Yüzey gömülü FRP plaka güçlendirme teknolojisi

Yüzey gömülü FRP plaka güçlendirme teknolojisi, arayüz soyulması ve malzeme mukavemet kullanımı sorunlarını daha iyi çözmek için NSM teknolojisinin ve dış bağlı önceden gerilmiş FRP teknolojisinin avantajlarını birleştirebilir. Aynı zamanda, FRP ve beton arasındaki bağlama yeteneğini, önceden gerilmiş FRP levhalarının demirlenmesini gerçekleştirmek için kullanmak mümkündür, böylece önceden gerilmiş FRP levhalarının dış bağlanması için gerekli kalıcı demirleme ayarını iptal etmek ve yapısal takviye maliyetini azaltmak mümkündür. Bununla birlikte, NSM teknolojisi FRP levhasını çelik çubuğun dışındaki beton koruyucu katmanına bağlayıcı ile yerleştirmek olduğundan, sınırlı kalınlık alanında FRP levhasının demirleme ve gerginliğini nasıl gerçekleştirmek bu teknolojinin önemli sorunlarından biri haline gelir.

Beton yapıyı güçlendirmek için önceden gerilmiş FRP levhasının yüzey gömülme beton teknolojisi şunlardır:

1) FRP levhasının gömüldüğü beton yapının yüzeyinde oluklu olması gerekir ve oluğun etrafındaki gevşek beton dökülmüş ve onarılmıştır.

2) FRP plaka kelepçesi ve gerginlik makinesini beton yuvasının sonuna yükleyin.

3) su, yağ ve çimento tozunu tanktan çıkarın ve tankı yapışkan ile doldurun.

4) FRP levhaları yuvasına gömülür ve gerginlik için fikstürün sonuna demirlenir.

5) Gerilim bittikten sonra, yapıya sabitlenen fikstür sürekli olarak demirlemek için kullanılır. Bağlayıcı bağlama gücüne katlandıktan sonra, FRP plaka kelepçesi çıkarılır.

Kendi kendine geliştirilen FRP plaka kelepçesi, gerginlik ekipmanı ve yukarıda bahsedilen teknolojiyi kullanarak, yazar yüzey gömülü önceden gerginli FRP plaka teknolojisini kullanarak birkaç beton bükülme üyesini güçlendirdi. İlk test yapının uzunluğu ile sınırlı olduğundan, bu kağıt FRP kelepçesini beton üyelere sabitlemez, üyelerin her iki ucundaki gerilim platformuna sabitler. Ancak bu kağıtta kullanılan kelepçenin boyutu, beton koruyucu katmanın kalınlığı alanındaki gerginliği gerçekleştirmek için tasarlanmıştır. Bir sonraki adım, büyük ölçekli bileşenlerde ekipman ve süreç testini tamamlamaktır.

Kirişin önceden gerilmiş NSM FRP şeridi ile güçlendirilmesi

Test şeması

Bu makalede beş demirbeton bükülme örneği test edildi. Tüm örnekler toplam uzunluğu 3 500 mm olan beton dikdörtgen kirişlerdi. Etkili aralık 3 300 mm ve kesme aralığı 1 100 mm idi. Örneğin kesim boyutu 150mm * 350mm ve gerilim alanındaki takviye 216'dır. Ön gerileme sırasında sıkıştırma bölgesinde çatlamalardan kaçınmak için, sıkıştırma bölgesindeki takviye 222'dir ve çatlar yalnızca 8 @ 100 olan kesme aralığı bölümünde düzenlenir.

Beş örnek, güçlendirilmemiş bir karşılaştırmalı örnekten, sıradan (önceden gerilmemiş) yüzey gömülü FRP ile güçlendirilmiş bir örnekten, dış önceden gerilmiş FRP ile güçlendirilmiş bir örnekten ve yüzey gömülü önceden gerilmiş FRP ile güçlendirilmiş iki örnekten oluşuyordu. Örnek betonun tasarım gücü C30'dur. Yüzey gömülü takviye örnekleri Horse Construction'un 500 CFRP şeridi ile güçlendirilmektedir ve dış güçlendirilmiş örnekler Horse Construction'un CFRP plakası ile güçlendirilmektedir. Bağlayıcı reçinelerin hepsi Horse Construction'un karbon fiber levha reçinesinden yapılmıştır.

Ana test sonuçları ve analiz

1) taşıma kapasitesi analizi.

Şekil 11-14'te tasvir edilen örneklerin mekanik özelliklerinden, FRP takviyesi örneklerin taşıma kapasitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. RS-2NSM20 örneklerinin önceden gerilmemiş yüzey katmanının gömülmesiyle güçlendirilmiş verim yükü ABD örneklerinden önemli ölçüde daha büyük idi, ancak FRP örneklerinin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi etkisi önceden gerilmeden sonra daha da arttı. PRS-EB ve PRS-2NSM20'nin çatlama yükü, verim yükü ve nihai yükü RS'den önemli ölçüde daha yüksekti ve aynı yük altında PRS-EB ve PRS-2NSM20'nin deformasyonu önceden gerilmemiş örneklerden önemli ölçüde daha küçüktü. PRS-1NSM45 örnekleri ana tendonlardan önce erken arayüz soyma başarısızlığından muzdarip oldu. Örneklerin yük taşıma kapasitesinin iyileşmesi tamamen somutlanmadı. Bununla birlikte, Şekil 11'den görülebileceği gibi, PRS-1NSM45'in arıza öncesi ilişki eğrileri neredeyse PRS-EB ve PRS-2NSM20 ile eşleşir ve çatlama yükleri (PRS-EB: 38kN, PRS-2NSM20: 42kN, PRS-1NSM45: 38kN) ve verim yükleri (PRS-EB: 125.7kN, PRS-2NSM20: 126.3kN) de çok yakındır. Üç örnekteki CFRP'nin başlangıç gerilim ve kesit alanı arasındaki küçük fark göz önüne alındığında, bu, yüzey gömülü önceden gerilmiş FRP takviyesinin etkisinin arayüz soyulması ve koruyucu katman yırtılması olmadan dış bağlı önceden gerilmiş FRP takviyesine benzer olduğunu gösterir.

Curves of load versus mid-span deflection of specimens

Curves of load versus CFRP strain

Curves of load versus compressive strain of concrete

Curves of load versus tensile strain of rebar

2) arıza modu analizi.

Bu makalede, yüzey gömülü takviye örneklerinin arıza modları özetilmiştir. RS-2NSM20'nin arızası, yapışkan reçine-beton arayüzünün soyulma arızasıdır ve PRS1000-2NSM20, ana bileşen koruyucu katman betonunun yırtma arızasıdır. PRS1000-1NSM45'in arıza modu, reçine-beton arayüzü soyma arızasının ana bileşen koruyucu katman beton yırtma arızasına dönüştüğüdür. Test sonuçlarından, önceden gerilmemiş yüzey gömülü takviye üyelerinin zayıf bağlantısının reçine-beton arayüzü bağlantı gerilimi olduğu, önceden gerilmemiş gömülü takviye üyelerinin aynı parametreleri betonun çekme mukavemetidir, önceden gerilmenin girişi takviyeli üyelerin arıza kontrol faktörlerinin değişimine yol açar. Önceden gerilmemiş ve önceden gerilmemiş güçlendirilmiş örneklerin CFRP levhasının maksimum gergininin neredeyse aynı olduğunu (önceden gerilmemiş CFRP levhasının başlangıç gerginini göz önüne alırsak) belirtmeye değer. Bu fenomen için iki olasılık var:

1) iki takviye bileşeninin kontrol faktörleri arayüz bağlantısına ve betonun nihai çekme dayanımına çok yakındır.

2) Ön gerginlemeden güçlendirilmiş örneklerin deformasyonu, öngerginlemeden güçlendirilmiş örneklerden çok daha büyük. PRS1000-1NSM45 örneklerinin arıza modları, yüzey gömülü önceden gerilmiş CFRP takviye teknolojisinin, son bağlama geriliminin, son kalıcı demirleme kullanmadan hizmetinde CFRP levhalarının çekme gerilimine direnmek için yeterli olmasını sağlamak için diğer etkili demirleme önlemlerini benimsemesi gerektiğini göstermektedir. Aynı zamanda, beton oluğunun boyutu, aralığı ve kalınlığı, beton koruyucu katmanın yırtılması hasarını önlemek için belirli yapısal koşulları karşılamalıdır.

3) deformasyon kapasitesi analizi.

Bileşenlerin deformasyon kapasitesi yapısal performansın önemli bir endeksidir. Yukarıdaki rakamlardan, önceden gerilmemiş örneklerin RS-NSM ve PRS-EB'sinin büyük bir deformasyon elde ettiği görülebilir (RS-2NSM 20:45.785mm, PRS-EB:69.14mm), ancak PRS-2NSM 20'nin arıza sapması sadece 25.1mm'dir, PRS-1NSM 45 ise diğer örneklerden çok daha küçük olan sadece 8.746mm'dir. Bu, yüzey gömülü FRP levhasının arıza moduyla ilgilidir. Öte yandan, CFRP gerilimi ve son basınç gerilimine yakın betonun basınç gerilimi 12466'dır, PRS-EB'nin basınç gerilimi ve CFRP çekme gerilimi ise çok daha küçüktür. Bu, PRS-EB'nin FRP-beton arayüzü ayrılmasının erken ortaya çıkmasından kaynaklanmaktadır, ancak sonunda güçlü bir mekanik çapa kurulması nedeniyle, ayrıldıktan sonra örnekler hemen yük taşıma kapasitesini kaybetmedi ve sonunda CFRP kırılana kadar deforme etmeye devam etti. Bu makaledeki testten, önceden gerilmiş FRP levhaları ile yerleştirilmiş güçlendirilmiş üyelerin esnekliğinin gereksinimleri karşıladığı dikkat edilmeyecek önemli bir konu olup olmadığı görülebilir.

4 Sonuç

Bu makalede, yüzey gömülü ön gerileme FRP ile güçlendirilen beş demirbeton bükülme üyesi test edildi ve aşağıdaki sonuçlar elde edildi:

 (1) FRP'nin bağlama alanı gömülme teknolojisi ile arttırılabilir ve önceden gerilmiş FRP plakasının demirlenmesi reçine bağlama yeteneği ile gerçekleştirilebilir, böylece kalıcı mekanik demirlenme iptal edilebilir.

 (2) Demerbeton üyelerin gömülü önceden gerilmiş FRP plakaları ile takviylenmesi, demerbeton üyelerin mekanik özelliklerini önemli ölçüde geliştirebilir ve mekanizması ve etkisi dış önceden gerilmiş FRP plakalarına benzer.

 (3) Yüzeye monte edilmiş takviyeli üyelerin arıza modları, bağlı reçine-beton arayüzünün soyulması ve ana gövde-beton koruyucu katmanının yırtılması. Yukarıdaki arıza modları kırılgan özellikleri gösterir ve malzemenin tam gücü uygulanmadan önce önceden gerilmiş güçlendirilmiş örneklerin erken arızasına neden olur. Bağlama yeteneğinin ve beton kapağının yırtılmasını engellemenin yapısal önlemleri daha fazla incelenir.