Karbon fiber kumaş ile demirbeton sütununun takviye mekanizması analizi

1.1. Karbon fiber güçlendirilmiş polimer (CFRP) kumaş

Karbon lif kumaş genellikle 5-20 mikron çapında sürekli bir lifdir. Temel malzeme reçine ve sertleştirme ajanından oluşur. Karbon lif reçine (iç güçlendirici) ile ıslanır. Reçine sertleştirildiğinde, karbon lif güçlendirilmiş polimer (CFRP) kumaş oluşur.

Yoğunluğu küçüktür, sıradan çelik için 1/6.

Çekme mukavemeti sıradan çelik çubuğun yaklaşık 4 ~ 6 katıdır.

Korozyon direnci iyidir, mukavemet asit ve alkali koroziv ortamdan etkilenmez.

Manyetizm olmayan elektromanyetik sinyallerin yayılmasını etkilemez.

Yorgunluk direnci mükemmeldir ve yorgunluk ömrü genellikle çelikten daha yüksektir.

Sıcaklık değişimi katsayısı beton ile eşdeğerdir.

Elastik modülü çelikle benzer.

Sınır uzunluk% 1'dir.

1.2 Karbon fiber kumaş beton sütunlarının ilkesi.

Demirbeton sütunlar eksenli sıkıştırmaya maruz kaldığında, üyeler çok küçük sınır değeri olan yan genişlemeden kaynaklanır. Üyelerin sıkıştırma kapasitesini ve deformasyon kapasitesini artırmak için sıkıştırma üyelerinin böyle yan genişlemesini önlemek için üyelerin etrafında yan kısıtlamalar oluşturulabilirse.

Demerbeton sütunların karbon fiber kumaş takviyesi, sütun betonu ve karbon fiber kumaş takviye bantı arasında sıkıntı üretmektir (arayüz sıkıntı stresi olarak adlandırılır). Plastik bölgenin çekirdek betonu, ters arayüz kısıtlama geriliminin etkisi altında üç yönlü gerilim durumundadır. Demerbeton sütunların nihai basınç gerilimi ve yük taşıma kapasitesi tek yönlü yük altındakilerden daha yüksektir ve demierbeton sütunların esneklik deformasyonu ve enerji dağılım kapasitesi, sütunların bükülme taşıma kapasitesi istikrarsızlık etkisini göz önünde bulundurmadan önemli ölçüde azalmadığında daha büyük olur.

1.3 karbon lif kumaş ile sarma eylemi altında demirbeton sütunlarının gerilim dağılımı.

1.3.1 Karbon lif kumaşıyla sarılmış dikdörtgen sütunların nihai nihai eksenli basınç mukavemeti, CFRP'nin demirbeton sütunlarındaki çapraz sıkıştırması tarafından oluşturulan karbon lif kumaşının eksenli çekme geriliminden dolayı dairesel sütunlardan çok daha düşüktür, ancak karbon lif kumaşının bükme direnci çok zayıftır (genellikle dikkate alınmaz). Dikdörtgen sütun kenarının merkezindeki lateral sıkıştırma zayıf ve köşedeki lateral gerilim konsantrasyonu sıkıştırma büyük. Beton sütundaki karbon lif kumaşının lateral sıkıştırma gerilimi sadece sütun kenarında lateral plastik deformasyon meydana geldiğinde hızlı bir şekilde artabilir.

1.3.2 karbon fiber kumaşının beton sütunlarındaki kısıtlaması arayüz kısıtlaması olduğundan, sadece beton dışarı ve yan tarafta genişlediğinde (plastik deformasyona neden oldukça) karbon fiber kumaş beton üzerinde kısıtlama stresi yaratabilir.

İlk aşamada, betonun eksenli basınç gerilimi küçüktür, ters deformasyon küçüktür ve CFRP kuvveti küçüktür. İkinci aşamada, yükün artmasıyla birlikte, sütun betonunun deformasyonu artar, karbon lif kumaşının çevresel gerilimi önemli ölçüde artar ve çevresel sınırlama gücü CFRP'nin nihai çekme gerilimine ulaşana kadar hızlı bir şekilde artar. CFRP'nin beton üzerindeki sınırlı gerilim ve gerginliğinin artan derecesi, deneylerle belirlenmeli olan karbon lif kumaşının, bağlama formlarının ve bağlama katmanlarının özellikleriyle ilişkilidir.

2 karbon fiber kumaş beton sütun teknolojisi ve inşaat noktaları

2.1. Uygulama kapsamı ve çalışma koşulu gereksinimi

Beton sütunlarının karbon fiber kumaş takviyesi, silindirik veya küçük bölümlü dikdörtgen sütunlar için uygundur (bölüm kenar uzunluğu genellikle 800 mm'den az), bu da dengesiz koşullarda beton sütunlarının eksenli yük taşıma kapasitesini büyük ölçüde artırabilir. Takviylemenin ön koşulu, üyesinin çekirdek betonunun yok edilmemesidir ve belli bir taşıma ve deformasyon kapasitesine sahiptir.

2.2 karbon lif kumaş tarafından inşaatı güçlendirmek için önemli noktalar

2.2.1. Beton sütunlar takviylemeden önce boşaltıldığında, beton üyeler yük altında karbon fiber kumaşla sarıldığında dış CFRP ve beton sütunların yüzeyi arasında gerginlik gecikmesi vardır. Genellikle karbon fiber kumaş tarafından parçalanmadığı beton kırılır. Bu etki, CFRP'nin takviye etkisini azaltır ve karbon lif kumaşının yüksek çekme performansına tam oynamaz.

2.2.2. Beton üyelerin yüzey onarımı çok önemlidir, bu da karbon lif kumaşının beton üzerindeki ters sınırlama etkisini doğrudan etkiler. Dikdörtgen sütunun köşe şafranın yarıçapı 20 mm'den az olmamalı ve sütunun tarafı köşedeki karbon lif kumaşının konsantre gerilimini azaltmak için dış bir konveks yüzeye onarılmalıdır.

2.2.3. Yüksek kaliteli karbon fiber kumaş ve yapıştırıcı seçilmelidir. İnşaatta sıkı süreç kalite kontrolü yapılmalıdır ve lif kumaş ve yapışkanın eşleşmesi sağlanmalıdır.