FRP Tasarım Yazılımı - CFRP Plakası ile RC Levhaların Esnek Güçlendirme

1. Temel Bilgiler

1.1. Tasarım Kriterleri

ACI 318M-14 Yapı Betonu için İnşaat Kodu Gereksinimleri

ACI-440-2R-17 Beton Yapıların Güçlendirilmesi İçin Dış Bağlantılı FRP Sistemlerinin Tasarımı ve İnşaatı İçin Kılavuz

1.2. Tasarım Gereksinimleri

Gerekli yük momenti: 25 kN∙m

Güçlendirilmiş saniye: Pozitif an

1.3.Temel Bilgiler

 (1) Mevcut kiriş bilgileri

Levha Kalınlığı: 100mm

Beton basınç dayanımı: 45 MPa

Çekme takviyesi düzeni:

Etkili çekme takviyesi merkezi derinliği: 80 mm

Gerilim bölgesindeki uzunluk takviyesinin alanı: 785.4 mm2 / m

Çekme takviyesinin elastik modülü: 200000 MPa

Çekme takviyesinin verim mukavemeti: 414 MPa

Sıkıştırıcı takviye düzeni:

Sıkıştırıcı takviye merkezinin etkili derinliği: 20mm

Sıkıştırıcı bölgedeki uzunluk takviyesinin alanı: 523.6mm2 / m

Sıkıştırıcı takviye elastik modülü: 200000MPa

Sıkıştırma takviyesinin verim gücü: 414MPa

 (2) Yükler

Güçlendirmeden önce mevcut yük: 15 kN·m

Servis Yükü: 15 kN·m

 (3) Güçlendirme Sistemi

Malzeme: HM-2.0T-I

Üretici tarafından bildirildiği gibi FRP malzemesinin nihai çekme mukavemeti: 2499 MPa

FRP takviyesinin nihai kırılma gergini: 0.014

FRP takviye kalınlığı: 2mm

CFRP'nin elastik modülü: 178477 MPa

Çevresel azaltma faktörü: 0,95

FRP'nin nihai çekme mukavemeti tasarlayın: ffu = CE ffu * = 2374.05 MPa

FRP takviyesinin tasarım kırılma gerginliği: εfu = CE εfu * = 0.0133

Tekrarlama hesaplamasına dayanarak aşağıdaki güçlendirme planını önerin:

FRP takviye genişliği: 50mm

Katman sayısı: 1

CFRP aralığı: 1660mm

CFRP alanı: 60 mm2

CFRP'nin etkili merkez derinliği: df = 100 mm

2. Tasarım Hesaplamaları

2.1 Mevcut kiriş kapasitesi

2.1.1 Orijinal bölüm özellikleri

a) Beton:

Betonun basınç dayanımı: fc' = 45MPa

β1=0.72

Betonun son gerginliği: εcu = 0.003

Betonun elastik modülü: Ec = 4700 fc'0.5 = 31528.56MPa

b) Çelik takviye:

Çekme çeliğinin verim gerginliği: εy = fy / Es = 0.0021

Sıkıştırıcı çelik verim gerginliği: εy’=fy’/ Es’=0.0021

2.1.2 Mevcut kiriş kapasitesi

Sıkıştırıcı çelik verimi varsayın

Çelikte gerilim: fs = fy = 414MPa

Çekme çeliğindeki güç: Ts = Asfy = 785.4 × 414 = 325154.56N

Sıkıştırıcı çelikteki gerilim: fs' = fy' -0.85fc' = 414-0.85 × 45 = 375.75MPa

Sıkıştırıcı çelikteki güç: Cs = As'fs' = 523.6 × 375.75 = 196742.07N

Betonda basınç gücü: Cc = 0.85fc'bβ1x

Denge: Ts = Cc + Cs

325154,56 = 0,85 × 45 × 1000 × 0,72x + 196742,07

Sıkıştırma bölgesinin derinliği:

x = 4,64 mm

Sıkıştırıcı çelikte gerginlik: εs' = (x-d') εcu / x = (4.64-20) × 0.003 / 4.64 = 0.0099

εs' ≥ εy', iyi.

Mn, mevcut = Cc (d-β1x / 2) + Cs (d-d')

 = 0,85 × 45 × 1000 × 0,72 × 4,64 × 80-0,72 × 4,64 / 2 + 216769,71 × 80-20 = 21,86 kN · m

Çelikte gerilim: εt = (d-x) εcu / x = (80-4.64) × 0.003 / 4.64 = 0.0487

Azaltma faktörü: AzAzaltma faktörü: AzAzaltma faktörü: AzAzAzAzaltma faktörü: AzAzAzaltma faktörü: AzAzAzAzaltma faktörü: AzAzAzAzaltma

Mevcut kireşin nihai kapasitesi: Mu, mevcut = MeMeMeMevcut = 0.9 × 21.86 = 19.68kN · m

2.2. CFRP tasarım gerginini kontrol edin

CFRP tasarım gerginini belirleyin

εfd = 0.41 (fc '/ (nEftf)) 0.5 = 0.41 × 45 / 1 / 178477 / 2) 0.5 = 0.0046

εfd ≤ 0.9εfu, Tamam.