Podatność złącza jako czynnik redukujący efekt koncentracji napręŝeń w połączeniach materiałów kruchych

Transkrypt

1 I Kongres Mechaniki Polskiej, Warszawa, sierpnia 2007 r. J. Kubik, W. Kurnik, W.K. Nowacki (Red.) na prawach rękopisu Podatność złącza jako czynnik redukujący efekt koncentracji napręŝeń w połączeniach materiałów kruchych Arkadiusz Kwiecień, Bogusław Zając Politechnika Krakowska, Instytut Mechaniki Budowli Marek Skłodowski Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN Piotr W. Sielicki Politechnika Poznańska, Instytut Konstrukcji Budowlanych 1. WSTĘP Badania doświadczalne prowadzone na róŝnych materiałach budowlanych (beton, cegły) pokazały, Ŝe większość z nich cechuje się kruchymi właściwościami. Pod działającym obciąŝeniem generowane są w materiale napręŝenia, których rozkład na poziomie mikro jest niejednorodny. W praktyce, dla uzyskania prostych modeli obliczeniowych w analizach inŝynierskich na poziomie makro, zakłada się jednorodny rozkład napręŝeń. W materiałach jednorodnych napręŝenie normalne wywołane siłą skupioną jest równomiernie rozłoŝone, zgodnie z prawem Bernoulliego. Gdy powstanie konstrukcyjna nieciągłość, napręŝenie nie pozostaje juŝ równomiernie rozłoŝone, lecz ulega bardzo silnej koncentracji, zgodnie z rozkładem opisanym hiperbolą Bernoulliego (Rys. 1). Pod wpływem tego napręŝenia odkształcenia łatwo osiągają granicę spręŝystości, a następnie materiał pęka lub dalszy rozwój defektu w materiale ogranicza deformacja plastyczna na jego końcu. W procesie przekazywania napręŝeń energie potencjalna i dyssypacji równowaŝą energię wzbudzenia [1]. a) b) Rysunek 1. Opis zjawiska koncentracji napręŝeń: (a) zaburzenie rozkładu napręŝeń wokół pęknięcia, (b) hiperbola Bernoulliego (wg [1]) W materiałach kruchych, gdy poziom napręŝeń osiąga wytrzymałość materiału, generują się lokalne uszkodzenia w postaci pęknięć lub defektów. Defekty te są nie tylko nieodwracalne, ale takŝe wywołują powstanie nowych koncentracji napręŝeń, groŝących utratą ciągłości materiału. Kruche pękanie jest inicjowane na powierzchni kontaktu ziaren o duŝej wytrzymałości, gdzie powszechnie występuje koncentracja napręŝeń. Zjawisko to było obserwowane m. in. w trakcie badań elastooptycznych betonu [2]. Zniszczenie przebiegające w materiale kruchym jest gwałtowne, cechujące się lawinowym procesem łączenia się mikropęknięć w miejscach koncentracji napręŝeń, gdzie została przekroczona wytrzymałość materiału na rozciąganie.

2 2. WARSTWA ADHEZYJNA W POŁĄCZENIACH MATERIAŁÓW KRUCHYCH 2.1. Połączenia sztywne i podatne W przeszłości preferowano warstwy adhezyjne o bardzo duŝej wytrzymałości na rozciąganie i ścinanie dochodzącej do 30 MPa lub wyŝszej, takie jak epoksydy. Jednak w ostatnim czasie zauwaŝono, Ŝe kleje o bardzo duŝej wytrzymałości i sztywności lecz o odkształceniu granicznym nie przekraczającym kilku procent mogą ulegać zniszczeniu gdy są poddane ruchowi. Z drugiej strony, kleje elastyczne o odkształcalności granicznej dochodzącej do kilkudziesięciu procent lub wyŝszej i wytrzymałości kilku MPa mogą wymagać wykonania większej pracy do zniszczenia połączenia niŝ kleje sztywne, co pokazano w pracy [3] (Rys. 2). Z tego powodu złącza elastyczne są powszechnie wykorzystywane w pół-konstrukcyjnych połączeniach (np. przy budowie statków, w transporcie). Rysunek 2. Porównanie pomiędzy sztywnymi i podatnymi połączeniami adhezyjnymi praca wymagana do zniszczenia połączenia jest proporcjonalna do powierzchni pod krzywymi (wg [3]) 2.2. Wpływ podatności warstwy adhezyjnej na koncentrację napręŝeń Warstwa adhezyjna (skleina) łącząca ze sobą elementy składowe przenosi napręŝenia normalne i styczne. Najbardziej znaczącą rolę odgrywają napręŝenia styczne, wynikające z róŝnego odkształcania się skleiny i łączonych materiałów. Rozkład napręŝeń stycznych jest nierównomierny po długości skleiny [3], [4] objawiający się duŝymi koncentracjami na jej brzegach i szybkim spadkiem w kierunku środka warstwy. W celu eliminacji tak duŝych koncentracji napręŝeń moŝna zwiększać grubość warstwy łączącej (co podnosi koszty) lub zastosować materiały o róŝnych modułach [5]. Zastosowanie bardziej podatnych materiałów prowadzi do zmniejszenia maksymalnych napręŝeń oraz włączenia do współpracy większej powierzchni warstwy łączącej (Rys. 3). Skutkuje to zwiększeniem wytrzymałości złącza i energii deformacji przez niego pochłanianej. Rysunek 3. ZróŜnicowanie rozkładu napręŝeń ścinających przy zmianie modułu Young a warstwy adhezyjnej (wg [5])

3 2.3. Metoda Złączy Podatnych w naprawie pękniętych konstrukcji murowych Bezpieczeństwo konstrukcji, zwłaszcza poddanej obciąŝeniom dynamicznym, wymaga aby pracujący element konstrukcyjny posiadał pewną ciągliwość. Takiego zapasu praktycznie nie posiadają konstrukcje murowe oraz sztywne złącza (np. wykonane z Ŝywic epoksydowych lub zapraw cementowych). Ich graniczna odkształcalność nie przekracza kilku procent, a model zniszczenia jest kruchy [3]. Metoda Złączy Podatnych (MZP), szerzej opisana w pracach [6], [7], bazuje na podejściu energetycznym i wykorzystuje podatną poliuretanową masę klejącą do łączenia pękniętych elementów konstrukcyjnych. Podstawową zaletą złącza podatnego jest doprowadzanie do równomiernego rozkładu napręŝeń (nawet w miejscach gdzie występują imperfekcje) i tym samym niwelowanie koncentracji napręŝeń. Dzięki temu konstrukcja połączona bardziej odkształcalnym polimerem jest w stanie przenieść obciąŝenia o większej energii (por. sklejone elementy betonowe opisane w pracy [8]). Jednym z elementów w/w metody jest określenie wytrzymałości pękniętego elementu murowego na rozciąganie, której znajomość jest niezbędna do prawidłowego doboru iniekcyjnej masy poliuretanowej. Pomocna w tym przypadku jest metoda pull-off [9], określająca wytrzymałość materiału na odrywanie lub badania mikrordzeni pobranych z muru. 3. BADANIA DOŚWIADCZALNE NA ELEMENTACH MUROWYCH 3.1. Opis badanego obiektu i zakresu prac W ramach badań doświadczalnych in situ przeprowadzonych przez IMB PK, wykonano pomiary odpowiedzi pękniętego budynku murowanego naprawionego MZP wywołanej obciąŝeniem dynamicznym. Silnie uszkodzony budynek został sklejony podatną masą poliuretanową, która pozwoliła na jego bezpieczną pracę przy stosunkowo duŝym poziomie drgań [10]. W ramach określenia cech muru dla potrzeb doboru odpowiedniego polimeru, przeprowadzono badania mikrordzeniowe elementów murowych [11] i testy pull-off na zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni budynku oraz na nośnych powierzchniach luźnych cegieł (pobranych z uszkodzonego muru) Badania mikrordzeni Koncepcja badania mikrordzeni powstała w IPPT PAN w związku z badaniami zabytkowych budowli murowanych [11]. Badania testujące metodę przeprowadzone na Wapieniu Portlandzkim [12] potwierdziły jej przydatność do określania własności zabytkowych materiałów konstrukcyjnych. Istotą metody jest obserwacja, Ŝe z jednej strony trudno jest uzyskać zgodę konserwatora zabytków na wyjęcie z zabytkowej budowli próbek do badań wytrzymałościowych, a z drugiej strony, Ŝe tysiące małych otworów jest stale wierconych w zabytkach w trakcie ich codziennej eksploatacji np. zakładania czujników czy instalacji elektrycznych lub alarmowych. Tak więc wiercenie małych rdzeni, o średnicy kilku/kilkunastu milimetrów, zamiast zwykłych otworów, mogłoby być źródłem próbek do niezbędnych pomiarów modułów spręŝystości i wytrzymałości zabytkowych materiałów. Rysunek 4. Stanowisko pomiarowe nr 2. Otwory po wywierconych mikrordzeniach w sąsiedztwie przygotowanego testu pull-off (pomiar na stanowisku urządzeniem pull-off na rysunku obok).

4 Metoda o nazwie Kompaktowy Test Diagnostyczny CoDiT (od Compact Diagnostic Test) jest w trakcie rozwoju i przełoŝenie jej wyników na wartości otrzymywane w próbach normowych wymaga jeszcze dalszych badań. W niniejszej pracy zaproponowano połączenie badań mikrordzeni z testami pull-off dla oceny lokalnych własności morfologicznych materiału (występowanie wad materiałowych mogących mieć wpływ na wyniki testu pull-off) oraz pomiaru własności mechanicznych (reprezentowanych przez prędkość propagacji fal ultradźwiękowych i wytrzymałość na zginanie). Mikrordzenie pobrano z muru w sąsiedztwie wykonywanych pomiarów testem pull-off (Rys. 4). Podobnie, w pobliŝu planowanych miejsc usytuowania testów pull-off, wywiercono mikrordzenie z próbek luźnych cegieł pochodzących z tego samego obiektu. Autorom zaleŝało bowiem na moŝliwie bliskim usytuowaniu obu miejsc pomiaru własności badanego muru, ze względu na planowane porównanie uzyskanych wyników. Badania morfologiczne rdzeni ze stanowiska 2 pokazały, Ŝe na głębokości ok. 6.5 mm pod powierzchnią rozciąga się rozległe spękanie materiału, widoczne na wszystkich mikrordzeniach. Towarzyszą mu teŝ niejednorodności w postaci wtrąceń, co widoczne jest na Rys. 5. Istnienie takiej strefy osłabienia potwierdza próba zginania mikrordzeni, gdzie zniszczenie następuje przez ścięcie materiału w osłabionej strefie, zamiast zniszczenia na skutek napręŝeń rozciągających w dolnej, centralnej, strefie próbki. Rysunek 5. Obraz szczeliny i wtrąceń w pobliŝu czoła mikrordzenia (po lewej) oraz zniszczenie przez ścięcie w płaszczyźnie osłabienia podczas próby trójpunktowego zginania (po prawej). Przykład ten ilustruje przydatność badania mikrordzeni jako pomocniczego narzędzia do interpretacji wyników testów pull-off, gdzie zmierzona wartość wytrzymałości moŝe być znacznie zafałszowana wystąpieniem osłabienia w płaszczyźnie, w której następuje rozerwanie materiału muru. Próbki mikrordzeni z dwóch luźnych cegieł, zostały przebadane według procedury CoDiT pod kątem wytrzymałości na zginanie i pomiaru prędkości propagacji podłuŝnej fali ultradźwiękowej. Wyniki przedstawiono w Tabeli 1, Tabela 1. Wyniki pomiaru własności spręŝystych mikrordzeni z luźnych cegieł. Oznaczenie Średnica Wytrz. na zginanie Prędkość fali D [mm] f s [N/mm 2 ] c L [m/s] *) Cegła_ Cegła_ *) Średnia dla dwóch próbek powstałych z mikrordzenia po zginaniu Jak wykazały pomiary, własności spręŝyste obu badanych cegieł są zbliŝone. Wskazują one na nieznacznie większą wytrzymałość cegły_2 i prawdopodobnie większy moduł Younga (przy załoŝeniu identycznej gęstości obu materiałów). Na tej podstawie moŝna ocenić, Ŝe wyniki pomiarów wytrzymałości w teście pull-off powinny być podobne, ze wskazaniem na większą siłę odrywającą dla cegły_2. RównieŜ spodziewać się moŝna, Ŝe energie zniszczenia obu cegieł w teście pull-off powinny niewiele się róŝnić, co umoŝliwi uogólnienie wyników pomiarów uzyskanych dla obu próbek w warunkach sklejenia róŝnymi klejami polimerowymi.

5 3.3. Badania cegieł przy uŝyciu testu pull-off Testy pull-off przeprowadzone na budynku pokazały, Ŝe powierzchnia cegieł na zewnątrz budynku jest silnie skorodowana w wyniku oddziaływania czynników atmosferycznych i nie jest w stanie przenieść napręŝenia rozciągającego (odrywającego) większego od 0,2 MPa. W wyniku badania przeprowadzonego na powierzchni cegieł wewnątrz budynku uzyskano napręŝenia wielokrotnie większe rzędu 1-2 MPa. Podobne wartości napręŝeń uzyskano na powierzchniach nośnych luźnych cegieł pobranych z wnętrza muru. Stąd wniosek, Ŝe przy określaniu wytrzymałości na rozciąganie (odrywanie) elementów składowych muru obiektu istniejącego, nie naleŝy przyjmować parametrów wytrzymałościowych warstwy przypowierzchniowej muru (wystawionej na ekspozycję atmosferyczną) jako właściwości charakterystycznych dla całego muru. W trakcie badań pull-off na elementach ceglanych, pobranych z uszkodzonego muru badanego budynku, testowano dwa rodzaje kleju jako warstwy adhezyjnej łączącej krąŝek aluminiowy z cegłą. Pierwsza warstwa podatna wykonana była z Ŝywicy poliuretanowej o module Young a rzędu 0,6 GPa i oznaczona jako A. Druga warstwa sztywna wykonana była z Ŝywicy epoksydowej o module Younga rzędu 3 GPa i oznaczona jako B. Przebadano cztery komplety próbek (cegła_1, cegła_2 cegła_3 cegła_4), gdzie kaŝdy komplet składał się z dwóch prób pull-off wykonanych na tym samym kawałku cegły, ale na obu przeciwległych powierzchniach. Po jednej stronie uŝyto podatnej warstwy adhezyjnej A, natomiast po drugiej warstwy adhezyjnej B. W badanych próbkach zniszczenie przebiegało w strukturze cegły i miało kształt czaszy (Rys. 6). W kaŝdej badanej parze uzyskano większe napręŝenia niszczące oraz większe przemieszczenia dla próbek z podatną warstwą adhezyjną (A). Przykładowe porównanie uzyskanych wyników (dla cegły_2) pokazano na Rys. 7. Rysunek 6. Próbka 2/A z podatną i 2/B ze sztywną warstwą adhezyjną przed i po zerwaniu Rezultaty badania przedstawione na Rys. 7 pokazują, Ŝe podatna warstwa adhezyjna (2/A) niweluje koncentracje napręŝeń i zabezpiecza strefę zniszczenia przed postępującą degradacją, co objawia się większą sztywnością materiału pracującego pod obciąŝeniem. Z kolei sztywna warstwa adhezyjna (2/B) wprowadza piki napręŝenia, które miejscowo degradują strukturę materiału zmniejszając jego sztywność pod obciąŝeniem. W efekcie końcowym zastosowanie warstwy podatnej prowadzi do uzyskania wyŝszej wytrzymałości próbki na zerwanie oraz większej ciągliwości niŝ ma to miejsce przy uŝyciu warstwy sztywnej. Przedstawione porównanie wskazuje, Ŝe materiał kruchy jest w stanie przenieść większe obciąŝenia rozciągające (odrywające) gdy zostanie zastosowane połączenie podatne. Niweluje ono koncentracje napręŝeń i zapobiega (opóźnia) powstawanie mikropęknięć w strukturze materiału pod wpływem występujących w połączeniu sztywnym pików napręŝenia.

6 Porównanie sztywnego i podatnego połączenia w teście pull-off NapręŜenie [MPa] 2,5 2 1,5 1 Ŝywica poliuretanowa (2/A) Ŝywica epoksydowa (2/B) Wielom. (Ŝywica poliuretanowa (2/A)) Wielom. (Ŝywica epoksydowa (2/B)) y = 4E-07x 4-4E-05x 3 + 0,0041x 2 + 0,0396x - 0,0484 R 2 = 0,9995 0,5 y = 8E-05x 3 + 0,0027x 2-0,0093x + 0,0138 R 2 = 0, ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 Przemieszczenie [mm] 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 Rysunek 7. Wynik badania pull-off dla próbki z podatną (2/A) i sztywną (2/B) warstwą adhezyjną 4. ANALIZA NUMERYCZNA STANU NAPRĘśENIA W MODELU TESTU PULL-OFF Eksperymentalna weryfikacja modeli hipotetyczno-analitycznych jest nieodłączną częścią sprawdzającą ich wiarygodność. Badania laboratoryjne stanowią zasadniczy element decydujący o finansowym powodzeniu projektu. Nawet przy niewielkiej cenie przeprowadzenia jednostkowego eksperymentu coraz częściej sięgamy po narzędzie numeryczne, pozwalające szerzej opisać zjawiska zachodzące wewnątrz materiału podczas badań (oczywiście przy prawidłowym przyjęciu parametrów modelu). RównieŜ w tym przypadku autorzy postanowili wesprzeć swoje badania wynikami otrzymanymi z analizy numerycznej Dobór modeli numerycznych Zasadniczą jego częścią była kalibracja modelu w oparciu o dostępne dane materiałowe jego składowych elementów (cegła, polimer) oraz przyjęcie poprawnego w sformułowaniu schematu obliczeniowego zoptymalizowanego zarówno pod kątem czasu obliczeń jak i jakości wyników. W tym celu wykorzystano program ABAQUS, bazujący na sformułowaniu metody elementów skończonych. Przyjęcie spręŝystego modelu materiału dla badanej cegły umoŝliwia ocenę ewolucji napręŝenia w materiale kruchym podczas testu pull-off (dobór parametrów materiałowych nastąpił w oparciu o badania mikrordzeniowe cegły) i nie nastręcza większych problemów obliczeniowych. Z kolei dobór odpowiedniego modelu matematycznego opisującego zachowanie podatnego złącza, wykonanego z polimeru, wymagał przeprowadzenia analizy porównawczej dostępnych w programie MES modeli hiperelastycznych w odniesieniu do danych eksperymentalnych opisujących zachowanie polimeru. Dopasowano do danych eksperymentalnych, otrzymanych z jednoosiowego testu rozciągania próbki polimeru [8], trzy modele materiału hiperelastycznego według: Money-Ryvlin a, Ogden a i Marlow a. Wszystkie trzy modele bazują na określeniu funkcji energii odkształcenia, którą opisują współczynniki równania wyznaczane na drodze identyfikacji (w oparciu o dane eksperymentalne). Formuły opisujące energię odkształcenia według poszczególnych modeli oraz wykres przedstawiający dopasowanie wybranych modeli do wyników otrzymanych z jednoosiowego testu rozciągania próbki polimeru przedstawiono na Rys. 8. Najpełniejszą dokładność wyników w przypadku niepełnej liczby danych materiałowych zgodnie z pozycją [12] zapewnia model Marlow a (Rys. 8), który niemalŝe pokrywa się z wynikami eksperymentu laboratoryjnego (niebieskie kwadraty na czerwonej linii). Model ten, bazujący wyłącznie na pierwszym niezmienniku, najbardziej wiarygodnie oddaje zachowanie się polimeru przy symetrycznym, jednoosiowym rozciąganiu (w przypadku braku testów dwuosiowych).

7 Money-Rivlin (ciągła zielona linia z kółkami) U = C 1 D el 2 ( I 3) + C ( I 3) + ( J 1) napręŝenie [MPa] Ogden (przerywana Ŝółta linia z rombami) U = 2µ i α el ( λ +λ +λ 3) + ( J i 1) 2 D i i Marlow (kropkowana niebieska linia z kwadratami) el U = U ( I 1 ) + U ( J ) dev vol 1 Dane eksperymentalne (ciągła czerwona linia z krzyŝykami) odkształcenie [%] Rysunek 8. Formuły opisujące energię odkształcenia materiału hiperelastycznego oraz wykres obrazujący dopasowanie poszczególnych modeli do danych eksperymentalnych 4.2. Model obliczeniowy przyjęty w eksperymencie numerycznym W analizie rozwaŝano dwa zadania testu pull-off, opisane w punkcie 3.3. Pierwsze opisywało przypadek odrywania fragmentu cegły, gdy element ciągnący był sztywno połączony z cegłą Ŝywicą epoksydową, natomiast w drugim warstwa adhezyjna była wykonana z polimeru. Modelowano wyłącznie ćwiartkę całej cegły (o wymiarach 0.25x0.12x0.065 m) połączonej za pośrednictwem polimeru do ruchomej podpory. Wymuszenie kinematyczne było realizowane poprzez przesunięcie owej podpory w kierunku pionowym w górę, wywołując napręŝenia rozciągające w cegle. Rdzeń ceglany, do którego przymocowano ruchomą podporę miał średnicę 50 mm. Wykorzystano istniejące warunki symetrii zadania w dwóch płaszczyznach. Zamocowanie podstawy elementu ceglanego do podłoŝa zrealizowano poprzez jego utwierdzenie. Narastanie pionowej siły rozciągającej skalibrowano pod kątem rzeczywistej prędkości przemieszczenia w realnym eksperymencie 0.4mm/sek. Proces rzeczywistej symulacji trwał 2.5sek z końcowym przemieszczeniem ruchomej podpory rzędu 1mm. Schemat przyjętego modelu obliczeniowego MES przedstawiono na Rys. 9. Rysunek 9. Model obliczeniowy MES przyjęty w obliczeniach

8 Rysunek 10. Porównanie map napręŝenia (wartości w Pa) przy jednakowym poziomie siły odrywającej

9 4.3. Wyniki obliczeń z komentarzem W wyniku analizy otrzymano wartości osiowych rozciągających sił krytycznych, przy których następuje rozerwanie materiału cegły. Przy sztywnym połączeniu uzyskano siłę niszczącą 2,75 kn, natomiast wstawienie warstwy polimeru o grubości 1mm poprawiło ten wynik i maksymalna siła przeniesiona przez połączenie z podatną warstwę adhezyjną wynosiła 3,52 kn. Zastosowanie warstwy podatnej zwiększyło nośność połączenia o 28%. Przeliczenie wielkości sił na napręŝenie inŝynierskie (siła krytyczna podzielona przez pole powierzchni rdzenia ceglanego) daje odpowiednio wartości 1,40 MPa i 1,79 MPa, co nieznacznie się róŝni od wartości granicznych napręŝenia, uzyskanych podczas badań doświadczalnych. Przyrost nośności połączenia jest zgodny jakościowo z tym, które zaobserwowano podczas testu pull-off (por. Rys. 7) oraz jest zgodny jakościowo i ilościowo z wynikami badań krawęŝników betonowych opisanych w pracy [8], gdzie zanotowano średnio 30% przyrost nośności elementów betonowych sklejonych podatnym polimerem w stosunku do nośności pierwotnego przekroju betonowego. Porównanie rozkładów napręŝenia dla obu zadań (Rys. 10), wyznaczonych w badanych modelach numerycznych przy sile odpowiadającej momentowi początku inicjacji zniszczenia w elemencie o połączeniu sztywnym, wyraźnie wskazuje na korzystne działanie podatnej warstwy adhezyjnej, która przy tym samym poziomie obciąŝenia redukuje wielkość napręŝeń wewnętrznych w materiale spręŝysto-kruchym i niweluje koncentracje napręŝeń. Zjawisko to jest szczególnie widoczne w miejscu występowania karbu, tj. na styku pionowej powierzchni bocznej rdzenia i powierzchni poziomej utworzonej przez nacięcie cegły koronką. Jest to miejsce, gdzie inicjowany jest proces kruchego pękania. Mapa napręŝeń widoczna pod rdzeniem poniŝej płaszczyzny nacięcia (σ 22 i σ 33 na Rys. 10) ma kształt wycinka koła, co w układzie obrotowo-symetrycznym daje powierzchnię zniszczenia w kształcie czaszy. Obraz ten jest zgodny z postacią zniszczenia obserwowaną w trakcie badań doświadczalnych testem pull-off (Rys. 6). 5. WNIOSKI Przedstawione róŝne metody oceny wytrzymałości cegły na odrywanie, której określenie jest niezbędne dla prawidłowego doboru polimeru przy naprawie obiektów murowanych Metodą Złącza Podatnego, nie dają obecnie spójnych rezultatów pozwalających na wzajemną pełną weryfikację otrzymanych parametrów. Są to jednak badania pilotaŝowe, wymagające zarówno pełniejszego dopracowania jak i uwzględnienia rozkładu statystycznego na większej ilości próbek. Niemniej uzyskane wyniki pozwalają zakładać, Ŝe test pull-off i metoda mikrordzeniowa znajdą w przyszłości zastosowanie w diagnostyce konstrukcji murowych oraz będą stanowiły układ wzajemnie się uzupełniający, dający wiarygodne rezultaty. Przeprowadzona analiza numeryczna testu pull-off, pozwalającego wyznaczyć wytrzymałość cegły na odrywanie pokazała, Ŝe zastosowanie podatnej warstwy adhezyjnej w połączeniach konstrukcyjnych prowadzi do redukcji napręŝeń w materiale kruchym i powoduje niwelację koncentracji napręŝeń w miejscach występowania karbu. Test numeryczny potwierdził jakościowo wyniki badań doświadczalnych przeprowadzonych testem pull-off i jednocześnie oba badania wykazały, Ŝe zastosowanie podatnej warstwy adhezyjnej moŝe prowadzić do podniesienia wytrzymałości materiału kruchego na rozciąganie i równocześnie zwiększenia nośności podatnego połączenia klejonego w porównaniu do sztywnych połączeń klejonych. Podziękowania Niniejsza praca jest częściowo finansowana w ramach Grantu KBN Nr 4 T07E

10 Bibliografia [1] Sofronie, R. et al.: Application of reinforcing techniques with polymer grids for masonry buildings. CASCADE Report No. 5, [2] Dantu P.: I. Étude des contraintes dans les milieux hétérogènes application au béton. Laboratoire Central des Ponts et Chaussées. Publication No Paris [3] Cognard P.: Technical Characteristics and Testing Methods for Adhesives and Sealants. Adhesives and Sealants Basic Concepts and High Tech Bonding. Vol. 1, Elsevier [4] RŜanicyn A.R.: Stroitjelnaja Mechanika, Izdatjelstwo WyŜszaja Szkoła, Moskwa [5] Nemes O., Lachaud F., Mojtabi A.: Contribution to the study of cylindrical adhesive joining. International Journal of Adhesion & Adhesives 26 (2006) [6] Kwiecień, A., Zając, B.: Badania złączy podatnych w aspekcie wykorzystania ich w naprawie obiektów zabytkowych. VI Konferencja Naukowo-Techniczna REW-INś 2004, Kraków [7] Kwiecień A., Zając B., Stecz P., Kubica J.: Flexible Joint Method (FJM) - a new approach to protection and repair of cracked masonry, Proceedings of the First European Conference on Earthquake Engineering and Seismology (1st ECEES), Geneva [8] Kwiecień A., Zając B., Kuboń P.: Propozycja naprawy pęknięć w budowlach hydrotechnicznych przy uŝyciu polimerowych złączy podatnych. XVIII Konferencja Naukowa Metody Komputerowe w Projektowaniu i Analizie Konstrukcji Hydrotechnicznych, Korbielów, [9] Bonaldo E., Barros J.A.O., Lourenço P.B.: Bond charakterization between concrete substrate and repairing SFRC using pull-off testing. Int. Journal of Adhesion & Adhesives 25 (2005) [10] Kwiecień, A., Zając, B.: Naprawa pękniętych budynków murowanych metodą złącza podatnego. XXIII Konferencja Naukowo-Techniczna Awarie Budowlane 2007, Międzyzdroje [11] Skłodowski M.: Compact diagnostic test: Outline of historical monuments testing procedure. Prace IPPT PAN 3/2006. [12] Skłodowski M.: Quasi-non-destructive testing of historical structural materials using micro-cores. Proc. 5th Int. Conf. Structural Analysis of Historical Constructions, New Delhi 2006, 6-8 Nov. 1, P.B. Lourenço, P. Roca, C. Modena, S. Agrawal (Eds.), ISBN , pp , MACMILLAN 2007, Advanced Research Series. [13] ABAQUS, Inc.: ABAQUS Documentation: Version Summary in English In the paper, comparison of research results obtained during a pull-off test, a Compact Diagnostic Test and a numerical test on brick element was presented. Analysis showed quality consistence of presented method, however next detailed investigations are needed. The carried out pull-off tests and the numerical analysis demonstrated that applying in structural bonding of flexible adhesive made of a special polymer provides reduction of stress in joined brittle materials and goes in to liquidation of stress concentrators. This phenomenon could cause increase of tension strength of brittle materials.