CFRP güçlendirilmiş kirişler, bükme yüklerine maruz kaldıklarında iki ana arıza türüne sahiptir: geleneksel kiriş arızası ve erken arıza.

Geleneksel kirişlerin başarısızlıkları çelik çubuk verimlerinden sonra karbon lif kırılması ve çelik çubuk verimlerinden sonra beton kırılmasıdır.

Erken hasar şunlardır:

①  Beton kiriş eğik bölümünün kesme arızası;

② CFRP levhasının sonundaki gerilim konsantre edilir ve CFRP levhası koparılır;

③ CFRP ve beton arasındaki bağlama arayüzündeki yapıştırıcı katmanı yok edilir;

④ Beton koruyucu katman boyunlu çubukların yüksekliğinde boyunlu olarak soyulur;

⑤ CFRP, beton kiristinin diagonal kesme çatlakunun tabanından çözülmeye başlar

Geleneksel kirişlerin başarısızlığı

Geleneksel kirişlerin bozulması, zorunlu CFRP levhasının çekme bozulması veya basınç bölgesi betonunun kırma bozulması da dahil olmak üzere sadece normal bölümde zorunlu kirişlerin bozulmasını ifade eder. Bu iki tür hasar genişletilmiş hasardır. Karbon lif doğrusal bir elastik malzeme olmasına rağmen, arıza anında daha büyük bir anidliğe sahiptir, ancak arıza, çekme çelik çubuğunun verimlerinden sonra uzun bir deformasyon sürecinden sonra meydana gelir, bu nedenle CFRP çekme arızası hala esnek bir arıza.

Erken yıkım

Erken bozulma, takviylemeden sonra geleneksel bozulmadan önce kirişin kısmen bozulmasını ifade eder, sonuç olarak takviylenmiş kirişin çalışmaya devam etmemesi ve normal bölümün nihai bükülme taşıma kapasitesinin beklenen değeri. Erken başarısızlık, beton kiriş kesme başarısızlığı ve soyma başarısızlığı gibi iki başarısızlık formu da dahil olmak üzere kırılgan başarısızlıktır.

1 Kesme başarısızlığı

Kesme başarısızlığı, kireşin takviylemeden sonra bükülme taşıma kapasitesinin artması ve diagonal bölümün kesme taşıma kapasitesinin eksikliği nedeniyle beton kirişlerin kesme başarısızlığına işaret eder. Beton kirişinin kesme direnci sadece betonun taşıdığı kesme gücünü değil, aynı zamanda toplam ısırık tarafından taşınan kesme gücünü ve uzunluk çekme çelik çubuğunun pin ve cıvatası tarafından taşınan kesme gücünü de içerir. Bu şekilde, gerginli yüzeye yapıştırılmış CFRP'nin kesme gücüne katkısı nispeten sınırlıdır. CFRP levhasının kesme gücüne karşı etkisi tasarımda göz ardı edilebilir ve standart genel kiristin kesme kapasitesini hesaplamak için hala kullanılabilir.

Orijinal beton kiristinin kesme direnci, kesme arızasının oluşumunun anahtarı olur. Bükme takviyesi gerçekleştirilirken, kiriştin kesme kapasitesinin gerekli nominal kesme gücüne ulaşabileceğini düşünmek gerekir.

Nominal kesme gerilimi beton kirişinin kesme direncinden az veya eşittirse, beton kirişinin kesme arızasına uğramayacağı anlamına gelir. Gereksinimleri karşılamazsa, kırılgan bozulmadan önce esnek bozukluğu gerçekleştirmek ve beton kirişinin tam bükme kapasitesine tam oynamak için, kesim takviyesi ile aynı anda bükme takviyesi gerçekleştirmek gerekir.

2 Çıkarma arıza formu

Erken başarısızlıklar arasında, soyma başarısızlığı, aşağıdaki formlara bölünebilen ana başarısızlık modudur:

2.1 CFRP levhasının sonundaki stres konsantrasyonu

CFRP yama ve beton, birlikte çalışma amacına ulaşmak için kesme gerilimini ve normal gerilimi yapışkan katmanın aracılığıyla bağlamayı aktarır. Gerilim konsantrasyonu, deformasyon değişiklikleri nedeniyle, daha büyük kesme gerilimi (çapa kesme gerilimi) ve normal gerilimi (kabuk normal gerilimi) yaratabilir. Gerilim betonun mukavemetini aştığında veya yapıştırıcı katmanın kesme mukavemetine ulaştığında, beton kiriş genellikle yerel hasar ve genel hasar nedeniyle hasar görür. Bu arıza modu karmaşık ve doğru olarak göz önünde bulundurulması zor, ancak takviye sonrası betonun güvenli kullanımını etkiler.

2.2 Arayüzdeki yapıştırıcı katmanın yok edilmesi

Karbon fiber levha ve beton taban katmanı bir bağlayıcı tarafından birbirine bağlanır ve ikisi arasında bir arayüz oluşturur ve bağlantı arızası genellikle bu arayüzde olur. Genellikle, yapıştırıcı katmanın yapışkanlık arızası ve yapıştırıcı katmanın ve çimento malzemesinin yapışkanlık arızası kolektif olarak yapıştırıcı katman arızası olarak adlandırılır. Çimento ekleminin maksimum kesme gerilimi çimentonun kesme mukavemetine ulaştığında, yapışkan katman yok edilecek ve gumma ve delaminasyon gerçekleşecektir.

2.3 Beton koruyucu katmanın soyulma arızası

Ana uzunluk çekme çelik çubuğunun altındaki beton çekme mukavemetine ulaştığında, beton ve çelik çubuğun arasında çatlaklar oluşur ve beton koruyucu katmanının çelik çubuğun soyulmasına neden olur. Beton koruyucu katman, kesme alanında tarak şeklinde bir diş bloku oluşturur. Diş blokunun özgür ucunda etkileyen kesme akışı gerilimi olan bir cantilever kirişi olduğunu varsayılabilir. Bu kesme akışı gerilimi ayrıca dış yapışkanmış levha ve beton arasındaki arayüze etki eden gerilimizdir. Plakadaki maksimum normal gerilim, plaka ucundan uzak kesim aralığının sonunda maksimum bükme anında yer almaktadır. Kesme akışı stresi, cantilever kirişinin sabit ucunda çatlaklara neden olur. Sabit uç ana uzunluk çekme çelik çubuğunun altında bulunduğu için, bu yatay çatlakun görünümü kaçınılmaz olarak beton koruyucu katmanın çelik çubuğun soyulmasına neden olacaktır.

2.4 Kesme çatlakunun tabanında CFRP soyma arızası

Betonda bir kesme çatlaku ortaya çıktıktan sonra, çatlakun her iki tarafındaki beton eşitsiz bir göreli dikey kayma üretir. Çatlak beton yüzeyi boyunca yatay olarak kayar ve bağlantı katmanına nüfuz eder. Bağlantı katmanı ve kompozit malzeme levhası arasındaki arayüz yok edildiğinden, kiriş bu anda başarısız olur. CFRP levha ile beton arasındaki bağ, kesme aralığındaki herhangi bir çatlaka duyarlıdır. Betonda bükme ve kesme çatlaklarının varlığı nedeniyle, uzunluk çelik çubuklar ve CFRP, kirişin çatlak pozisyonunda uzunluk ve dikey kayma üretmesine neden olan pin cıvataları üretir. Beton kirişinin kesme direnci yetersiz olduğunda ve diagonal kesme çatlakları çok hızlı ve çok büyük geliştiğinde, beton kiriş yukarı ve aşağı kesme kaymasına maruz kalacaktır. Çatlakun her iki ucundaki gerilim çok konsantre ve soyma çatlakları CFRP levha ve beton arasındaki arayüzde meydana gelir. CFRP levha kritik kesme çatlakundan ayrılır ve soyma çatlaku, en sonunda CFRP levhasının ve beton kiristinin ayrılmasına yol açan levhanın sonuna kadar bağlama arayüzü boyunca genişler

Şu anda, bu hasar biçimi üzerindeki araştırmalar sınırlıdır ve birkaç olası etkileyici faktör:

1) Beton mukavemeti: Beton mukavemeti ana faktördür. Yüksek mukavemetli beton çatlaklar oluştuğunda büyük miktarda enerji serbest bırakır, bu da bağlı levha kirişlerinin daha yüksek kırılganlığa sahip olmasını ve böyle kırılgan arızalara eğilimli olmasını sağlar.

2) Takviye oranı: Uzunluk çelik çubuk ve çapların sayısındaki değişikliğin CFRP kurulunun bağlanma fenomeni üzerinde önemli bir etkisi yoktur.

3) Dış demirleme: U şeklinde demirleme çelik levhası levhanın ucuna bağlandığında, CFRP levhanın dikey kaymasını önleyebilir, ancak yatay kaymayı önleyemez.

CFRP soyma başarısızlığı formu genellikle kiriş nihai yüke ulaşmak üzere olduğunda ortaya çıkar. Başarısızlık ani ve kırılgandır ve taşıma kapasitesinin çoğu bir anda kaybolacaktır, bu yüzden böyle bir hasardan kaçınmaya çalışın. CFRP'nin bağlanma ve kayma direncini güçlendirmek için, kirişin yapısal performansını iyileştirmek için aşağıdaki önlemler alınabilir:

①  Son demirlemeyi artırın;

②  Çapa plakasını kesme alanının kenarına yapıştırın;

③  Basın alanındaki betona yan sıkıştırma ekleyin.