFRP plate at face A, specimen P1 8 Bond stress (MPa) ,4 26,9 19,5 7, Distance from end of face A (mm) Fig A.1.4 Bond stress along CFRP plate at Face A, specimen P1 Force (kn) Distance from end of face B (mm) 31,6 27,4 19,7 7,2

40 3Page 3 of 273 A.3 Fig A.1.5 Force distribution in CFRP plate at face B, specimen P1 8 Bond stress (MPa) ,6 27,4 19,7 7, Distance from end of face B (mm) Fig A.1.6 Bond stress along CFRP plate at Face B, specimen P1 8 Bond stress (MPa) ,4 Model Distance from end of face A (mm)

41 4Page 4 of 274 A.4 Fig A.1.7. Bond stress distribution before failure compared with model, P1/A 8 Bond stress (MPa) ,6 Model Distance from end of face B (mm) Fig A.1.8 Bond stress distribution before failure compared with model, P1/B

42 5Page 5 of 275 A Load (kn) F1+F2 F1 F2 2/3 1/ Load (F1 + F2) (kn) Fig A.2.1 Loading of specimen P2 Fig 7 A Stress strain diagrams and regression curve for CFRP plates in test P2 Legend: y = Strain 1,822xgauge ,77x numbers /2/21/22 8/9/28/ Force (kn), 4 1, 2, 3, 4, Distance from end of face A (mm) 25,2 24,4 18,7 8,

43 6Page 6 of 276 A.6 Fig A.2.3 Force distribution in CFRP plate at face A, specimen P2 8 Bond stress (MPa) ,2 23,7 18,7 8, Distance from end of face A (mm) Fig A.2.4 Bond stress along CFRP plate at Face A, specimen P2 Force (kn) Distance from end of face B (mm) 23,9 23,4 17,9 7,5

44 7Page 7 of 277 A.7 Fig A.2.5 Force distribution in CFRP plate at face B, specimen P2 8 Bond stress (MPa) ,9 22,7 17,9 7, Distance from end of face B (mm) Fig A.2.6 Bond stress along CFRP plate at Face B, specimen P2 Bond stress (MPa) Distance from end of face A (mm) 25,2 Model Series3

45 8Page 8 of 278 A.8 Fig A.2.7. Bond stress distribution before failure compared with model, P2/A Bond stress (MPa) Distance from end of face B (mm) 23,9 Model Series3 Fig A.2.8 Bond stress distribution before failure compared with model, P2/B Load (kn) F1+F2 F1 F2 1/ Load

46 9Page 9 of 279 A.9 Fig A.3.1 Loading of specimen P3 Stress (MPa) 8 7 y = 2,436x x , 1, 2, 3, 4, 5, Strain o/oo 1/2/21/22 8/9/28/29 Fig A.3.2 Stress strain diagrams and regression curves for CFRP plates in test P3 Legend: Strain gauge numbers Fig A Force (kn) Bond stress (MPa) Force distribution in CFRP plate at face A, specimen P Distance from end of face A (mm) 21,7 19,8 16,9 7,7 21,7 19,8 16,9 7, Distance from end of face A (mm)

47 1Page 1 of 271 A.1 Fig A.3.4 Bond stress along CFRP plate at Face A, specimen P3 Force (kn) Distance from end of face B (mm) 23, 2,4 17,6 7,9 Fig A.3.5 Force distribution in CFRP plate at face B, specimen P3 8 6 Bond stress (MPa) , 2,4 17,6 7, Distance from end of face B (mm)

48 11Page 11 of 2711 A.11 Fig A.3.6 Bond stress along CFRP plate at Face B, specimen P3 8 Bond stress (MPa) ,7 Model Distance from end of face A (mm) Fig A.3.7. Bond stress distribution before failure compared with model, P3/A Bond stress (MPa) , Model Distance from end of face B (mm)

49 12Page 12 of 2712 A.12 Fig A.3.8 Bond stress distribution before failure compared with model, P3/B

50 13Page 13 of 2713 A Load (kn) F1+F2 F2 F1 2/3 1/ Load stage Fig A.4.1 Loading of specimen P4 7 6 y = 1,238x ,17x /2/21/22 8/9/28/29 Poly. (1/2/21/22) 1, 1, 2, 3, 4, Fig A.4.2 Stress strain diagrams and regression curve for CFRP plates in test P4 Legend: Strain gauge numbers

51 14Page 14 of 2714 A.14 Force (kn) Distance from end of face A (mm) 12,2 1,1 8,2 5,3 Fig A.4.3 Force distribution in CFRP plate at face A, specimen P4 Bond stress (MPa) ,2 1,1 8,2 5, Distance from end of face A (mm) Fig A.4.4 Bond stress along CFRP plate at Face A, specimen P4

52 15Page 15 of 2715 A.15 Force (kn) Distance from end of face B (mm) 1,6 8,4 6,8 4,9 Fig A.4.5 Force distribution in CFRP plate at face B, specimen P4 Bond stress (MPa) ,6 8,4 6,8 4, Distance from end of face B (mm) Fig A.4.6 Bond stress along CFRP plate at Face B, specimen P4

53 16Page 16 of 2716 A.16 Modified diagrams. Measured larger strain at distance 25 mm from end than in the free plate outside is probably due to malfunction og strain gauge No 27. In the following modified diagrams a linear decrease of the strain from the end of face B to the gauge at distance 75 mm from the end is assumed. Force (kn) Distance from end of face B (mm) 1,6 8,4 6,8 4,9 Fig A.4.5M Modified force distribution in CFRP plate at face B, specimen P4 8 Bond stress (MPa) ,6 8,4 6,8 4, Distance from end of face B (mm) Fig A.4.6.M Modified bond stress along CFRP plate at Face B, specimen P4

54 17Page 17 of 2717 A.17 8 Bond stress (MPa) ,2 Model Distance from end of face A (mm) Fig A.4.7. Bond stress distribution before failure compared with model, P4/A 8 Bond stress (MPa) ,6 Model Distance from end of face B (mm) Fig A.4.8 Bond stress distribution before failure compared with model, P4/B (Based on modified diagram)

55 18Page 18 of 2718 A Load (kn) F1+F2 F2 F1 5/6 1/ Load stage Fig A.5.1 Loading of specimen P5 14 Fig A Stress y = 1,822x strain 2 + diagrams 167,27x and average regression curve for CFRP plates in test P5 Legend: Strain gauge numbers 1/2/21/22 8/9/28/ , 7 2, 4, 6, 8, 6 Force (kn) Distance from end of face A (mm) 12,6 9,3 7,9 5,7 3,9

56 19Page 19 of 2719 A.19 Fig A.5.3 Force distribution in CFRP plate at face A, specimen P5 Bond stress (MPa) ,6 9,3 7,9 5,7 3, Distance from end of face A (mm) Fig A.5.4 Bond stress along CFRP plate at Face A, specimen P5 Force (kn) Distance from end of face A (mm) 12,6 9,3 7,9 5,7 3,9

57 2Page 2 of 272 A.2 Fig A.5.3.M Modified force distribution in CFRP plate at face A, specimen P5 8 Bond stress (MPa) ,6 9,3 7,9 5,7 3, Distance from end of face A (mm) Fig A.5.4.M Modified bond stress along CFRP plate at Face A, specimen P5

58 21Page 21 of 2721 A.21 Force (kn) Distance from end of face B (mm) 12,1 8,6 7, 4,1 2,6 Fig A.5.5 Force distribution in CFRP plate at face B, specimen P5 Fig A Bond stress (MPa) Force (kn) Bond stress along CFRP plate at Face B, specimen P Distance from end of face B (mm) Distance from end of face B (mm) 12,1 8,6 7, 4,1 2,6 12,1 8,6 7, 4,1 2,6

59 22Page 22 of 2722 A.22 Fig A.5.5.M Modified force distribution in CFRP plate at face B, specimen P5 Force (kn) Distance from end of face B (mm) 12,1 8,6 7, 4,1 2,6 Fig A.5.6.M Modified bond stress along CFRP plate at Face B, specimen P5

60 23Page 23 of 2723 A.23 8 Bond stress (MPa) ,6 Model Distance from end of face A (mm) Fig A.5.7. Bond stress distribution before failure compared with model, P5/A 8 Bond stress (MPa) ,1 12,1 Model 8,6 Model Distance from end of face B (mm) Fig A.5.8 Bond stress distribution before failure compared with model, P5/B

61 24Page 24 of 2724 A Load (kn) F1+F2 F1korr F2 5/6 1/ Load (F1 + F2) (kn) Fig A.6.1 Loading of specimen P6 Fig 14 A Stress strain diagrams and regression curve for CFRP plates in test P6 Legend: y = 1,472x Strain 2 gauge + 168,7x numbers /2/21/22 8/9/28/ Force (kn) 9, 8 2, 4, 6, 8, Distance from end of face A (mm) 6,3 6,9 7,3 6,7 3,8

62 25Page 25 of 2725 A.25 Fig A.6.3 Force distribution in CFRP plate at face A, specimen P2 Bond stress (MPa) ,3 6,9 7,3 6,7 3, Distance from end of face A (mm) Fig A.6.4 Bond stress along CFRP plate at Face A, specimen P6 Force (kn) Distance from end of face B (mm) 6,2 5,5 4,9 3,8 1,8

63 26Page 26 of 2726 A.26 Fig A.6.5 Force distribution in CFRP plate at face B, specimen P6 8 Bond stress (MPa) ,2 5,5 4,9 3,8 1, Distance from end of face B (mm) Fig A.6.6 Bond stress along CFRP plate at Face B, specimen P6 8 Bond stress (MPa) ,3 Model 6,7 Series Distance from end of face A (mm)

64 27Page 27 of 2727 A.27 Fig A.6.7. Bond stress distribution before failure compared with model, P6/A 8 Bond stress (MPa) ,2 Model 4,9 Series Distance from end of face B (mm) Fig A.6.8 Bond stress distribution before failure compared with model, P6/B

65 111 B.1 Appendix B Foto av prøver etter brudd Fig B.1 Prøve P1 Fig B.2 Prøve P2 Fig B.3 Prøve P3

66 222 B.2 Fig B.5 Prøve P5 Fig B.4 Prøve P4

67 333 B.3 Fig B.6 Prøve P6

68