Martina Janulíková

Modeling of Foundation Structures with Sliding Joint Using Results of Asphalt Belts Laboratory Tests

Modeling of Foundation Structures with Sliding Joint Using Results of Asphalt Belts Laboratory Tests Long-term objective of rheological sliding joints research is to contribute to updating the existing computational methods for their design. Sliding joints are applied in foundation structure to reduce the friction which is caused in footing bottom due to horizontal deformation loading (e.g. effect of undermining, pre-stressing). Accuracy of rheological sliding joints design depends on knowledge of the mechanical properties of used materials. The most common material for sliding joint are asphalt belts, which are tested at Faculty of civil engineering using own testing equipment and temperature controlled room. Currently, series of measurements have been carried out so that the results could be used for the numerical modeling. This papers aim is to present possible approaches to asphalt belt sliding joint numerical modeling in foundation structure and summarize their advantages and disadvantages. Modelování Základových Konstrukcí s Kluznou Spárou s Využitím Výsledků Laboratorních Zkoušek Asfaltových Pásů Dlouhodobým výzkumným cílem problematiky reologických kluzných spár je přispět k aktualizaci stávajících výpočetních metod pro jejich navrhování. Aplikace kluzné spáry do základové konstrukce se využívá pro snížení tření, které může v základové spáře vznikat od účinků vodorovných zatížení (např. od vlivu poddolování). Správnost návrhu reologické kluzné spáry závisí především na znalosti mechanických vlastností materiálu kluzné spáry, nejčastěji asfaltových pásů, které se na fakultě stavební testují s využitím vlastního měřícího zařízení a klimatizační komory. V současné době neustále probíhá řada měření a výsledky jsou využívány např. pro numerické modelování. Tento příspěvek si klade za cíl ukázat možné přístupy k modelování asfaltové kluzné vrstvy v základové konstrukci a stručně shrnout jejich výhody i nevýhody.

MULTI-LAYER RHEOLOGICAL SLDIING JOINT IN THE FOUNDATION STRUCTURES

Abstract Sliding joints are often used to reduce effects of shear stresses in footing bottom. This stresses can be rooted in subsoil (effect of undermining) or they can arise in structure directly (shrinkage and creep of concrete, pre-stressing) and sliding joint can be used for both of them. The asphalt belts are used to create sliding layer between subsoil and construction in most of cases. The laboratory tests are carried out to verify their behavior by shear loads at the Faculty of Civil Engineering VSB TUO. This paper deals with testing multi-layer sliding joint and how the increasing number of belts influences reducing shear resistance in the sliding joint.

Laboratory Testing of Asphalt Belts Rheological Properties Exposed to Shear Loads / Laboratorní Měření Reologických Vlastností Asfaltových Pásů Při Smykovém Zatížení

Abstract At faculty of civil engineering research is underway which appears with application sliding joints into foundation structures for several years. These sliding joints are applied in order reduce friction from deformation horizontal load effect (effect of undermining or shrinkage and concrete creep and also in prestressed foundation structures in order to allow introduction of prestressing) and they are usually formed from asphalt belts. To better describe the behavior of asphalt belts in sliding joint, it is necessary to know their behavior under the action shear loads over time. For this purpose many laboratory tests are long conducted both for different load conditions (size of the horizontal and vertical loads, the influence of environmental temperature) and different kinds of materials. This paper presents the current knowledge on the basis of measurements carried out so far. Abstrakt Na stavební fakultě již několik let probíhá výzkum, který se zabývá aplikací kluzných spár do základových konstrukcí. Tyto kluzné spáry se do základové spáry aplikují z důvodu snížení tření od deformačních horizontálních účinků zatížení (účinky poddolování, účinky smršťování a dotvarování betonu a také u předpjatých základových konstrukcí z důvodu umožnění vnesení předpětí) a jsou obvykle tvořeny asfaltovými pásy. Abychom mohli lépe popsat chování asfaltových pásů v takto vytvořené kluzné spáře, je třeba znát jejich chování za působení smykového zatížení v průběhu času. K tomuto účelu je dlouhodobě prováděna řada laboratorních zkoušek jak pro různé zatěžovací podmínky (velikost horizontálního a vertikálního zatížení, vliv teploty prostředí) tak pro různé druhy materiálů. V tomto příspěvku jsou prezentovány aktuální poznatky na základě doposud provedených měření.

Laboratory Testing of Asphalt Belts with the Influence of Temperature

Laboratory Testing of Asphalt Belts with the Influence of Temperature This paper deals with laboratory testing of asphalt belts shear response at different temperatures using temperature controlled room. Test results of asphalt belts shear response, resp. depending derived there from, are then used to develop new computational methods for assessment of structures with applied sliding joint. Sliding joints are used to reduce friction in foundation structures, concrete floors or eg. for pre-stressed foundations for reducing friction between the foundation and the subsoil during pre-stressing. Laboratorní Testování Asfaltových Pásů s Vlivem Teploty Tento příspěvek se zabývá laboratorním testováním smykové odezvy asfaltových pásů za různých teplot s využitím klimatizační komory. Výsledky smykové odezvy asfaltových pásů získané laboratorními zkouškami, resp. závislosti z nich odvozené, jsou dále využívány při tvorbě nových výpočetních metod pro posuzování přetvářejících se konstrukcí s aplikovanou kluznou spárou. Kluzné spáry se s výhodou využívají pro snížení tření v základových konstrukcích, při provádění betonových podlah nebo např. při provádění dodatečně předpínaných základů pro snížení tření mezi základem a zeminou v průběhu předpínání.

Experimental Measurements of Prestressed Masonry with using Sliding Joint

Abstract Contribution deals with experimental measurements of deformations in the place exposed to local load caused by additional pre-stressing. The measurements are made at the masonry corner built in the laboratory equipment. The laboratory equipment was designed at Faculty of Civil Engineering VŠB-Technical University of Ostrava for measurement tri-axial stress-strain conditions in masonry. In this masonry corner two pre-stressing bars are placed. These bars are in different height and are anchored to the anchor plates, which transfer pre-stressing forces to the masonry. The specimen for laboratory testing is performed in the proportion to the reality of 1:1. In the bottom part masonry is inserted asphalt strip. It operates in the masonry like a sliding joint and reduces the shear stress at interface between concrete and masonry structures. The results are compared with the results of masonry without the use of sliding joints, including comment on the effect of sliding joints on the pre-stressing masonry structures.

Experimental Test of Brick Corner

Experimental Test of Brick Corner The paper describes experimental measurements of post tensioned prestressed masonry corner that is built in finished steel structure. The steel structure is designed so that many different tests with different input parameters could be done. Prestress is installed through prestressing bars using hydraulic cylinders. Prestressing bars were installed into the mortar joints during construction. Displacements are measured by potentiometer sensors and the results are evaluated using graphs. Experimentální Zkouška Zděného Rohu Příspěvek popisuje experimentální měření dodatečně předpjaté zděné konstrukce, která je vyzděná ve zhotovené ocelové konstrukci. Ocelová konstrukce je vyrobena tak, aby bylo možno provádět řadu různých zkoušek s různými vstupními parametry. Předpětí je instalováno pomocí hydraulických válců do předpínacích tyčí. Ty byly vloženy do spár během zdění konstrukce. Výsledné deformace zdiva jsou měřeny potenciometrickými čidly a výsledky jsou vyhodnoceny pomocí grafů.

Experimental Testing of Punching Shear Resistance of Concrete Foundations

Foundation structures, their testing, and modeling are a wide area to research. A lot of different concrete elements are tested and modeled in the world. Analysis of interaction between the foundation structures and the subsoil has been developed for many years. For the determination of stress in foundation structure, it is needed to determine the influence of the stiffness, respectively, the pliability of subsoil to structural internal forces, and vice versa, how the stiffness of the foundation structure affects the resulting subsidence. This chapter deals with experimental tests of concrete foundation slabs. Tests are carried out at the steel test frame structure by dimension 2 × 2.5 × 5 m, which is placed open air at the Faculty of Civil Engineering in Ostrava. Tested slabs are by dimension 2 × 2 m and have different thickness between 100 and 200 mm. A lot of physical quantities are tested in those experiments and experiments are then multidisciplinary because geotechnical, acoustic, strain gauges, and deformation measurements are conducted. This chapter addresses especially with punching shear analysis and maximum punching resistance. A number of experimental tests of concrete foundation slabs were carried out. Slabs classically reinforced, prestressed, or FRC were tested, but slabs were not reinforced with shear reinforcement. During the experiment, the interaction between the concrete foundation and the subsoil was monitored. Most of the slabs were disrupted by punching shear. If the slab was disrupted by punching shear, dimension and shape of the punching failure were monitored and measured, and results were compared between them. Last but not the least, results from the experiment and results according to design methods used in EC2 are compared in this chapter. The maximum shear design force according to EC2 was lower than the one from the experiment.

Protection of Buildings at Areas Affected by Mining Activities

Building structures in areas affected by underground mining demand specific treatment due to expected terrain deformation. In this chapter, expected horizontal terrain deformation and its effect especially on foundations structure is analyzed. Through the friction between subsoil and foundations, the foundation structure must resist significant normal forces. The idea of sliding joints between subsoil and foundation structure, which eliminates the friction in footing bottom, comes from the 1970s. The bitumen asphalt belt given rheological properties has been proven as an effective material for sliding joints. In the chapter, there are test results of shear resistance of currently used asphalt belts and example of sliding joint application in real structure.

Laboratory Measurement of Prestressed Masonry

Laboratory Measurement of Prestressed Masonry Pre-stressed masonry is one of the most common and also the most effective method of buildings repair. At Faculty of Civil Engineering laboratory equipment was designed for detailed analysis of post-tensioned masonry, specifically for measuring the deformation of masonry corner mainly around the anchoring plates that are used for transmission of pre-stressing forces into masonry. Measurements were performed for two values of pre-stressing force in both directions. In the paper there are also marginally mentioned numerical models for comparison with measured values. Laboratorní Měření Předpjatého Zdiva Předpínání zdiva je jednou z nejpoužívanějších a současně nejúčinějších metod sanace u staticky porušených objektů. Na stavební fakultě bylo vyrobeno laboratorní zařízení právě pro bližší zkoumání chování předpínaného zdiva. A to konkrétně pro měření deformací zděného rohu především v okolí kotevních desek, které slouží pro přenos předpínacích sil do zdiva. Měření bylo provedeno pro dvě hodnoty předpínacích sil. Předpětí bylo instalováno v obou směrech. Dále je zde okrajově pojednáno, jak se budou vytvářet numerické modely pro srovnání s provedenými měřeními.