1. Giriş

Son yıllarda, FRP malzemeleri, özellikle CFRP malzemeleri, inşaat mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmıştır. Demirbeli beton yapılar kadar yaygın olarak kullanılmasa da, CFRP demirbeli çelik yapılar da köprüler ve konut inşaatına uygulanmaya başlamıştır. Araştırmalar ayrıca CFRP'nin çelik kirişlerin gücünü ve sertliğini etkili bir şekilde geliştirebileceğini kanıtlamıştır.

2. Laboratuvar araştırmaları

Bu çalışmada 1 güçlendirilmemiş çelik kiriş ve 7 CFRP plaka güçlendirilmiş çelik kiriş test edildi. Farklı uzunluklar ve kalınlıklar, farklı yükleme modları (üç noktalı bükme ve dört noktalı bükme dahil) olan CFRP plakaları, güçlendirilmiş çelik kirişlerin gücü ve sertliği üzerindeki farklı parametrelerin etkilerini elde etmek için kullanılır.

2.1 örnek hazırlığı

Kullanılan I şeklinde çelik kirişler 1,2 m uzunluğunda, 127 mm yüksekliğinde, 76 mm genişliğinde, 7,6 mm flanş kalınlığında, 4 mm Web kalınlığında, 275 MPa tasarım yükünde ve 205 GPa elastik modülünde. Kullanılan CFRP levhasının kalınlığı 3mm veya 6mm'dir ve elastik modül 210GPa'dır. Yapısal yapıştırıcı, Sika Corporation'ın Sikadur one 31 ve kesme modülüsü 2.6GPa'dır. Yapışkan katmanın kalınlığının 1mm olmasını sağlamak için, çapı 1mm olan küçük cam boncuklar% 1 oranında yapısal yapıştırıcıya karıştırılır. Çelik kirişe yapıştırıldıktan sonra, plaka 72 saatten fazla sürdürülecektir.

2.2 test yöntemi

Yükleme formu, dört noktalı bükme noktasının 300ram olduğu üç noktalı bükme veya dört noktalı bükmedir. Liang Jingkua 1.1 metredir. Yükleme hızı 0.05mm / sn'dir. Kirişin sapması üç potansiyometre ile ölçülür ve spesifik yerleştirme Şekil 1'de gösterilir. 305 dolarlık örnekte CFRP plakasının altındaki gerginlik dağılımını kaydetmek için, yedi 2 mm uzunluğundaki gerginlik ölçeği Gl-G7, Şekil 1'de gösterildiği gibi CFRP plakasının altındaki orta çizgiye boyunlu olarak bağlanır. Aralıkta gerilim dağılımını ölçmek için, Şekil 1'de gösterildiği gibi, üst flanşın altına, ağın ortasına ve alt flanşın üstüne üç 5 mm uzunluğundaki gerilim ölçeği bağlanır. Çelik kiriş yerel olarak istikrarsız olduğunda, yüklemeyi durduracaktır.

3. Test sonuçları ve tartışma

3.1 gücü

Güçlendirilmemiş çelik kiriş ve üç noktalı bükmeye maruz kalmış 5 güçlendirilmiş çelik kirişin yük sapması eğrisi Şekil 2'de gösterilmiştir. Dört noktalı bükmeye tabi olan 2 takviyeli çelik kiriş yükü. Eğirme eğrisi Şekil 3'te gösterilmiştir. Diagramdan (a) nihai yükün levha uzunluğunun artmasıyla arttığını görülebilir. Bunun nedeni, plakanın uçundaki gerilim konsantrasyonu, CFRP plakanın soyulmasına neden olur ve bu da CFRP plakanın gücünün tam oynamamasını sağlar. Stres konsantrasyonu plaka uzunluğunun artmasıyla azalır;  (b) CFRP levhası çelik kiriş üzerinden anında soyulduğunda, kiriş üzerindeki yük de hızlı bir şekilde azalır. Bundan, kirişlerin gücünün CFRP kurulu tarafından arttırıldığı görülebilir.

Aynı uzunluğunda ama farklı kalınlıktaki iki örnek için, $ 305 ve $ 305D, maksimum taşıma kapasiteleri sırasıyla 149.1kN ve 112.1kN'dir. S305'in 3mm kalınlığındaki taşıma kapasitesinin 6mm kalınlığındaki 305D'den daha yüksek olduğunu görülebilir. Bu, CFRP levhasının soyulmasını kolaylaştıran kalın levha nedeniyle levhanın uçundaki gerilim konsantrasyonunun artmasından kaynaklanmaktadır.

3.2 sertlik

Şekiller 2 ve 3'teki yük sapma eğrilerinden, CFRP levhalarının çelik kirişlerin sertliği üzerindeki etkisini de görebiliriz. CFRP levhasının sertliği ışın vermeden önce açıkça gelişmez. Bunun nedeni, testte kullanılan CFRP'nin elastik modülüsünün nispeten düşük olması ve plakanın kalınlığı büyük olmamasıdır. Kalınlığın artması kirişin sertliğini artırabilir, aynı zamanda plakanın ucundaki gerilim konsantrasyonunu da artırabilir. Şekil 4, 70 üçüncü yük altında üç noktalı bükülmeye maruz kalmış örneklerin sapma karşılaştırmasını gösterir. Diagramdan, levhanın uzunluğunun orta aralığın sapması üzerinde hiçbir etkisi olmadığı görülebilir. Bu nedenle, CFRP'nin kalınlığını artırmak çelik kirişlerin sertliğini geliştirmenin etkili bir yoludur.

3.3 arıza modu

Şekiller 2 ve 3'te gösterilen yük sapma eğrileri, örneklerin tüm CFRP plakalarının, 310 $ hariç çelik kiriştin hemen soyulduğunu gösterir. 310 dolarlık örnekler çelik kiristin yerel istikrarsızlığı nedeniyle yok edildi çünkü plaka 1 m uzunluğundaydı ve plakanın ucundaki gerilim konsantrasyonu çok küçüktü. Diğer örneklerin arıza modu, CFRP plakasının çelik kiriştin tamamen soyulmasıdır. Şekil 5, başarısızlıktan sonra numune $ 304'ü gösterir. Soyma yüzeyinin esasen çelik kiriş ve yapısal yapıştırıcı arasındaki arayüzde olduğunu görülebilir.

3.4 maksimum arayüz stresi

Maksimum taşıma kapasitesinin etkisi altında güçlendirilmiş çelik kirişin maksimum arayüz kesme gerilimi, normal gerilimi ve ana gerilimi, De taşıma kapasitesinin analitik formülünden elde edilebilir. Yerel istikrarsızlıktan kaynaklanan 310 dolarlık başarısızlık hariç, diğer örneklerin maksimum arayüz kesme gerilimi, normal gerilimi ve ana gerilimi çok yakındır ve dağılım katsayıları sırasıyla% 4,25%, 5,30 ve% 2,89'dur. Bu sonuçlar, maksimum arayüz stresini hesaplamak için formülün mantıklılığını doğruluyor.

Sonuç

Bu makale, CFRP plakaları ile güçlendirilmiş çelik kirişlerin statik yük testini tanıtır. Test sonuçları, güçlendirilmiş çelik kiristin nihai taşıma kapasitesinin CFRP levhasının uzunluğunun artmasıyla arttığını, ancak CFRP levhasının kalınlığının artmasıyla azaldığını göstermektedir. CFRP levhasının elastik modülü ve kalınlığı nispeten küçük olduğundan, güçlendirilmiş çelik kiristin sertliği önemli ölçüde gelişmedi. 310 dolar hariç tüm örnekler soyuldu ve CFRP plakaları tarafından yok edildi. Teorik formül tarafından hesaplanan maksimum yük altındaki örneklerin maksimum arayüz gerilimi çok yakındır ve gerilim ölçeği tarafından kaydedilen uzunluk gerilimi teorik gerilim ile iyi çatışmaktadır. Bunların hepsi Deng et al. L71'in teorik formülünün makul olduğunu kanıtlar.