The axial load-displacement behavior of steel strands used in rock reinforcement

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Satola, Ilkka
dc.date.accessioned 2012-02-24T08:37:05Z
dc.date.available 2012-02-24T08:37:05Z
dc.date.issued 2007-10-22
dc.identifier.isbn 978-951-22-8973-8
dc.identifier.issn 1795-4584
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/2917
dc.description.abstract The aim of this thesis was to test and evaluate the load-displacement behavior of different types of grouted steel strands and rebar applicable to rock reinforcement. The main interest was focused on the effect of the epoxy and zinc coatings on the axial load-displacement behavior of the strand. The bolt types tested were standard steel strand, galvanized steel strand, epoxy-coated steel strand, bulbed strand and rebar. New equipment for the axial laboratory pull test was designed and constructed for this study. The test apparatus enabled testing of different bolt types with embedment lengths from 250 mm up to 2000 mm. The loading rate used in the tests was 10 kN/min. The test apparatus worked as desired and was easy to operate. The results showed that untwisting mechanism dominates the axial behavior of the steel strands. The roughness of the surface of the steel strands had a remarkable effect on the untwisting of the steel strands and thus on the axial behavior as well. Rebar had a significantly higher bond strength, breaking load and maximum load, allowing shorter displacement values corresponding to the loads than any of the tested strands. The strands allowed larger displacement than rebar, especially the plain steel strand. The axial behavior of the bulbed strand was very close to that of the rebar, however. On the basis of the results, corrosion protection on the surface of the steel strand significantly increased the bond strength and the stiffness of the grouted steel strand and decreased the displacement in proportion to the load under axial loading. The results showed that the maximum load-carrying capacity of galvanized steel strand and epoxy-coated steel strand increased linearly as the embedment length increased from 250 mm to 1000 mm. The critical embedment length of these bolt types was between 750 and 1000 mm. The effect of the debonding material was found to be based both on the thickness of the debonding layer and the ability to decrease the friction between the strand and the grout. By thickening the layer, the pull-out resistance is decreasing leading lower pull-out loads for the strand. en
dc.description.abstract Työn tavoitteena oli selvittää kallion lujituksessa käytettävien juotettujen jännepunosten ja harjateräksen voima-siirtymä käyttäytymistä. Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti selvittämään, miten punoksen pinnalla oleva epoksipinnoite ja sinkkipinnoite vaikuttavat jännepunoksen aksiaaliseen käyttäytymiseen. Tutkitut pulttityypit olivat jännepunos, kuumasinkitty jännepunos, epoksipäällysteinen jännepunos, bulb–punos ja harjateräs. Testipulttien ulosvetokokeita varten kehitettiin ja rakennettiin uusi testauslaitteisto, jolla pystyttiin testaamaan pultteja laboratorio-olosuhteissa eripituisilla tartuntapituuksilla 250 mm:stä 2000 mm:iin saakka. Testin aikana vetovoimaa kasvatettiin tasaisesti, kunnes pultti katkesi tai juotoksen ja pultin välinen tartunta petti. Laitteisto toimi suunnitellulla tavalla ja oli helppokäyttöinen. Tulokset osoittivat, että kuormitettaessa sementtijuotettua jännepunosta aksiaalisesti, punokseen varastoituvalla muodonmuutosenergialla ja punoksen rakenteesta johtuvalla punoksen kiertymisellä on oleellinen vaikutus aksiaaliseen voima - siirtymä käyttäytymiseen, erityisesti lyhyillä tartuntapituuksilla. Mikäli punoksen kiertymistä ei ole estetty, jännepunos liukuu kiertymällä irti laastista. Jännepunoksen pinnan karheuden todettiin niin ikään vaikuttavan merkitsevästi punoksen kiertymiseen ja sitä kautta edelleen aksiaaliseen käyttäytymiseen. Harjateräksellä oli selvästi korkeammat tartuntalujuuden, murtovoiman ja maksimivoiman arvot, ja lyhyemmät kuormitusta vastaavat siirtymän arvot kuin testatuilla punostyypeillä. Punokset, ja erityisesti käsittelemätön jännepunos, sallivat suuremmat siirtymät kuin harjateräs. Bulb–punoksen aksiaalinen käyttäytyminen oli kuitenkin hyvin lähellä harjaterästä. Tulosten perusteella korroosiosuojaus jännepunoksen pinnalla lisäsi teräksen ja juotoslaastin välistä kitkaa ja tartuntapinta-alaa, ja näin ollen kasvatti merkittävästi tartuntalujuutta ja juotetun punoksen jäykkyyttä, ja vastaavasti pienensi siirtymiä suhteessa aksiaaliseen kuormitukseen. Kuumasinkityn ja epoksipinnoitettujen punosten maksimaalinen ulosvetovoima kasvoi lineaarisesti tartuntapituuden kasvaessa 250 mm:stä 1000 mm:iin. Edellä mainittujen punosten kriittinen tartuntapituus oli tulosten perusteella 750 mm:n ja 1000 mm:n välillä. Tartuntaa heikentävien aineiden vaikutuksen todettiin perustuvan sekä punoksen pinnalla olevan aineen paksuuteen että sen kykyyn vähentää punoksen ja laastin välistä kitkaa. Kerroksen paksuutta lisäämällä punoksen ulosvetoa vastustavaa voimaa voidaan pienentää. fi
dc.format.extent 120
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Helsinki University of Technology en
dc.publisher Teknillinen korkeakoulu fi
dc.relation.ispartofseries TKK dissertations en
dc.relation.ispartofseries 87 en
dc.subject.other Civil engineering en
dc.title The axial load-displacement behavior of steel strands used in rock reinforcement en
dc.type G4 Monografiaväitöskirja fi
dc.description.version reviewed en
dc.contributor.department Department of Civil and Environmental Engineering en
dc.contributor.department Rakennus- ja ympäristötekniikan osasto fi
dc.subject.keyword rock reinforcement en
dc.subject.keyword steel strand en
dc.subject.keyword rebar en
dc.subject.keyword epoxy-coated steel strand en
dc.subject.keyword galvanized steel strand en
dc.subject.keyword pull-out tests en
dc.subject.keyword kallion lujitus fi
dc.subject.keyword jännepunos fi
dc.subject.keyword harjateräs fi
dc.subject.keyword kuumasinkitty jännepunos fi
dc.subject.keyword epoksipäällysteinen jännepunos fi
dc.subject.keyword ulosvetokokeet fi
dc.identifier.urn urn:nbn:fi:tkk-010451
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Väitöskirja (monografia) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (monograph) en
dc.contributor.lab Rock Engineering en
dc.contributor.lab Kalliorakentaminen fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account