Chování betonových desek zesílených technologií FRP při požáru

CHOVÁNÍ BETONOVÝCH DESEK ZESÍLENÝCH TECHNOLOGIÍ FRP PŘI POŽÁRU
1
2
1
1
B.K. Williams , V.K.R. Kodur , L.A. Bisby a M.F. Green
1
Dept. of Civil Engineering, Queen’s University (fakulta stavebního inženýrství, Královnina univerzita)
Ellis Hall, Kingston, Ontario, Kanada
[email protected], [email protected], [email protected]
2
Institute for Research in Construction, National Research Council of Canada (Institut pro výzkum
stavebnictví, Rada pro státní výzkum v Kanadě)
1200 Montreal Road, Ottawa, Ontario, Kanada
[email protected]
ABSTRAKT: Pokračující pokrok v oblasti výrobních technik a technických parametrů polymerových
materiálů zesílených vláknem (FRP) umožnil, aby FRP materiály přestaly plnit sekundární úlohu v
občanské infrastruktuře a staly se skutečně realizovatelnou alternativou výstavby. Vzhledem k
rozsáhlé databázi znalostí a pevně stanovených metod predikce požární odolnosti lze aplikaci FRP
materiálů rozšířit na interiéry budov, kde je požár klíčovou obavou. Pokračující výzkumný program
Královniny univerzity a Rady pro státní výzkum v Kanadě (NRC) má za cíl posoudit chování prvků
zesílených technologií FRP při vysoké teplotě a vytvořit konstrukční pokyny pro bezpečné použití
technologie FRP v budovách. Byly provedeny experimentální studie k posouzení chování
maloplošných betonových desek zesílených FRP tkaninami a izolovaných unikátním
dvoukomponentovým protipožárním systémem z hlediska přenosu tepla. Desky byly vystaveny
standardnímu požáru podle ASTM E119 a pozorovalo se jejich celkové chování. Tloušťka izolace byla
předtím stanovena jako parametr nezbytný pro požární odolnost vyztužených betonových prvků
zesílených FRP materiály. Tloušťka izolace se měnila, aby se zjistilo, jaká je její schopnost zachovat
nízké teploty v adhezivním spoji FRP materiálu, které jsou klíčové k zabránění štěpení FRP materiálu
a izolace. K predikování teplot v izolaci, FRP materiálu a betonu během jejich vystavení požáru byl
vytvořen model konečných diferencí. Predikce modelu se porovnaly s testovanými daty, aby se model
potvrdil. Jak experimentální, tak analytická data jsou slibná v tom, že ukazují, že správně izolované
betonové desky zesílené FRP technologií mohou poskytnout odpovídající odolnost vůči požáru.
1 ÚVOD
Produkty z FRP jsou inovativním a trvanlivým řešením mnoha problémů v důsledku stárnutí
infrastruktury, které v posledních letech trápí stavby. Jejich rostoucí popularita souvisí kromě odolnosti
vůči korozi také s jejich nízkou hmotností a vysokou pevností. FRP tkaniny se používají v projektech
oprav a rekonstrukcí, jako jsou například zesílení poškozených sloupů, rekonstrukce betonových
sloupů v oblastech s výskytem zemětřesení [1] nebo oprava nosníků ke zvýšení únosnosti v ohybu a
ve smyku [2]. FRP produkty se rovněž v menším rozsahu používají v nových stavbách. FRP tyče se
používají jako vnitřní vyztužení v nových stavbách z vyztužených betonových desek a mostovkách v
korozivních prostředích [3]. Kromě toho vykazují předpjaté FRP tyče a tabule velký potenciál u staveb
z betonových nosníků a jejich rekonstrukcí [4, 5]. Materiál je tak všestranný, že se dokonce používá k
výrobě stavebnicových mostovek [6].
Zatímco FRP tkaniny se s úspěchem uplatňují v mnoha vnějších použitích, jejich použití v interiérech
je omezené, zejména kvůli obavám z požáru v souvislosti s tímto materiálem. Má se obecně za to, že
FRP materiály na trhu stavební techniky nenaplní svůj potenciál, dokud nebudou vytvořeny racionální
směrnice požární bezpečnosti [7, 8]. Vytvoření předpisů požární bezpečnosti pro FRP produkty pro
jejich použití v oblasti stavby budov je komplexní proces. Kromě studia teplotního chování těchto
prvků při požáru je nutné vzít v úvahu řadu dalších hledisek chování, jako jsou: únosnost, vývin kouře
a jeho toxicita, šíření plamenů a vlastnosti týkající se vytváření tepla [9]. Každou z těchto oblastí je
nutné prozkoumat a rozumět jí v souvislosti s vlastnostmi FRP materiálů, aby bylo možné technologii
FRP spolehlivě používat v budovách.
Královnina univerzita a Rada pro státní výzkum v Kanadě (NRC) ve spolupráci s ISIS Kanada a
průmyslovými partnery Fyfe Co. LLC a Watson Bowman Acme Corp. provádějí v této oblasti výzkum.
Počáteční fáze tohoto programu zahrnovala požární testování kompletních kruhových, vyztužených
betonových sloupů obalených FRP materiálem a izolovaných patentovaným ochranným systémem
[10]. Aktuální fáze se soustřeďuje na chování maloplošných vyztužených betonových desek
zesílených FRP technologií při požáru. Budeme diskutovat jak o technikách zesílení a izolování, tak
také o výsledcích požárních zkoušek. Stručně představíme numerický model přenosu tepla přes desky
a porovnáme predikce se skutečnými výsledky zkoušek. Cílem zkoušek desek je zhodnotit účinky
různých tloušťek izolací na přenos tepla k FRP materiálu a výztužné oceli. Na základě těchto
předběžných výsledků se budou parametry izolace optimalizovat pro experimenty s kompletními
skupinami nosníků a desek, které budou následovat.
2. VSTUPNÍ PARAMETRY
2.1 Požár
Chování požáru budovy je komplexní a nelineární a probíhá ve třech hlavních stádiích. Proces začíná
vznícením materiálu, které stojí na počátku stádia rozšiřujícího se požáru a trvá tak dlouho, než se
plameny skutečně rozšíří na všechny hořlavé povrchy. To je charakteristikou začátku plně rozvinutého
stádia požáru, které je pro konstrukční prvky kritické, protože v tomto stádiu začínají ztrácet svou
pevnost a únosnost. Při nedostatku hořlavého materiálu a kyslíku se požár přesune do fáze úpadku. V
průběhu požáru plameny dynamicky ovlivňují své okolí, jejich teplotu a intenzitu v závislosti na řadě
faktorů, mezi které patří: hmotnost a povaha dostupného hořlavého materiálu, míra ventilace místností
a vnitřní plocha povrchů místností [11]. Ačkoliv je každý požár unikátní, byly vyvinuty standardní
požární podmínky ke znázornění typického požáru místnosti. ASTM E119 [12] specifikuje časově
teplotní křivku, kterou je nutné sledovat při standardních zkouškách, při kterých se dosáhne teplot
přesahujících 1 000 °C po asi dvou hodinách. Křivka je ve většině situací konzervativní v tom, že na
rozdíl od skutečného požáru, který by v průběhu času odezněl, pokračuje v trvalém teplotním růstu.
2.2 Chování materiálu při vysoké teplotě
Všechny materiály se vyznačují určitou mírou degradace při vystavení podmínkám vysoké teploty. U
ocele a betonu sem patří tavení, drolení, smrštění nebo zkroucení. FRP materiály ztrácejí svou
pevnost a tuhost při překročení jejich teploty skelného přechodu (GTT) [13]. Nad touto mezní
hodnotou, která se může pohybovat od 65 do 150 °C [14] se stává polymerová matrice vazkou a
gumovitou. Sníží se také tuhost FRP materiálu, což vede k nadměrnému průhybu FRP materiálu. FRP
materiály jsou dále náchylné k hoření polymerové matrice při teplotách přesahujících 400 °C. Jestliže
není FRP materiál ochráněn, může se vznítit a podpořit šíření plamenů a vývin toxického kouře [15].
Volatilní fragmenty, které se vytvářejí při rozkladu polymerové matrice, mohou reagovat s okolním
kyslíkem, čímž se uvolní více tepla a zvýší se teplota [16].
Studie, které zkoumaly ztrátu pevnosti a tuhosti FRP materiálu při požáru, přinesly různé výsledky v
závislosti na typu polymerové matrice a vláknech použitých v FRP materiálu. Na základě studia
literatury o vlastnostech FRP materiálů při vysoké teplotě Kodur a Baingo [17] navrhli konzervativní
pevnostně-teplotní křivku pro změnu pevnosti tyče z FRP materiálu v závislosti na teplotě, která je
znázorněna na obrázku 1 a ukazuje, že pevnost FRP materiálu se vyznačuje vyšší citlivostí na
vysokou teplotu než ocel nebo beton.
o
% pevnosti při teplotě 20 C
Beton
Ocel
Dřevo
GFRP
o
Teplota ( C)
Obrázek 1: Pevnostně-teplotní křivka pro FRP materiál, ocel a beton (Kodur a Baingo, 1998)
2.3 Související výzkum
Uspokojivé chování betonových prvků zesílených FRP tkaninami bylo určeno na základě rozsáhlého
výzkumu a úspěšných skutečných aplikací. Existuje však pouze několik studií, které dokumentují
chování těchto prvků v podmínkách požáru. Zatímco byly provedeny různé materiální zkoušky
zkoumající chování FRP materiálu při vysoké teplotě v izolovaném prostředí, tyto výsledky nelze
přímo extrapolovat pro predikování chování konstrukčních prvků vyztužených nebo zesílených FRP
materiály při požáru. Hlavním problémem je to, že vazebná interakce mezi FRP materiálem a betonem
je klíčovým faktorem ovlivňujícím chování FRP tkaniny při vysoké teplotě a vazba se může při
teplotách blížících se GTT porušit [18].
Jeden z prvních programů požárních zkoušek zkoumající prvky zesílené FRP materiálem provedl
Deuring [19], který vystavil šest pravoúhlých nosníků, které se nacházely pod aktivním zatížením,
požáru. Jeden nosník nebyl nijak zpevněný, další byl zpevněný ocelovou deskou a zbývající čtyři
vzorky nosníků byly zpevněny uhlíkovými FRP tkaninami. Dva nosníky zpevněné FRP materiálem bez
doplňkové izolace vykázaly při zkoušce ztrátu vazby mezi betonem a FRP materiálem už za 20 minut.
Zpevněné nosníky s izolovanými deskami vykázaly nižší teplotu na rozhraní betonu a adheziva a
ztratily svou vazbu po jedné hodině od vystavení požáru.
Druhý program zkoušek uskutečnila Univerzita v Ghentu [20], která zkoumala řadu betonových
nosníků zesílených FRP materiálem. Pravoúhlé nosníky byly chráněny izolacemi v několika různých
provedeních, které se lišily v řadě parametrů, jako byly tloušťka ochrany, umístění ochrany (na
základě anebo na bocích), způsob ochrany (adhezivní nebo mechanická) a délka ochrany (v celém
rozsahu nebo právě v koncových kotvicích zónách). Mechanické ukotvení zajistilo vynikající zachování
vazby izolace k betonu. Protipožární ochrana ve tvaru písmene U (na základně a na bocích nosníků)
vykázala účinnější izolaci, která snížila teploty v uhlíkových FRP páscích a vnitřním vyztužení, což
mělo za následek celkové menší průhyby. Posledním poznatkem bylo to, že izolace umístěná pouze v
oblasti ukotvení FRP materiálu ochránila vazbu dostatečným způsobem, aby si mohla CFRP tkanina
zachovat během zkoušky svůj přínos v podobě výztuže namáhané tahem v míře, která téměř
odpovídala míře u plně chráněných nosníků.
Během počáteční fáze zkušebního programu popsané v této studii byly dva kruhové betonové sloupy
o délce 3,81 m a průměru 400 mm zesílené CFRP materiálem zatíženy na úrovně provozního zatížení
a vystaveny standardním podmínkám při požáru [10]. Oba sloupy byly zpevněny uhlíkovými FRP
tkaninami a izolovány dvousložkovým ochranným systémem sestávajícím z vrstvy izolace a tenkého
nátěru intumescenční pryskyřice. Další informace jsou uvedeny ve studii Bisbyho a spol. [21] v tomto
sborníku prací.
2.4 Odolnost proti požáru
ASTM E119 [12] definuje požární odolnost podlahové konstrukce jako dobu, během níž:
1. je konstrukční prvek schopen odolat zatížení, které je na něj vyvinuto;
2. si výztužná ocel zachová teplotu nižší než 593 °C; a
3. průměrná teplota neodhalené plochy nevzroste na více než 140 °C a žádný jednotlivý bod na
neodhalené přední straně nevzroste na teplotu přesahující počáteční teplotní hladiny v
pokojích o 180 °C.
Protože zkoušky desek, které jsou zde uvedeny, zkoumaly pouze chování týkající se přenosu tepla
přes izolaci, nebyly vzorky požárně zkoušeny při aplikovaném zatížení.
3. EXPERIMENTÁLNÍ PROGRAM
3.1 Konstrukce
Pomocí 28 MPa betonu s vápencovým kamenivem o maximálním průměru 14 mm bylo vytvořeno osm
maloplošných vyztužených betonových desek. Plánované rozměry desek (954 x 1 331 mm) byly
vybrány tak, aby mohly být v ohništi požárně testovány zároveň dvě desky. Tloušťka desky 150 mm
byla vybrána proto, aby odpovídala tloušťce typických stavebních desek, které se běžně používají v
Severní Americe. Protože desky nebyly během zkoušky vystaveny zatížení, byla výztuha desky
(sestávající z 3 - 15 m tyčí ve směru rozměru 1 331 mm a 4 - 10 M tyčemi ve směru rozměru 954 mm)
navržena tak, aby odolala pouze vlastní hmotnosti vzorků. Výztuha byla navržena s průhledným
krytem s tloušťkou 25 mm, jak je uvedeno v CSA A23.3-94 [22], a odpovídá typickým hodnotám, s
nimiž se setkáváme v praxi.
3.2 Zesílení a izolace
Dvě z osmi desek byly zesíleny, izolovány a dosud otestovány, takže zbývajících šest desek teprve
bude podrobeno požárním zkouškám. Desky byly zesíleny a izolovány unikátním, patentovaným
izolačním systémem, který vyvinula a vyrobila společnost Fyfe Co. LLC. Na obrázku 2 je schematicky
znázorněn průřez vyrobenou deskou. Protože desky nebyly během vystavení požáru nijak zatíženy,
návrh zesílení nemusel splňovat žádné požadavky na zatížení. Bylo rozhodnuto, že zesílení by mělo
jednoduše odpovídat typické skutečné instalaci. Každá deska byla upravena dvěma vrstvami
uhlíkového zesilovacího systému Tyfo® SCH, jehož vlastnosti jsou uvedeny v tabulce 1. GTT matrice
(podle informací výrobce) činila 93 °C. Protipožární ochranu u desek tvořila pasivní vrstva izolace
Tyfo® VG, která byla potažena intumescenční vrstvou (Tyfo® EI). VG vrstva, jejíž vlastnosti jsou
uvedeny v tabulce 2, byla aplikována postřikem na tloušťky 19 mm (deska 1) a 38 mm (deska 2), jak
je znázorněno na obrázku 3. Poté následovala aplikace vrstvy El o tloušťce 0,25 mm na každou desku
pomocí zednické lžíce. Na různých místech v celé hloubce betonu a ve vrstvách FRP materiálu a
izolace bylo umístěno dvanáct (12) termočlánků.
3.3 Plán zkoušky
Obě desky byly testovány zároveň v peci střední velikosti v NRC (obrázek 4). Každá deska byla
nesena izolovanými okraji na třech stranách pece. Desky byly následně vystaveny požárním
podmínkám podle standardní teplotní křivky při požáru ASTM E119 [12].
Beton
Obrázek 2: Znázornění zesílení a izolace desky
Tabulka 1: Vlastnosti laminátu Tyfo® SCH
poskytnuté výrobcem
Konstrukční
Vlastnost
hodnota
Mezní ohybová pevnost v
745 MPa
primárním směru vlákna
Natažení ve zlomu
1.2%
Mezní ohybová pevnost v
90 stupních k primárnímu
0
směru vlákna
Tloušťka laminátu
1,0 mm
Tabulka 2: Vlastnosti izolace Tyfo® VG
poskytnuté výrobcem
Zkušební
Vlastnost
hodnota
Hustota
Pevnost v tlaku
Pevnost spojení
Hořlavost
Povrchové šíření
plamene
Tepelná vodivost
3
240 - 272 kg/m
112 kPa
18,6 kPa
Nehořlavé
0.0
3
(při 14 ºC, 269 kg/m )
Měrné teplo (při 149 °C)
0,0815 W/m-ºC
1 047 J/kg-ºC
Obrázek 3: Aplikace izolace VG postřikem
Obrázek 4: Usazování desky do pece
4. VÝSLEDKY A DISKUSE
Desky byly vystaveny požáru po dobu čtyř hodin. Zkušební pec umožňovala omezenou kontrolu
obnaženého povrchu desek dvěma malými průhledítky. Během prvních pěti minut se aktivovala
intumescenční vrstva (EI) systému protipožární ochrany, která vytvořila zuhelnatělou vrstvu a kouř. Za
15 minut došlo k jejímu oddělení. V čase 2 hodiny a 12 minut se od FRP materiálu oddělila izolační
vrstva o tloušťce 19 mm na desce č. 1 a asi o 2 minuty později došlo k delaminaci FRP vrstvy. Poté
následovalo odrolení krycí vrstvy betonu a vytvoření prasklin na neodkryté přední straně. Na desce č.
2 nebylo pozorováno žádné vnější poškození a izolace zůstala neporušená po celou dobu trvání
zkoušky.
Teplota ve vrstvách EI/VG/FRP (vnější) a v betonu byly monitorovány v jednominutových intervalech.
Na obrázku 5 jsou znázorněny zaznamenané teploty ve vnějších vrstvách obou desek. Během
počátečních 15 minut rostla teplota na rozhraní EI/VG pomaleji než okolní teplota hoření, s největší
pravděpodobností z důvodu aktivace intumescenční vrstvy a následnému zuhelnatění, k němuž došlo.
V této oblasti byly i nadále zaznamenávány teploty, které byly nižší než teplota hoření v průběhu
většiny zkoušky, což ukazovalo na to, že vrstva EI i nadále minimalizovala přenos tepla nebo že byl
termočlánek mírně zapuštěn ve VG izolaci, která mu zajistila dodatečnou minimální ochranu.
Teplota na rozhraní vrstev VG/FRP se vyvíjela do značené míry stejně jako teplota na rozhraní EI/VG.
U desky č. 1 vzrostla teplota asi na 95 °C a na této úrovni zůstala dalších 34 minut v průběhu zkoušky.
Tato stabilní teplotní hladina byla způsobena vypařováním vody v izolační vrstvě, během něhož se
veškeré teplo, které proniklo do izolace, využilo k vypaření vody na místo toho, aby došlo ke zvýšení
teploty materiálu. Po vypaření veškeré vody začala teplota na rozhraní vrstev VG/FRP desky č. 1 opět
růst, až dosáhla hladiny 400 °C. V tomto okamžiku začalo tempo růstu teploty klesat, s největší
pravděpodobností v důsledku rozkladu epoxidové matrice, což je endotermická reakce. Zhruba kolem
130 minuty zkoušky (2 hodiny a 10 minut) teplota dramaticky vzrostla, což se shodovalo s delaminací
izolační vrstvy. V porovnání s deskou č. 1 vykázala deska č. 2 podobné teploty na rozhraní vrstev
VG/FRP, přičemž stabilní teplotní hladina vypařování se udržela do 176 minuty (2 hodiny a 56 minut)
testu, protože izolační vrstva byla tlustší. Teplota v této oblasti činila na konci čtyřhodinové zkušební
doby 272 °C.
přesahující teplotu skelného přechodu (GTT) epoxidové matrice mohou způsobit degradaci vazby [18].
U desky č. 1 se teplotní trendy na rozhraní FRP vrstvy a betonu podobaly trendům na rozhraní vrstev
VG/FRP. Teplota zpočátku rostla až asi na úroveň 80 °C, kde se v důsledku vypařování vody
stabilizovala a udržela se až do 45 minuty trvání zkoušky. Teplota následně znovu rostla až do
okamžiku delaminace izolační vrstvy a vrstvy FRP, kdy došlo k velkému teplotnímu skoku. U desky č.
2 rostla teplota v tomto místě pomalu až na úroveň asi 80 °C, kde bylo dosaženo stabilní hladiny,
která trvala až do 150 minuty (2 h a 30 min.). Na konci testu činila teplota adhezivního spoje vrstvy
FRP v desce č. 2 pouze 206 °C.
Teploty v ocelové výztuze a na obnažené přední straně desek jsou důležité pro stanovení požární
odolnosti podle ASTM E119 [12] a jsou zobrazeny na obrázku 6 pro obě desky. Obrázek znázorňuje,
že teplota tyče desky č. 1 se udržela pod úrovní 593 °C až do 144 minuty (2 h a 24 min.), zatímco
o
o
Teplota ( C)
Teplota ( C)
teplota desky č. 2 zůstala na uspokojivé úrovni po celou čtyřhodinovou dobu trvání zkoušky. Obrázek
6 rovněž ukazuje, že teplotní nárůst na neobnažené přední straně desky č. 1 činil méně než 140 °C do
206 minuty (3 h a 26 minut), zatímco deska 2 splnila kritérium. Kdybychom vycházeli striktně z ASTM
E119 [12], byla by požární odolnost 144 minut (2 h a 24 minut) a čtyři hodiny pro desku č. 1, resp.
desku č. 2. Aby byl systém zesílení konstrukčně účinný, má se za to, že by měla teplota adhezivního
spoje FRP materiálu zůstat pod úrovní GTT epoxidové matrice. Toto kritérium požární normy aktuálně
neuznávají. Pokud bychom jej aplikovali na tuto situaci, byla by protipožární odolnost založená na
teplotě adhezivního spoje FRP vrstvy 45 minut v případě desky č. 1 a 150 minut (2 h a 30 min.) v
případě desky č. 2.
beton
Čas (minuty)
Čas (minuty)
Obrázek 5: Teploty ve vrstvách EI/VG/FRP desek č. 1 a 2
Obrázek 6: Teploty v deskách č. 1 a 2 v porovnání s kritérii ASTM E119
Teplota na rozhraní FRP vrstvy a betonu je podle všeho klíčová pro chování vazby, protože teploty
5. TEPLOTNÍ MODEL
o
Teplota ( C)
Pro predikování teploty v zesílené a izolované desce byla vytvořena jednorozměrová analýza přenosu
tepla. Tento model po Liem [11] upravil a naprogramoval Bisby [10] a použil metodu konečných
diferencí. Neobsahuje účinky intumescenční vrstvy EI na přenos tepla kvůli obtížím spojeným s
modelováním vrstvy s proměnnými geometrickými a tepelnými vlastnostmi. Na jiných místech lze
nalézt podrobnější diskusi o teorii modelu a analytických postupech [10].
Čas (minuty)
Obrázek 7: Zaznamenané teploty v desce č. 2 oproti predikci modelu [38 mm VG]
Na obrázku 7 můžeme vidět srovnání predikovaných a naměřených teplot ve vnějších vrstvách desky
č. 2 v průběhu požární zkoušky. Je zřejmé, že model uspokojivým způsobem zachytil všeobecné
chování na rozhraních. Teplota na rozhraní vrstev EI/VG je oproti predikované teplotě vyšší, protože v
modelu není zahrnuta EI vrstva. Model úspěšně zachytil stabilní teplotní hladinu na rozhraní FRP
vrstvy a betonu, která byla způsobena vypařováním vlhkosti v izolaci VG. Teplotní gradient, který je
zjevný u FRP vrstvy nad hladinou 100 °C, nebyl modelem kopírován, pravděpodobně kvůli měnícím
se teplotním vlastnostem matrice nad hladinou GTT.
Predikce okamžiku, kdy teplota adhezivního spoje FRP vrstvy překročí hladinu GTT epoxidové
pryskyřice je potenciálně důležitý pro hodnocení plánů protipožární ochrany. V tuto chvíli model v
tomto ohledu neposkytuje odpovídající přesnost. Aktuálně se však pracuje na zdokonalení modelu a
získání přesnějších teplotních vlastností pro různé zahrnuté materiály.
6 ZÁVĚRY
Tato studie stručně předkládá výsledky experimentálního a analytického zkoumání maloplošných
betonových desek zesílených FRP materiálem za podmínek požáru. Na základě výsledků z vystavení
dvou betonových desek požáru bylo zjištěno, že čtyřhodinové protipožární ochrany předepsané ASTM
lze dosáhnout se systémem izolace o tloušťce 38 mm, který je zde popsán, zatímco izolace o tloušťce
19 mm může zajistit dvouhodinovou ochranu (v případě desek zatížených pouze vlastní hmotností).
Porovnání dat s predikcemi jednoduchého modelu přenosu tepla, který byl dříve vytvořen, ukazuje
schopnost modelu predikovat všeobecný trend vývoje teploty desek v průběhu času. Výsledky této
studie naznačují, že je možné dosáhnout uspokojivého chování betonových prvků zesílených vrstvou
FRP při požáru, a budou využity při rozsáhlejších aplikacích zahrnující konstrukční skupiny nosníků a
desek.
7. PODĚKOVÁNÍ
Autoři jsou členy sítě Intelligent Sensing for Innovative Structures (ISIS Kanada) a rádi by poděkovali
za podporu programu Networks of Centres of Excellence kanadské vlády a Natural Sciences and
Engineering Research Council. Autoři by také rádi poděkovali za podporu Radě pro státní výzkum v
Kanadě a společnostem Fyfe Company LLC a Watson Bowman Acme Corporation.
8. LITERATURA
[1] Fukuyama, H., „FRP Composites in Japan,“ Concrete International, ACI, 21, 10, 1999, str. 29-32.
[2] Okeil, A.M.; El-Tawil, S.; and Shahawy, M., „Short-Term Tensile Strength of Carbon Fiber-Reinforced Polymer Laminates for
Flexural Strengthening of Concrete Girders,“ ACI Structural Journal, 98, 4, 2001, str. 470-478.
[3] Rizkalla, S., and Labossière, P., „Structural Engineering with FRP – in Canada,“ Concrete International, ACI, 21, 10, 1999,
str. 25-28.
[4] Dolan, C.W., „FRP Prestressing in the U.S.A.,“ Concrete International, ACI, 21, 10, 1999, str. 21-24.
th
[5] El-Hacha, R.; Wight, R.G.; Green, M.F., and Erki, M.A. „Prestressed CFRP Sheets for Strengthening Concrete Beams,“ 6
International Conference on Short and Medium Span Bridges, Vancouver, BC, Kanada, 2002, str. 329-336.
[6] Williams, B., „The Development of GFRP Bridge Deck Modules,“ Master’s Thesis, University of Manitoba, 2000, str. 184
[7] Harries, K.A.; Porter, M.L., and Busel, J.P., „FRP Materials and Concrete – Research Needs,“ Concrete International, ACI,
25, 10, 2003, str. 69-74.
[8] Sorathia, U.; Ohlemiller, T; Lyon, R.; Kiffle, and Schultz, N., „Chapter 9: Effects of Fire,“ Gap Analysis for Durability of Fibre
Reinforced Polymer Composites in Civil Infrastructure, ACI, 2001, str. 100-120.
[9] Kodur, V.K.R., „Fire Resistance Requirements for FRP Structural Members,“ Annual Conference of the Canadian Society for
Civil Engineering, CSCE, Regina, SK, 1999, str. 83-94.
[10] Bisby, L.A., „Fire Behaviour of FRP Reinforced or Confined Concrete,“ Doctoral Thesis, Department of Civil Engineering,
Queen's University, Kingston, Ontario, Kanada. 2003, str. 372
[11] Lie, T.T., Structural Fire Protection, ASCE Committee on Fire Protection, Structural Division, ASCE, New York, 1992, str.
241
[12] ASTM, Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials, ASTM Standard E119, ASTM, West
Conshohocken, PA, 1998, str. 457-477.
[13] Bank, L.C., „Properties of FRP Reinforcements for Concrete,“ Fibre-Reinforced-Plastic (FRP) Reinforcements for Concrete
Structures: Properties and Applications, Elsevier Science Publishers B.V., 1993, str. 59-86.
[14] ACI, ACI 440.2R-02: Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete
Structures, ACI, Farmington Hills, MI, USA, 2002, str. 113
[15] Apicella, F., and Imbrogno, M.,. „Fire Performance of CFRP-Composites Used for Repairing and Strengthening Concrete,“
Proceedings of the Fifth ASCE Materials Engineering Congress, ASCE, Cincinnati, Ohio, USA, 1999, str. 260-266.
[16] Nelson, G.L., „Fire and Polymers: An Overview,“ Fire and Polymers II: Materials and Tests for Hazard Prevention, G.L.
Nelson, ed., American Chemical Society Symposium Series 599, Washington, DC, USA, 1995, str. 1-26.
[17] Kodur, V.K.R., and Baingo, D., Fire Resistance of FRP Reinforced Concrete Slabs, IRC Internal Report No. 758, Institute
for Research in Construction, National Research Council of Canada, Ottawa, ON, Kanada, 1998, str. 37
[18] Katz, A.; Berman, N.; and Bank, L.C., „Effect of High Temperature on Bond Strength of FRP Rebars,“ Journal of
Composites for Construction, ASCE, 1999, 3, 2, str. 73-81.
[19]·Deuring, M., „Brandversuche an Nachtraglich Verstarkten Tragern aus Beton“, Research Report EMPA No. 148’795, Swiss
Federal Laboratories for Materials Testing and Research, Dubendorf, Švýcarsko, 1994, str. 97
[20] Blontrock, H., Taerwe, L., and Vandevelde, P., „Fire Tests on Concrete Beams Strengthened with Fibre Composite
Laminates,“ Third Ph.D. Symposium, Vídeň, Rakousko, 2000, str. 10
[21] Bisby, L.A., Kodur, V.K.R., and Green, M.F., „Performance in Fire of FRP-Confined Reinforced Concrete Columns,“ The
Fourth International Conference on Advanced Composite Materials in Bridges and Structures (ACMBS-IV), Calgary,
Alberta, 20. - 23. července, 2004.
[22] CAN/CSA-A23.3-94, Concrete Design Handbook, Canadian Portland Cement Association, Ottawa, Ontario, 1994.