Design of Looped Wire Rope Connections between Concrete Wall-Elements: Experimental Investigation and Establishment of Mechanical Model for the Anchorage Capacity of Looped Wire Ropes

I Danmark og mange andre lande er såkaldte wiresløjfesamlinger i dag en foretrukken metode til at samle præfabrikerede betonelementvægge. Denne byggevenlige løsning sparer tid under installationen og reducerer risikoen for skader under transport. Efter installation af elementerne foldes wiresløjfen ud, og en armeringsstang placeres gennem midten af de overlappende wiresløjfer, hvorefter samlingen udstøbes med mørtel. Wiresløjferne er forankret i vægelementet hvor der anvendes en "ferrule" (metalkobling omkring enden af wiresløjfen) for at øge forankringskapaciteten. Beregningsmodeller i litteraturen antager, uden yderligere overvejelser, at wiresløjferne er tilstrækkeligt forankret i vægelementet. I praksis anvendes producenternes retningslinjer ofte til at designe forankringen af wiresløjfer i vægelementer. Dog er der bekymringer om, at disse retningslinjer, som er baseret på upublicerede eksperimenter, hvilket rejser bekymringer om, hvorvidt de tager højde for duktilitet og aktivering af flere wiresløjfer. Desuden begrænser det evnen til at optimere forankring og armering, hvilket kunne reducere CO2-aftrykket.

Kun to modeller for forankringskapaciteten er tilgængelige i litteraturen. Begge er foreslået på baggrund af grove forenklinger uden nogen eksperimentel evidens. Den ene foreslår at bruge vedhæftningsegenskaber af en lige wiresløjfe til at bestemme forankringskapaciteten, mens den anden foreslår at bruge en model oprindeligt udviklet til at bestemme kapaciteten af koncentreret belastning på beton med brudmekanismer, der ikke er kinematisk tilladelige for forankringen af wiresløjfer. Der eksisterer ikke en pålidelig model til at bestemme forankringskapaciteten af en wiresløjfe, med fastklemt "ferrule" på enden, i et vægelement.

Ph.d.-projektets mål er at udvikle eksperimentelt verificerede mekaniske modeller for forankringskapaciteten af wiresløjfer placeret i en vægsamling.

Litteraturstudiet identificerer, at der ikke er udgivet eksperimenter for forankringen af wiresløjfer, men der findes modeller og eksperimenter med forsøgsemner, der minder om disse. Dog identificerer litteraturstudiet en mangel på eksperimentel evidens for nogle specifikke brudmekanismer for wiresløjfer placeret i ende-samlinger. Der mangler også eksperimentel evidens af brudmekanismer relateret til bøjede wiresløjfer forankret i L- og T-samlinger.

Afhandlingen præsenterer to store eksperimentelle kampagner, hvor forankringskapaciteten af wiresløjfer i betonelementvægge undersøges gennem direkte trækforsøg. Eksperimenterne undersøger wiresløjfer placeret i henholdsvis enden og siden af vægelementerne. Mekaniske beregningsmodeller for forankringskapaciteten udvikles baseret på observerede brudmekanismer og plasticitetsteoriens øvreværdisætning. Disse modeller kombineres med eksisterende modeller for velundersøgte brudmekanismer i en komplet model for forankringskapaciteten i ende-samlinger, T-samlinger og L-samlinger. Modellerne viser god overensstemmelse med eksperimentelle resultater både med hensyn til kapacitet og de forudsagte brudmekanismer.

To yderligere eksperimentelle kampagner er udført for at validere de udviklede modeller. De to yderligere kampagner undersøger, om brudmekanismerne som er observeret i det direkte trækforsøg og som er medtaget i de udviklede modeller er repræsentative i en hel samling, hvor to vægelementer er samlet og udsat for forskydning. Forankringsmodellen for vægsamlinger udsat for forskydning valideres indirekte ved at sammenligne den med eksperimentelt fundne forskydningskapaciteter af wiresløjfesamlinger. Forankringskapacitetsmodellerne inkluderes som en begrænsning for forskydningsmodellerne.

Til sidst diskuteres hvordan forankringsresponsen påvirker forskydningskapaciteten af en samling i praksis. Dette inkluderer vigtigheden af at have en duktil forankringskapacitet for wiresløjfer. Endelig gives praktiske overvejelser, med henblik på at sikre en duktil respons ved design af samlinger med flere wiresløjfer.