저자는 그들의 지원에 대 한, 그리고 앵커와 증강 물자의 그들의 공급을 위한 특히 Sika SAU를 그들의 감사를 표현 하고자 합니다. Betazul는 특히 비디오의 준비와 사용자 지정 된 드릴 비트와 함께 그들의 도움에 대 한 인정 했다.

1. 앵커 설치 방법
참고:이 방법은 구멍 드릴링, 청소, 및으로 임신와 앵커의 삽입 구멍 가장자리의 스무 딩 됩니다.
<ol><li>필요한 임베디드 길이 지정 된 직경 구멍을 드릴 합니다.
	<ol>
<li>적절 한 드릴링 도구 (즉, 전기 해머 또는 다이아몬드 코어)를 사용 합니다. 콘크리트 구조물에 대 한 드릴링 도구 선택에 대 한 기준을 접착 앵커 같은 이며 이전에 게시 작업10,11에서 찾을 수 있습니다. 전기 해머에 대 한 800 rpm의 최대 속도와 드릴.<ol>
<li>이상 4 m m의 구멍 클리어런스 (즉, 커넥터의 드릴의 직경 사이의 차이)를 제공 합니다. 또한,이 차이 8-10 m m 하는 것이 좋습니다. 이 구멍의 스무 딩 용이 하며 드릴 내부 앵커의 절곡 참고: 그것은 주목 해야한다 상업 섬유 로프는 10에서 12 m m에 이르는 공칭 직경 (때 임신). 촬영된 프로토콜에 표시 된 앵커 12 m m의 공칭 직경을 가진 섬유 밧줄에서 만들어졌다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>임베디드 길이 제어 하 고 구멍을 부드럽게. 길이 제어 앵커 성능 매우 길이 구분은 매우 중요 하다. 임베디드 길이 75에서 150 m m에 이르는 것이 좋습니다.
	<ol>
<li>길이 제어를 수행 하려면 드릴링 구멍에 딱딱한 막대를 삽입 하 고 바의 총 길이 구멍 측정 테이프를 삽입 하는 경우 남아 있는 길이 비교.</li>
		<li>분출 손 펌프를 사용 하 여 첫 번째 먼지 제거를 수행 하기 위해 완료 되는 드릴링. 펌프의 제조 업체의 지침을 따릅니다. 첫 번째 먼지 제거에 대 한 두 번 이상 밖으로 날 려.</li>
		<li>로타리, 비 충격 도구로 구멍을 부드럽게. 자세한 내용은 사용자 지정 된 드릴 비트의 그림 2 를 참조 하십시오. 제안 된과 같은 비트 드릴 대부분 전기 해머를 쉽게 적용할 수 있습니다. 지속적으로 작업 하는 동안 물과 기판 냉동. 아니 날카로운 모서리, 나타나고 드릴 비트의 상부 콘크리트 표면 접촉 때 부드럽게 하는 것입니다 완료.</li>
	</ol></li>
	<li>그것은 가장 높은 결합 강도 달성 하기 위해 중요 한 부 및 사이클, 솔 질의 조합으로 구멍 청소. 청소 과정은 FRP 스파이크에 대 한 접착 앵커에 대 한 유사. 2 청소 주기 수행할 수 하는 것이 좋습니다. 청소 과정에 추가 권장 사항에 대 한 기존 지침10 를 참조 하십시오 그리고 다른 청소 도구를 사용 하는 경우 항상 제조 업체의 권고에 따라.
	<ol>
<li>항상 타격 전에 하 고 칫 솔 질 후입니다. 따라서, 기계적 솔 질의 각 사이클 두 blowings 고 한 칫 솔 질을 포함 한다.</li>
		<li>드릴 된 구멍 안에 느슨한 입자를 제거 하기 위하여 구멍의 개통으로 내부에서 타격. 부의 방법은 두 가지가 있습니다. 건조 콘크리트에 앵커를 설치 하는 경우 부 분출 손 펌프와 함께 할 수 있습니다. 젖은 콘크리트에 설치 하는 경우 부 가압 공기 (최대 압력 10 bar의) 수행 되어야 합니다. 참고: 프로토콜 개발 되었습니다 건조 지원에 대 한 그것은 젖은 조건에 적응 수 있지만. 부드럽게 기술은 기판 보습 포함 지적 가치가 있다. 따라서, 습도의 결과 학년 시간 및 환경 조건에 달려 있을 것 이다 구멍 및 커넥터의 삽입의 스무 딩 사이 경과. 건조 지원의 상태는 일반적으로 몇 일의 일반 건조 조건에 해당 하는 5%의 상대 습도 대해 정의 됩니다. 기존 콘크리트 구조물의 경우 구멍 여겨질 수 있다 건조 구멍 가장자리와 앵커의 삽입의 스무 딩 사이 24 시간 경과한 때. 다습 한 조건 근처 해상 구조에 해당 하는 일반적으로 100% 상대 습도를 나타냅니다.</li>
		<li>와이어 브러시를 사용 하 여 레이디얼 구멍을 브러시. 브러시의 직경 또는 최대 20 m m 드릴의 지름 보다 큰 있어야 합니다. 그 구멍, 구멍 섹션 주위 동등한 마찰 수 있도록 가능한 한 가까이 되도록 브러시의 직경을 선택 합니다.</li>
		<li>청소 후 바로 앵커를 설치 합니다. 만약 이것이 불가능 (앵커 되지 않았으면 청소에서 1 시간 내), 앵커를 삽입 하기 전에 추가 청소 주기를 수행. 이 마지막 청소 주기는 수평 앵커와 기판의 윗 표면에 구멍에 특히 중요 합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>준비 하 고 앵커를 설치. 이 3 개의 다른 과정을 포함 한다.
	<ol>
<li>섬유 번들을 잘라 또는 필요한 길이 밧줄. 앵커의 길이 임베디드 길이 (또는 못 길이) 같아야 앵커 팬의 길이 플러스.</li>
		<li>저 점도 에폭시 뇌관 부드러운 브러시로 앵커는 못 임신 항상 제조 업체에 따르면, 수 지의 남 비 생활을 존중 합니다. 앵커 당 수 지의 약 150 g이 필요 합니다. 임신 수 지의 침투를 극대화 하기 위해 섬유 번들 밖으로 패닝 부분적으로 필요 합니다.<ol>
<li>항상 않도록 섬유 커넥터의 끝 쪽으로 임신. 벤딩 지역 일부 섬유 번들에서의 미끄럼을 방지 하 고 자유로운 끝이이 단계에서 밖으로 삼진 되 고 하지 않도록 잡아.</li>
		</ol>
</li>
		<li>임신 후 즉시 케이블 넥타이와 임신된 끝을 고정 시킵니다. 그런 다음, 삽입 앵커는 못. 섬유 실제로 필요한 임베디드 길이 도달을 보장 하기 위해 케이블 타이 못 살게 굴지 철사 삽입을 지원 합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>커넥터에 적절 한 전송 메커니즘 수 있도록 앵커 보강을 연결 합니다. 이 프로토콜 개발 된 고 추가 설명의 끝 앵커리지에 대 한 여러 먹 었 외부 FRP 보강재를 보 세. 과정의 그래픽 설명 그림 3 을 참조 하십시오.
	<ol>
<li>그림 3에 표시 된 앵커 (하지만 항상 준비 하 고 구멍의 청소), 삽입 전에 보강의 첫 번째 가닥을 적용 합니다. 또는 사용 하는 첫 번째 가닥 사람 강화의 첫 번째 가닥을 적용 하기 전에 앵커의 삽입을 허용 하도록 앵커 팬에 준수 보다 짧은.</li>
		<li>엔드 플레이트 debonding (또는 박)에서 발생 하는 예상 되는 경우 끝 앵커리지를 제공 합니다. 외부 보강의 젖은 응용 프로그램 항상 현재 표준 또는 지침12,13기판의 표면 준비. 참고: 앵커 팬 한다 수 완전히 접착 보강, 하이 본드 스트레스 전송 메커니즘을 축적 됩니다. FRP 보강재 끝 앵커리지와 여러 계층에서 만든, 경우 두 가닥 사이 앵커 팬 설치 것이 좋습니다. 이 닻, 라미네이트를 피어 싱에 대 한 필요 하 고 증강의 손상을 방지 합니다. 날짜 하려면, 아무 최소 팬 길이 문학에 결정 되었습니다. 저자 팬 이상 50 m m의 길이 대 한 사용 하는 것이 좋습니다.</li>
		<li>외부 FRP 보강을 앵커 팬 에폭시 수 지를 적용 합니다. 수 지는 롤러 또는 브러시를 적용할 수 있습니다. 같은 수 지를 사용 하 여 기판에 외부 FRP 보강과 외부 보강을 앵커 팬 본드. 항상 제조 업체에 따르면, 수 지의 남 비 생활을 고려 하십시오.<ol>
<li>(앵커 팬 포함) 각 층의 임신 후 공기 구호 수 거품 롤러를 사용 하 여 보강의 plies 사이 공기 기포의 출현을 방지 합니다. 참고: 프로토콜의 개발에 대 한 20 ° C에서 90 분의 남 비 생활 수 지 고용 되었다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>2. 스파이크 앵커와 디자인
참고: 디자인 방법을 설명 여기 팬 앵커에 대 한 하지만 다른 앵커리지 장치에 대 한 비슷한 절차를 따라 수 있습니다. 앵커 용량 평가, 본드 강도, 강화 회원의 전반적인 힘에 앵커의이 방법에 의하여 이루어져 있다.
<ol><li>
앵커의 용량을 평가 합니다. 이 주로 여부 앵커는에 따라서 인장 또는 전단 세력에 따라 다릅니다. 180 ° (전단 응용 프로그램) 보다는 더 적은 못 각도 가장 일반적인 경우, 못 각도 벤드 영역에 응력 집중으로 인해 커넥터의 효능을 제한할 것 이다. 위의 설치 방법에 따라 굴곡 강도 제어 합니다.
	<ol>
<li>인장 강도의 부분으로 앵커 용량을 표현 한다. 설계 용량 앵커에 대 한 다음의 최소 것: 콘크리트 원뿔 강도, 본드 강도 (콘크리트10에 어떤 후 설치 앵커에로 계산), 벤드 강도, 및 안전 계수와 인장 강도. 앵커 ()의 설계 용량에이 결과. 빌라 Llauradó 외 에 14, 스파이크 앵커의 모든 expectable 실패 모드에 대 한 식을 설명 합니다.</li>
		<li>김 스미스15 같은 식으로 구체적인 원뿔 강도 콘크리트 콘 실패를 방지 하기 위하여 견적 한다. 콘크리트 콘 힘만 매우 얕은 앵커에 대 한 중요 한 이며, 일반적으로 임베디드 길이 75 m m 보다 큰 앵커에 대 한 무시 될 수 있습니다.</li>
		<li>앵커는 못의 본드 강도 계산 합니다. 이 코드 및 디자인 지침에서 후 설치 된 앵커에 대 한 일반 식으로 수행할 수 있습니다. 그 식에 따라 본드 강도 다음에 따라 달라 집니다: 드릴된 구멍, 그리고 임베디드 길이15,16의 직경, 콘크리트의 인장 강도. 8에서 15 MPa에 이르기까지 에폭시 수 지를 사용할 경우 콘크리트-수 지 인터페이스에서 평균 전단 강도 대 한 값을 채택 한다.</li>
		<li>절곡으로 인해 힘의 감소를 추정 합니다. 이 주로 구 부리는 반경, JSCE8, 내부 FRP rebars를 위해 널리 채택 되었습니다에서 제공 하는 식에 따라 내부에 따라 다릅니다. 그러나, 고립 된 앵커에 대 한 보완 테스트 주어진된 기하학적 구성에서 커넥터의 진짜로 건설 강도 평가 하기 위해 좋습니다. 이 테스트 전단 테스트와 앵커 설치 된이 문서에 제안 된 절차에 따라 수행 되어야 한다.</li>
		<li>커넥터의 cross section에는 섬유의 인장 강도 섬유의 분수와 함께 앵커의 인장 강도 계산 합니다. 섬유 로프에 대 한 제조 업체는 일반적으로 (1.5 1.25)에서 충분 한 감소 계수와 디자인에 대 한 채택 될 수 있는 임신된 커넥터의 인장 강도 지정 합니다. 손으로 만든 앵커의 섬유 번들에 대 한 ASTM 표준17에서 평면 쿠폰 테스트를 실시 한다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>국제 코드 또는 참조18,19에서 제공 하는 분석 모델에서 어떤 식으로 입는다 보강재의 본드 강도 계산 합니다. 또는, 보 세, 입는다 표본에 단일 또는 이중 전단 시험을 수행할 수 있습니다. 본드 강도 (db, dP)의 디자인 가치는 더 계산에 사용 해야 합니다.</li>
	<li>전반적인 강도 보강 플러스 앵커 용량의 한 앵커와 보강재의 본드 강도의 결과로 예상. 이 가설 허용 될 수 있는, 기존 데이터에 따라 앵커 팬 완전히 작성자 보 세 및 unbonded 고정된 표본20의 성능 비교 결과와 일관 되는 FRP의 폭을 커버 하는 경우 21. 다음 방정식으로 한 스파이크 앵커와 고정 된 FRP에 대 한 설계 강도 계산: 
	   Pd = Pdb, d + Panc, d (1)</li>
	<li>여러 개의 앵커에 대 한 앵커 효율성 및 앵커의 배치의 기능으로 기여 결정 (plies 및 행 번호 앵커 간격). 때문에 여러 앵커, 효율의 감소를 평가 원하는 배치를 테스트 하 고 고정된 관절 (Pd)의 설계 강도 다음과 같이 표현: 
	  Pd Pdb, d = + y' • n • Panc, d (2) 계수를 구하는 y' 테스트 프로젝트의 각 특정 한 배치와 함께,에서 참조20,23에서 스파이크 앵커의 수를 주어진. 테스트 하는 대신, 효율성 고려 y' 그 같은 간행물20,23같은 테스트에서 보고 하는 방식을 제안.</li>
</ol>

<ol>
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저자는 공개 없다.

설치 및 FRP 스파이크 앵커의 디자인에 대 한 단계별 프로토콜 제공 됩니다. 저자의 지식 최고의 스파이크 앵커에 더 상세한 프로토콜 앵커 용량에 설치 매개 변수 및 프로세스의 효과 관한 개발 되었습니다.
제안 된 다듬기 드릴 비트 응력 집중을 감소 시키기에 의하여 스파이크 앵커의 성능에 도움이 이며 고립 된 앵커에 수행 하는 테스트의 산포를 줄이는 효능을 입증 했다. ...

FRP 앵커 제공 외부의 성능을 강화 하는 유망한 방법을 보 세 FRPs 기존 구조를 지연 하거나 debonding 실패1,2방지에 수는 주어진에 적용. 그러나, 디자이너에 대 한 주요 관심사 전단 벤딩 지역에서 스트레스 농도 때문에 앵커의 조기 실패를 수반 한다. 설치 품질 및 클리어런스 구멍의 준비는 이러한 조기 실패를 불러 일으키이 스트레스 농도 제한 하는 중요 한.
이 종이 스트레스 농도의 영향을 줄이기 위해 하 고 드릴 구멍의 준비 및 앵커의 설치의 적절 한 품질 관리를 제공 하는 것을 목표로 하는 설치 방법을 다룹니다. 방법은 4 개 부품을 포함 한다: 드릴링과 스트레스-분포 지역 내에서 벤딩, 앵커, 함 침 등의 설치에에서 부정 하지 않으려면 사용자 지정 된 드릴 비트와 함께 구멍 가장자리를 부드럽게 구멍을 청소 앵커는 못의 삽입, 그리고 강화 하는 앵커의 접착.
이전에 게시 연구3,,45,6,7에서 그것은 종결 될 수 있다 그 스파이크 앵커 벤딩 지역 (무료 끝 사이의 특정 각도와 말은 임베디드 영역), 조기 실패를 자극 하는 경향이 응력 집중을 고통. 이 때문에 원래 멤버의 형상 항상 피할 수 없습니다. 대부분의 경우, 90 ° 못 각도 광범위 하 게 채택 된다, 비록 그것은 일반적으로 동의 135 °는 못 각도 스트레스 농도 감소를 허용 하 고 스파이크 앵커의 성능 향상으로 이어질. 90 ° 못 각도의 사용에 대 한 주요 이유는 간단 하 게 실행 하 고 어떤 방향으로 제어 하는 것 그리고 그들은 내부 보강재에 맞게 가능성을 줄일 수 있습니다.
그림 1 에서는 가장 일반적인 못 각도와 일반적인 스파이크 앵커. 그럼에도 불구 하 고, 90 ° 못 각도와 설치 스파이크 앵커는 응력 집중의 적절 한 제어를 제공 하는 경우 상대적으로 좋은 성과 표시할 수 있습니다. 일반적으로 스트레스 농도 제한 내부 벤딩 반경8,9를 비틀면 섬유에 중요 한 역할을 발견 되었습니다으로 구 부리는 반경, 큰 내부 앵커 설계 포함 됩니다. 이 감에서는, Orton 외. 같은 저자 3 지름의 4 배 앵커 벤딩 반지름을 사용 한다는 것이 좋습니다. 허무에 추천 결과이 굽 힘 반지름, 작은 앵커 직경에도 벤딩 반지름 증가로 포함 한다 주어진된 구멍의 깊이 대 한 실제 임베디드 길이 감소.
저자는 큰 벤딩 반지름의 추천 구 부리는 반경, 기하학적 관점에서 손으로 이루어집니다 스무 딩 진짜 내부 제어의 어려움에 관련 되어 생각 합니다. 사용자 지정 된 드릴 비트는 결과적으로 설계 설치의 쉬운 품질 관리 고 벤딩 반지름 디자인으로 간주 됩니다.
두 개의 서로 다른 프로세스는 종이에 간주 됩니다. 첫 번째는 커넥터 (앵커, 특히 무료 끝 밖으로 패닝 하기 전에), 설치 절차와 관련 된 반면 두 번째 포함 디자인 스파이크 앵커와 확인에 대 한 제안된 방법 필요.

<table><tbody><tr><td>Concrete</td><td></td><td></td><td>The concrete for support has a dosage made by the authors, and a strength class no lower than C40</td></tr><tr><td>SikaWrap anchor C</td><td>SIKA</td><td></td><td>This material has been used for the FRP spike anchors. SikaWrap Anchor C is a unidirectional, carbon fiber rope, sheathed in an elastic gauze. The gauze can be cut onsite to create a fan end that anchors CFRP fabrics and plates used in the structural strengthening of masonry and concrete.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Sikadur 330</td><td>SIKA</td><td></td><td>Impregnating resin, apt for manual saturation methods. The product was used for impregnating the anchor dowel before insertion</td></tr><tr><td>Sikadur 30</td><td>SIKA</td><td></td><td>Thixotropic, two part epoxy resin applied by spatula and therefore suitable for virtually any application, including overhead</td></tr><tr><td>Drill bit</td><td>Betazul</td><td></td><td>Drill bit employed to smooth the holes that was designed by the authors and developed by Betazul SA</td></tr><tr><td>Hammer drill</td><td>Hilti</td><td></td><td>Tool for the execution of anchor holes on masonry and concrete, for different drilling ranges</td></tr><tr><td>Wire brush</td><td>Hilti</td><td>Hit series</td><td>For the proper brushing of drilled holes of varying diameters and embedment depths</td></tr><tr><td>Blow-out pump</td><td>Hilti</td><td>Hit series</td><td>Manual blow-out pump&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>SikaWrap-230 C</td><td>SIKA</td><td></td><td>Unidirectional woven carbon fiber fabric for dry application process</td></tr><tr><td>Aluminium Bubble Roller</td><td>Fibre glast</td><td></td><td>For laminations where increased pressure is necessary to release air bubbles. They are straight across the width of the head and provide excellent air relief for nearly all applications.</td></tr><tr><td>Brush</td><td></td><td></td><td>For impregnation of FRP bundle and sheet</td></tr><tr><td>600 kN testing machine</td><td>Proeti</td><td>DI-CP/S</td><td>This is used for the shear test of anchors, in order to evaluate the efficacy of the proposed insertion method</td></tr><tr><td>Cable ties</td><td></td><td></td><td>Cable ties are needed to fasten the end of the anchor dowel in order to prevent fanning out of the fibers during insertion</td></tr><tr><td>Measuring tape</td><td></td><td></td><td>The measuring tape is necessary to control the embedment length as well as the diameter of the drill bit and hole clearance</td></tr><tr><td>Steel wire</td><td></td><td></td><td>Required to assist insertion</td></tr><tr><td>Rigid (steel) bar</td><td></td><td></td><td>A rigid bar of any material (in this case, it was made with a steel bar) is needed to control the embedment length</td></tr></tbody></table>

installation method to enhance quality control for fiber reinforced polymer spike anchors

섬유 강화 고분자 (FRP) 앵커는 외부에서 보 세 FRPs 적용 기존 구조를 지연 하거나 심지어 debonding 실패를 방지 수의 성능 향상을 위해 유망한 방법 이다. 그러나, 디자이너에 의해 직면 한 주요 관심사 때문에 응력 집중 앵커의 조기 실패 이다. 불 쌍 한 설치 품질 및 클리어런스 구멍의 준비가 조기 실패를 불러 일으키 응력 집중 될 수 있습니다. 이 종이 스트레스 농도의 영향을 줄이기 위해 하 고 드릴 구멍의 준비의 적절 한 품질 관리를 제공 하는 것을 목표로 하는 설치 방법을 다룹니다. 방법은 세 부분을 포함 한다: 드릴링 구멍의 청소, 앵커, 앵커는 못 및 그것의 삽입의 임신을 포함 하 여의 설치와 사용자 지정된 드릴 비트, 구멍 가장자리를 부드럽게. 앵커 팬 (스파이크의 자유 길이)는 다음 외부 FRP 보강에 보 세. 끝 앵커리지 그리고 여러 plies와 보강재의 경우, 앵커 팬 스트레스 전송 메커니즘을 지원 하기 위해 두 가닥 사이 삽입 될 것이 좋습니다.
제안 된 절차는 광범위 한 데이터베이스에 따라 스파이크 앵커에 대 한 설계 방식으로 보완 됩니다. 그것은 디자인의 단계 수를 즉 따라 제안: 앵커 직경 및 커넥터 무료 끝 밖으로 패닝 하기 전에 (즉, 앵커)의 후속 인장 강도 인장 강도 때문에 감소의 평가 벤딩, 미끄럼 실패를 방지 하기 위해 충분 한 임베디드의 제공과 수의 배려 그리고 주어진 보강 앵커의 간격. 이런이 의미에서 그것은 FRP 보강재의 전반적인 본드 강도 스파이크 앵커의 기여에 대 한 일반 식을 얻기 위해 추가 연구가 필요 하다 주목 해야한다.

테스트는 다듬기 방법의 효과 평가 하기 위해 절연된 커넥터에 실시 했다. 또한, 임신의 두 가지 방법 및 커넥터의 삽입 비교 되었다. 젖은 방법 제시 프로토콜에서 삽입 직전 앵커 임신 관련. 강화 된 (또는 미리 임신) 메서드는 삽입 하기 전에 적어도 24 시간 앵커의 임베디드 영역의 사전에 임신의 구성 되어 있습니다.
테스트?...

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Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

이 원고는 외부에서 보 세 섬유 강화 폴리머의 박 지연 하도록 스파이크 앵커에 대 한 설치의 품질을 제어 하기 위한 메서드를 제공 합니다. 프로토콜 드릴 구멍 및 삽입 과정의 준비를 포함 한다. 앵커의 효율성에 가장 영향력 있는 매개 변수는 설명 합니다.

섬유에 대 한 품질 관리를 향상 시키기 위해 설치 방법 강화 폴리머 스파이크 앵커

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

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Universidad de Cartagena UDEC

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Horizontal and Vertical Curves

Fresh Concrete

SCIENTISTS IN ACTION

7.0K 조회수.  Technical University of Madrid. 이 원고는 외부에서 보 세 섬유 강화 폴리머의 박 지연 하도록 스파이크 앵커에 대 한 설치의 품질을 제어 하기 위한 메서드를 제공 합니다. 프로토콜 드릴 구멍 및 삽입 과정의 준비를 포함 한다. 앵커의 효율성에 가장 영향력 있는 매개 변수는 설명 합니다.

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Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material fabrication techniques are able to mimic the complexity of these structures while maintaining scalability. The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is able to do so. This process uses sacrificial fibers as a template to form hollow, cylindrical microchannels embedded within a matrix. Tin (II) oxalate (SnOx) is embedded within poly(lactic) acid (PLA) fibers which facilitates the use of this process. The SnOx catalyzes the depolymerization of the PLA fibers at lower temperatures. The lactic acid monomers are gaseous at these temperatures and can be removed from the embedded matrix at temperatures that do not damage the matrix. Here we show a method for aligning these fibers using micromachined plates and a tensioning device to create complex patterns of three-dimensionally arrayed microchannels. The process allows the exploration of virtually any arrangement of fiber topologies and structures.

The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is used to fabricate microvascular structures. This procedure uses sacrificial poly(lactic) acid fibers to form hollow microchannels with precise 3D geometric positioning provided by laser micromachined guide plates.

희생 구성 요소의 증발을 사용하여 세 가지 차원 미세 만들기의 과정

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

연구

공학

A Testing Platform for Durability Studies of Polymers and Fiber-reinforced Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mechanical Stimuli

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs and condition-based maintenance. These materials are adopted in a wide range of engineering applications, from aircraft and ship structures, to bridges, wind turbine blades, biomaterials and biomedical implants. Polymers are viscoelastic materials, and their response may be highly nonlinear and thus make it challenging to predict and monitor their in-service performance. The laboratory-scale testing platform presented herein assists the investigation of the influence of concurrent mechanical loadings and environmental conditions on these materials. The platform was designed to be low-cost and user-friendly. Its chemically resistant materials make the platform adaptable to studies of chemical degradation due to in-service exposure to fluids. An example of experiment was conducted at RT on closed-cell polyurethane foam samples loaded with a weight corresponding to ~50% of their ultimate static and dry load. Results show that the testing apparatus is appropriate for these studies. Results also highlight the larger vulnerability of the polymer under concurrent loading, based on the higher mid-point displacements and lower residual failure loads. Recommendations are made for additional improvements to the testing apparatus.

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites in service is a critical aspect for their designs and condition-based maintenance. We present a novel low-cost laboratory testing platform for the investigation of the influence of concurrent mechanical and environmental loadings, and may help design more efficient yet safer composite structures.

폴리머의 내구성 연구 및 동시 Hygrothermo 기계적 자극에 따라 섬유 강화 고분자 복합 재료에 대한 테스트 플랫폼

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs ...

An Improved Mechanical Testing Method to Assess Bone-implant Anchorage

Recent advances in material science have led to a substantial increase in the topographical complexity of implant surfaces, both on a micro- and a nano-scale. As such, traditional methods of describing implant surfaces -&#160;namely numerical determinants of surface roughness -&#160;are inadequate for predicting in vivo performance. Biomechanical testing provides an accurate and comparative platform to analyze the performance of biomaterial surfaces. An improved mechanical testing method to test the anchorage of bone to candidate implant surfaces is presented. The method is applicable to both early and later stages of healing and can be employed for any range of chemically or mechanically modified surfaces -&#160;but not smooth surfaces. Custom rectangular implants are placed bilaterally in the distal femora of male Wistar rats and collected with the surrounding bone. Test specimens are prepared and potted using a novel breakaway mold and the disruption test is conducted using a mechanical testing machine. This method allows for alignment of the disruption force exactly perpendicular, or parallel, to the plane of the implant surface, and provides an accurate and reproducible means for isolating an exact peri-implant region for testing.

An improved method to mechanically test bone anchorage to candidate implant surfaces is presented. This method allows for alignment of the disruption force exactly perpendicular, or parallel, to the plane of the implant surface, and provides an accurate means to direct the disruption forces to an exact peri-implant region.

뼈 이식 앵커리지 평가하는 향상된 기계적 시험 방법

Recent advances in material science have led to a substantial increase in the topographical complexity of implant surfaces, both on a micro- and a ...

생체공학

Preparation of Aligned Steel Fiber Reinforced Cementitious Composite and Its Flexural Behavior

The aim of this work is to present an approach, inspired by the way in which a compass needle maintains a consistent orientation under the action of the Earth&#39;s magnetic field, for manufacturing a cementitious composite reinforced with aligned steel fibers. Aligned steel fiber reinforced cementitious composites (ASFRC) were prepared by applying a uniform electromagnetic field to fresh mortar containing short steel fibers, whereby the short steel fibers were driven to rotate in alignment with the magnetic field. The degree of alignment of steel fibers in hardened ASFRC was assessed both by counting steel fibers in fractured cross-sections and by X-ray computed tomography analysis. The results from the two methods show that the steel fibers in ASFRC were highly aligned while the steel fibers in non-magnetically treated composites were randomly distributed. The aligned steel fibers had a much higher reinforcing efficiency, and the composites, therefore, exhibited significantly enhanced flexural strength and toughness. The ASFRC is thus superior to SFRC in that it can withstand greater tensile stress and more effectively resist cracking.

This protocol describes an approach for manufacturing aligned steel fiber reinforced cementitious composite by applying a uniform electromagnetic field. Aligned steel fiber reinforced cementitious composite exhibits superior mechanical properties to ordinary fiber reinforced concrete.

The aim of this work is to present an approach, inspired by the way in which a compass needle maintains a consistent orientation under the action of the ...

Fabrication of a Bioactive, PCL-based "Self-fitting" Shape Memory Polymer Scaffold

Tissue engineering has been explored as an alternative strategy for the treatment of critical-sized cranio-maxillofacial (CMF) bone defects. Essential to the success of this approach is a scaffold that is able to conformally fit within an irregular defect while also having the requisite biodegradability, pore interconnectivity and bioactivity. By nature of their shape recovery and fixity properties, shape memory polymer (SMP) scaffolds could achieve defect &#8220;self-fitting.&#8221; In this way, following exposure to warm saline (~60 &#186;C), the SMP scaffold would become malleable, permitting it to be hand-pressed into an irregular defect. Subsequent cooling (~37 &#186;C) would return the scaffold to its relatively rigid state within the defect. To meet these requirements, this protocol describes the preparation of SMP scaffolds prepared via the photochemical cure of biodegradable polycaprolactone diacrylate (PCL-DA) using a solvent-casting particulate-leaching (SCPL) method. A fused salt template is utilized to achieve pore interconnectivity. To realize bioactivity, a polydopamine coating is applied to the surface of the scaffold pore walls. Characterization of self-fitting and shape memory behaviors, pore interconnectivity and in vitro bioactivity are also described.

Scaffolds capable of fitting within cranio-maxillofacial (CMF) bone defects while exhibiting osteoconductivity and bioactivity are of interest. This protocol describes the preparation of a shape memory scaffold based on polycaprolactone diacrylate (PCL-DA) using a solvent-casting particulate-leaching (SCPL) method employing a fused salt template and application of a bioactive polydopamine coating.

생리 활성, PCL 기반 &quot;셀프 피팅&quot;형상 기억 폴리머 비계의 제작

Tissue engineering has been explored as an alternative strategy for the treatment of critical-sized cranio-maxillofacial (CMF) bone defects. Essential to ...

A Facile and Eco-friendly Route to Fabricate Poly(Lactic Acid) Scaffolds with Graded Pore Size

Over the recent years, functionally graded scaffolds (FGS) gaineda crucial role for manufacturing of devices for tissue engineering. The importance of this new field of biomaterials research is due to the necessity to develop implants capable of mimicking the complex functionality of the various tissues, including a continuous change from one structure or composition to another. In this latter context, one topic of main interest concerns the design of appropriate scaffolds for bone-cartilage interface tissue. In this study, three-layered scaffolds with graded pore size were achieved by melt mixing poly(lactic acid) (PLA), sodium chloride (NaCl) and polyethylene glycol (PEG). Pore size distributions were controlled by NaCl granulometry and PEG solvation. Scaffolds were characterized from a morphological and mechanical point of view. A correlation between the preparation method, the pore architecture and compressive mechanical behavior was found. The interface adhesion strength was quantitatively evaluated by using a custom-designed interfacial strength test. Furthermore, in order to imitate the human physiology, mechanical tests were also performed in phosphate buffered saline (PBS) solution at 37 &#176;C. The method herein presented provides a high control of porosity, pore size distribution and mechanical performance, thus offering the possibility to fabricate three-layered scaffolds with tailored properties by following a simple and eco-friendly route.

A Facile and Eco-friendly Route to Fabricate PolyLactic Acid Scaffolds with Graded Pore Size

In this work, poly(lactic acid)/polyethylene glycol (PLA/PEG) scaffolds were prepared by using a combination of melt mixing and selective leaching. The method herein discussed permitted to develop three-layer scaffolds by highly controlling both porosity and pore size. The mechanical properties were also evaluated in a physiological environment.

손쉬운 및 환경 친화적 인 경로는 그레이드 기공 크기와 폴리 (젖산) 공사장 공중 발판을 제조

Over the recent years, functionally graded scaffolds (FGS) gaineda crucial role for manufacturing of devices for tissue engineering. The importance of ...

Treatment of Ligament Constructs with Exercise-conditioned Serum: A Translational Tissue Engineering Model

In vitro experiments are essential to understand biological mechanisms; however, the gap between monolayer tissue culture and human physiology is large, and translation of findings is often poor. Thus, there is ample opportunity for alternative experimental approaches. Here we present an approach in which human cells are isolated from human anterior cruciate ligament tissue remnants, expanded in culture, and used to form engineered ligaments. Exercise alters the biochemical milieu in the blood such that the function of many tissues, organs and bodily processes are improved. In this experiment, ligament construct culture media was supplemented with experimental human serum that has been &#39;conditioned&#39; by exercise. Thus the intervention is more biologically relevant since an experimental tissue is exposed to the full endogenous biochemical milieu, including binding proteins and adjunct compounds that may be altered in tandem with the activity of an unknown agent of interest. After treatment, engineered ligaments can be analyzed for mechanical function, collagen content, morphology, and cellular biochemistry. Overall, there are four major advantages versus traditional monolayer culture and animal models, of the physiological model of ligament tissue that is presented here. First, ligament constructs are three-dimensional, allowing for mechanical properties (i.e., function) such as ultimate tensile stress, maximal tensile load, and modulus, to be quantified. Second, the enthesis, the interface between boney and sinew elements, can be examined in detail and within functional context. Third, preparing media with post-exercise serum allows for the effects of the exercise-induced biochemical milieu, which is responsible for the wide range of health benefits of exercise, to be investigated in an unbiased manner. Finally, this experimental model advances scientific research in a humane and ethical manner by replacing the use of animals, a core mandate of the National Institutes of Health, the Center for Disease Control, and the Food and Drug Administration.

We present a model of ligament tissue in which three-dimensional constructs are treated with the human exercise-conditioned serum and analyzed for collagen content, function, and cellular biochemistry.

운동 조건의 혈청을 이용한 인대 구조의 치료 : Translational Tissue Engineering Model

In vitro experiments are essential to understand biological mechanisms; however, the gap between monolayer tissue culture and human physiology is large, ...

Fiber Composite Laminates의 제조 및 기계적 물성 평가

Measuring the Mechanical Properties of Glass Fiber Reinforcement Polymer Composite Laminates Obtained by Different Fabrication Processes

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the forming pressure, the mass fraction of fiber is reduced and lots of air bubbles are trapped inside, resulting in low-quality laminates (low stiffness and strength). The wet hand lay-up/vacuum bag (WLVB) process for the fabrication of composite laminates is based on the traditional wet hand lay-up process, using a vacuum bag to remove air bubbles and provide pressure, and then carrying out the heating and curing process. 
Compared with the traditional hand lay-up process, laminates manufactured by the WLVB process show superior mechanical properties, including better strength and stiffness, higher fiber volume fraction, and lower void volume fraction, which are all benefits for composite laminates. This process is completely manual, and it is greatly influenced by the skills of the preparation personnel. Therefore, the products are prone to defects such as voids and uneven thickness, leading to unstable qualities and mechanical properties of the laminate. Hence, it is necessary to finely describe the WLVB process, finely control steps, and quantify material ratios, in order to ensure the mechanical properties of laminates. 
This paper describes the meticulous process of the WLVB process for preparing woven plain patterned glass fiber reinforcement composite laminates (GFRPs). The fiber volume content of laminates was calculated using the formula method, and the calculated results showed that the fiber volume content of WL laminates was 42.04%, while that of WLVB laminates was 57.82%, increasing by 15.78%. The mechanical properties of the laminates were characterized using tensile and impact tests. The experimental results revealed that with the WLVB process, the strength and modulus of the laminates were enhanced by 17.4% and 16.35%, respectively, and the specific absorbed energy was increased by 19.48%.

저자 스포트라이트: Enhancing Fiber Composite Laminate Quality with the Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag Process(습식 핸드 레이업/진공 백 공정을 통한 섬유 복합 라미네이트 품질 향상) 

This paper describes a fabrication process for fiber-reinforced polymer matrix composite laminates obtained using the wet hand lay-up/vacuum bag method.

다양한 제조 공정에서 얻은 유리 섬유 강화 고분자 복합 라미네이트의 기계적 특성 측정

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the ...

섬유에 대 한 품질 관리를 향상 시키기 위해 설치 방법 강화 폴리머 스파이크 앵커

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