CFRP demirbeton sütununun güçlendirme ilkesi

Demirbeton sütunlar eksenli basınca maruz kaldığında, üyeler çok küçük bir sınır değeri olan lateral genişlemeden kaynaklanır. Örneğin, sıkıştırılmış üyesin bu lateral genişlemesini önlemek için üyesin etrafında bir yan kısıtlama oluşturulabilir ve böylece üyesin sıkıştırılmış taşıma kapasitesini ve deformabiliğini geliştirilir. Karbon fiber CFRP ile güçlendirilmiş beton sütunu, sütun betonu ve CFRP güçlendirilmiş kemer arasında sıkıntı üretmektedir ve aralarındaki etkileşime arayüz sıkıntı stresi denir. Arayüzün sınırlı geriliminden etkilenen plastik bölgedeki çekirdek beton üç boyutlu bir gerilim durumundadır. Tek yönlü gerilim durumuyla karşılaştırıldığında, betonun nihai basınç gerilimi ve taşıma kapasitesi artacaktır. Sütunun bükme taşıma kapasitesi önemli ölçüde azalmazsa, istikrarsızlık etkisi göz önünde bulundurulmaz ve demirbeton sütunun takviye sonrası daha büyük bir sürüklü deformasyona ve enerji dağılım kapasitesine sahiptir.

CFRP sarması altında demirbeton sütununun gerilim dağılımı

1) CFRP'nin demirbeton sütunundaki yan sınırlaması nedeniyle, CFRP eksenli bir çekme gerilimi oluşturur ve CFRP'nin bükme direnci son derece zayıftır (genellikle dikkate alınmaz). CFRP sarma kısıtlaması altında dikdörtgen sütunun nihai nihai eksenli sıkıştırma mukavemeti, temel olarak eşitsiz lateral sıkıştırma gerilimi nedeniyle sütunun ile kıyaslandığında büyük ölçüde azalır. Dikdörtgen sütun tarafının merkezi lateral sıkıntısı zayıftır ve köşedeki lateral gerilim konsantrasyonu sıkıntısı nispeten büyük. Sadece yan plastik deformasyon meydana geldiğinde, beton sütundaki CFRP'nin lateral sıkıntı gerilimi hızlı bir şekilde artabilir.

2) Beton sütunundaki CFRP'nin sıkıştırması arayüz sıkıştırması olduğundan, sadece beton yan olarak genişlendiğinde, CFRP beton üzerinde sıkıştırma gerilimi üretebilir. Bu nedenle, sütun halka sarılmış CFRP yük altında olduğunda iki aşamalı bir güç süreci sergiler. İlk aşamada, beton sütunun eksenli basınç gerilimi küçüktür, lateral deformasyon küçüktür ve CFRP gerilimi küçüktür. İkinci aşamada, yük arttıkça, sütun beton sütununun deformasyonu artar, CFRP halka gerilimi önemli ölçüde artar ve halka saklama gücü hızlı bir şekilde artar, CFRP nihai çekme gerilimine ulaşana kadar kırılır. Betonda CFRP'nin sıkıntı gerilimi ve gerginlik değerinin artması, kullanılan CFRP malzemesinin özellikleri, macun formu ve katman sayısıyla ilişkilidir ve deneylerle belirlenmelidir.

CFRP takviye teknolojisi ve demirbeton sütunlarının inşaat anahtar noktaları

1) CFRP uygulanabilir kapsam ve çalışma koşulları gereksinimleri

CFRP'li demirbeton sütunları silindirik veya küçük kesit dikdörtgen sütunlar için uygundur (kesimin yan uzunluğu genellikle 8oOrI1n1'den az), bu da demirbeton sütununun istikrarsız olmadığında eksenli taşıma kapasitesini büyük ölçüde artırabilir. Takviye için ön koşul, bileşenin çekirdek betonunun yok edilmediği ve hala belli bir yatak ve deformasyon kapasitesine sahip olmasıdır.

2) Beton sütunu dış kaynak CFRP güçlendirme teknolojisi

2.1) Ön hazırlık

Gerçek projelerde, güçlendirilmesi gereken sütunlar her zaman farklı çalışma koşullarında çalışır. Demerbeton sütunlar takviyelendirilmeden önce, bileşenler için belli bir miktarda boşaltma çalışması gerekir. Bileşenin yüzeyini temizleyin, yüzey beton yüzen bulamaç ve gevşek betonu çıkarın ve yüzey kusurlarını veya bileşenin düzensizliklerini tek seviyeli beton veya yüksek kaliteli harç ile onarın. Dikdörtgen sütun, köşelerdeki yoğunlaşmış gerilimi azaltmak için çafrandırılmalıdır ve çafrandırma yarıçapı 20mm'den az olmamalıdır.

2.2) Betonun üst yüzeyine yapıştırın

Beton takviye gereksinimlerine ve test koşullarına göre, tek katmanlı veya çok katmanlı halka aralığı takviyesi veya tam bölümlü dış kaynak takviyesi kullanılabilir. CFRP yapıştırıcıları tüm organik yapıştırıcılardır (özel olarak tasarlanmış epoksi reçine II) ve inorganik yapıştırıcılar hala gelişim aşamasında. Bileşen takviyesinin kalitesi yapışkan yapıştırıcı üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Yetkili departmanın soruşturmasına göre, pazardaki yapıştırıcı yapıştırıcı iyimser değildir. Bu nedenle yapışkan yapışkanın kalitesi inşaat öncesinde test edilmeli ve yalnızca nitelikli ise kullanılabilir.

CFRP yapıştırma prosedürü: yapıştırıcının alt katmanını fırçalayın, CFRP lif kumaşının ilk katmanını yapıştırın ve epoksi reçine impregneli CFRP lif kumaşını yapıştırın. Çok katmanlı CFRP macunu kullanıyorsanız yukarıdaki işlemi tekrarlayın.

3) CFRP takviye inşaat noktaları

3.1) Demerbeton sütunların takviylenmesinden önce boşaltma genellikle göz ardı edilir. Bir beton bileşen yük altında CFRP ile sarıldığında, sarılmış CFRP ile beton sütunun yüzeyi arasında bir gerilim gecikmesi vardır ve sıklıkla CFRP kırılmamış ve beton sütun kırılmış olur. Bu nedenle, CFRP'nin yük altındaki beton üyelere dış kaynak verilmesi, CFRP'nin takviye etkisini azaltır ve CFRP'nin yüksek mukavemetli çekme özelliklerini tam olarak uygulayamaz.

3.2) Dikdörtgen sütunun köşe şekillendirme yarıçapı 20mm'den az olmamalıdır. Sütun tarafı, köşedeki CFRP'nin konsantre gerilimini azaltmak için konveks bir yüzey haline getirilmesi en iyisidir. Birçok test, CFRP hasarının hala köşede meydana geldiğini göstermiştir.

3.3) Beton üyelerin yüzeyinin tamiri son derece önemlidir, bu da CFRP'nin betonun yan sıkıştırma üzerindeki etkisini doğrudan etkiler.

Sonuçta

1) Karbon fiber CFRP takviyeli beton sütunları, beton sütununu eksenli olarak gerginli bir durumdan üç yönlü gerginli bir duruma değiştirebilir, beton sütunun yan deformasyonunu kısıtlayabilir ve böylece beton sütunun eksenli taşıma kapasitesini artırabilir. Özellikle eksenli sıkıştırma oranı sismik tasarım kodlarının gereksinimlerini karşılayamayan demirbeton sütunları için etki açıktır.

2) Plastik menteşe alanının taşıma kapasitesini ve esnekliğini artırın. Sismik yüklerin tekrarlanan etkisi altında, demirbeton sütununun üst ve alt uçları ilk olarak plastik menteşe alanında görünecek ve taşıma kapasitesi ve esneklik hızlı bir şekilde azalacaktır. CFRP ile sarılmadan ve güçlendirildikten sonra, plastik menteşe bölgesindeki çekirdek betonun deformasyonu büyük ölçüde geliştirilir.

3) İnşaat teknolojisi iyidir, süreç basit, sınırlama etkisi iyidir ve korozyon direnci güçlüdür. Sadece korumaya ihtiyacı var ve bakımına ihtiyacı yoktur.

4) Karbon fiber CFRP takviye teknolojisi evrensel bir "reçete" değildir ve bazı eksiklikleri vardır. Organik yapıştırıcı zayıf yüksek sıcaklık direncine sahiptir ve yüksek sıcaklık ortamları ve yangın koruma için yüksek gereksinimlere sahip binalarda kullanılamaz; düzensiz veya büyük kesit dikdörtgen sütunlar koşullu olarak kullanılmalıdır.