Całość badań zawarta jest w 6 zadaniach naukowych, które są realizowane przez poszczególne jednostki konsorcjum.
ZADANIE 1. Opracowanie technologii łączenia taśm kompozytowych z metalami w połączeniach poddanych wysokim obciążeniom rozciągającym.
Okres realizacji zadania: 07.2013 – 12.2013 r.
Badania będą polegały na modyfikacji żywicy epoksydowej, w celu opracowania kleju do efektywnego połączenia kompozytu CFRP z okuciem metalowym. Wykonane zostaną normowe badania mechaniczne (przyczepność do powierzchni metalowej, kompozytowej, wytrzymałość na ścinanie granicy metal/klej i kompozyt/klej) mieszanek epoksydowo/ mineralnych, o różnych wielkościach cząstek, celem uzyskania optymalnego składu kleju. Opracowany zostanie także sposób przygotowania powierzchni metalowej okucia dla uzyskania odpowiedniej przyczepności. Właściwości użytkowe kleju zostaną zweryfikowane w układzie rzeczywistym zakotwienia taśmy kompozytowej, w którym oprócz połączenia klejowego występują oddziaływania cierne, ścinanie i docisk (nity). Wytrzymałość na rozciąganie modelu zakotwienia zostanie odniesiona do granicznej wytrzymałości na rozciąganie taśmy kompozytowej. Badania będą wykonane na serii próbek w zmniejszonej skali w stosunku do przewidzianych wymiarów rzeczywistych.
Zadanie będzie realizowane przez Zespół Politechniki Rzeszowskiej z udziałem Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie.
W ramach zadania realizowane będą wymienione niżej badania:
a) badania nad doborem frakcji ziarnowych wypełniaczy mineralnych, żywicy epoksydowej i utwardzacza;
b) weryfikacja doświadczalna właściwości mechanicznych w warunkach ścinania i rozciągania;
c) doświadczalna optymalizacja sposobu rozłożenia i sprężania nitów w strefie zakotwienia;
ZADANIE 2. Opracowanie i badania przemysłowe procesu produkcji zakotwień taśm kompozytowych.
Okres realizacji zadania: 07.2013 – 03.2014 r.
W laboratorium Neoxe zostaną wytworzone elementy składowe systemu, niezbędne do badań przemysłowych, tj.: stanowisko do produkcji zakotwień, indywidualne stanowisko badawcze do badań parametrycznych i kontroli jakości produkowanych zakotwień oraz system pomiarowy (aparatura) do badań parametrycznych i kontroli jakości zakotwień. Z wykorzystaniem tych elementów zostaną przeprowadzone badania przemysłowe w celu walidacji technologii łączenia taśm kompozytowych z metalami. Na stanowisku tym zostanie także przeprowadzony dobór wszystkich składników
i parametrów zakotwienia, tj. wymiaru i kształtu blach stalowych, które mają współdziałać z urządzeniem do sprężania, wstępnego rozstawu i liczby otworów kotwowych w blachach i rozmieszczenia nitów stalowych w zakotwieniu. Podczas badań zostanie także wytworzona i wykorzystana specjalna aparatura badawcza, której podstawowym składnikiem będzie hydrauliczne urządzenie do naciągu próbnych taśm wyposażone m.in. w oprzyrządowanie do pomiaru siły naciągu oraz oprzyrządowanie do pomiaru przemieszczenia zakotwienia.
Zadanie będzie realizowane przez Spółkę Noexe.
W ramach zadania zostaną wykonane następujące czynności:
a) wykonanie indywidualnego stanowiska badawczego do kontroli procesu wytwarzania zakotwień;
b) zaprojektowanie i wykonanie aparatury badawczej do kontroli jakości wytworzonych zakotwień;
c) badania opracowanej technologii łączenia taśm kompozytowych z metalami (zakotwień) na specjalnym stanowisku badawczym z użyciem wytworzonej aparatury.
ZADANIE 3. Badania zakotwień taśm kompozytowych w zakresie obciążeń statycznych i zmęczeniowych.
Okres realizacji zadania: 01.2014 – 06.2014 r.
W tym zadaniu zaplanowano przeprowadzenie szeregu badań statycznych i zmęczeniowych zakotwienia złącza „kompozyt-metal” (w skali 1:1) oraz określenie maksymalnej nośności statycznej i zmęczeniowej zakotwienia.
Zadanie będzie realizowane przez Zespół Politechniki Rzeszowskiej w Wydziałowym Laboratorium Badań Konstrukcji.
W ramach zadania realizowane będą wymienione niżej badania:
a) badanie statyczne na rozciąganie w maszynie wytrzymałościowej zakotwień: 6 próbek, taśma ok. 1,0 m z dwoma zakotwieniami, 3 zakotwienia 60 mm i 3 zakotwienia 100 mm;
b) badanie zmęczeniowe w maszynie wytrzymałościowej zakotwień: 3 próbki, taśma ok.1,0 m z dwoma zakotwieniami 60 mm.
ZADANIE 4. Badania skuteczności i trwałości wzmocnienia belkowych elementów betonowych i stalowych za pomocą systemu NPS II.
Okres realizacji zadania: 10.2014 – 03.2015 r.
Planowane są badania na 4-punktowe zginanie 3 belek żelbetowych i 3 belek stalowych o długości ok. 6,0 m i przekroju zbliżonym do typowych belek mostowych (skala 1:1).
W każdej grupie wykonane zostaną badania jednej belki niewzmocnionej (referencyjnej) oraz dwóch belek wzmocnionych systemem. Pozwoli to na ocenę skuteczności i efektywności wzmocnienia.
Zadanie będzie realizowane przez Zespół Politechniki Rzeszowskiej w Wydziałowym Laboratorium Badań Konstrukcji.
W ramach zadania realizowane będą wymienione niżej badania:
a) badanie na 4-punktowe zginanie belki żelbetowej niewzmocnionej: 1 typowa belka żelbetowa o dł. ok. 6,0 m;
b) badanie na 4-punktowe zginanie belki żelbetowej wzmocnionej systemem NPS II: 2 typowe belki żelbetowe o dł. ok. 6,0 m;
c) badanie na 4-punktowe zginanie belki stalowej niewzmocnionej : 1 typowa belka stalowa I 600 o dł. ok. 6,0 m;
d) badanie na 4-punktowe zginanie belki stalowej wzmocnionej systemem NPS II: 2 typowe belki stalowe I 600 o dł. ok. 6,0 m.
ZADANIE 5. Opracowanie założeń konstrukcyjnych, dokumentacji i wykonanie prototypu urządzenia do naprężania taśm kompozytowych.
Okres realizacji zadania: 04.2014 – 03.2015 r.
W ramach tego zadania zostaną opracowane założenia konstrukcyjne prototypu urządzenia do sprężania taśm kompozytowych przy wykorzystaniu wyników doświadczeń wykonywanych na stanowisku badawczym (wykonanym w zadaniu nr 2). Założenia te uwzględnią również wyniki analizy miejsc krytycznych urządzenia za pomocą modelu MES. Ostatecznym efektem będzie kompletna dokumentacja projektowa prototypu urządzenia do sprężania taśm kompozytowych. Dodatkowo, w ramach tego zadania przewiduje się instalację taśm wzmacniających na belkach i obiektach mostowych, będących obiektem badań skuteczności i trwałości wzmocnienia w kolejnych pracach rozwojowych.
Zadanie będzie realizowane przez przez Spółkę Neoxe.
W ramach zadania zostaną wykonane następujące czynności:
a) prace rozwojowe obejmujące wykorzystanie doświadczeń ze sprężania taśm na belkach testowych za pomocą posiadanego urządzenia (stanowisko badawcze opracowane w zadaniu nr 2);
b) analiza krytycznych miejsc urządzenia za pomocą modelu w MES;
c) instalacja taśm wzmacniających na belkach doświadczalnych i obiektach mostowych.
ZADANIE 6. Ocena skuteczności i trwałości wzmocnienia rzeczywistych obiektów mostowych (betonowego i stalowego) za pomocą systemu NPS II.
Okres realizacji zadania: 04.2015 - 06.2015 r.
Przeprowadzenie badań pod próbnym obciążeniem statycznym i dynamicznym dwóch mostów o długości ok. 20 m, wzmocnionych systemem NPS II, zgodnie z procedurami przewidzianymi w odpowiednich Polskich Normach, tj. PN-89/S-10050 Obiekty mostowe. Konstrukcje stalowe. Wymagania i badania oraz PN-99/S-10040 Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Wymagania i badania. Badania będą obejmować pomiar przemieszczeń, odkształceń i przyśpieszeń w wybranych punktach pomiarowych konstrukcji przęseł, pod obciążeniem statycznym i dynamicznym. Pomiar zostanie wykonany za pomocą mobilnego zestawu wzmacniaczy pomiarowych (mostków tensometrycznych), umożliwiających pomiary w 64 punktach pomiarowych, które zostaną wyposażone w tensometry do pomiaru odkształceń, czujniki indukcyjne do pomiaru przemieszczeń oraz akcelerometry do pomiaru przyśpieszeń.
Zadanie będzie realizowane przez Zespół Politechniki Rzeszowskiej.
W ramach zadania realizowane będą wymienione niżej badania:
a) badanie pod próbnym obciążeniem statycznym i dynamicznym żelbetowego przęsła mostu płytowego (belkowego) o długości ok. 20 m, wzmocnionego systemem NPS II;
b) badanie pod próbnym obciążeniem statycznym i dynamicznym stalowego (zespolonego) przęsła mostu belkowego o długości ok. 20 m, wzmocnionego systemem NPS II.