Yapısal lif güçlendirilmiş polimer (FRP) güçlendirme, yapıyı güçlendirmek için karbon lif ve cam lif gibi yüksek mukavemetli lif malzemeleri kullanmanın bir yöntemidir. İyi dayanıklılık, basit yapı, bölümde artış yok, yükde artış yok ve güzel görünüm avantajlarına sahiptir. Çeşitli yapıların sismik, bükme ve kesme güçlendirilmesine başarıyla uygulanmıştır. 

Seismik güçlendirme için karbon fiber 

Demerbet sütunu karbon fiber malzemeyle sarın, böylece lif yönü sütunun eksenine diki olur, bu da sütunun esnekliğini ve taşıma kapasitesini etkili bir şekilde artırabilir ve sismik enerji dağılım kapasitesini artırabilir. Ayrıca, ana lateral kuvvete dayanıklı üye olarak, kesme duvarı, bükülme esnekliği bozukluğu (orta yüksek kesme duvarı) veya kesme kırılganlığı bozukluğu (düşük kesme duvarı) dışında bir şey değildir. Karbon lif, kesme duvarını güçlendirmek için kullanılır, yöntem uygun olduğu sürece, aynı zamanda esnekliğini ve taşıma kapasitesini önemli ölçüde artırabilir. Bu nedenle, demirbeton yapıların sismik güçlendirilmesi karbon lif malzemelerinin etkili bir uygulama alanıdır. Bununla birlikte, karbon lifin sütunları veya kesme duvarlarını güçlendirmek için kullanıldığında, karbon lifin kendisi önceden esnek bir malzeme olduğundan, güçlendirilmiş yapıya yapısal yapıştırıcı yoluyla bağlandığına dikkat edilmelidir. Karbon lifin güçlendirici etkisini uygulamak mümkündür. Aşağıdaki gerçek mühendisliği, karbon lif ile demirbeton sütunlarının güçlendirilmesi ve sismik performansının iyileştirilmesi yöntemini göstermek için bir örnek olarak alır. 

Çok katmanlı bir demirbeton çerçeve yapısı için, inşaat kabulü sırasında 9 çerçeve sütununun beton mukavemetinin tasarım gereksinimlerini karşılayamayacağı ve aşırı eksenli sıkıştırma oranına neden olamayacağı ve eksenli sıkıştırma oranı sınırının gerektirdiği esneklik gereksinimlerini karşılayamayacağı bulundu. Bu bağlamda, sütun güçlendirme şemasını sarmak için karbon fiber kumaş kullanmaya karar verildi. Bir yandan, nedeni karbon lifin sarılmasının, betonun eksenli basınç mukavemetini belli bir dereceye kadar artırabilecek sütun betonu üzerinde bir halka etkisi olmasıdır. Diğer yandan, karbon lifinin sütun üzerindeki yan sınırlama etkisi de yatay yükler altında sütunun esnekliğini önemli ölçüde artırabilir. Taşıma kapasitesi ve esnekliğin hesaplanması yoluyla, tüm sütun yüksekliği aralığı boyunca sarılmış 3 katmanlı karbon fiber kumaşının çözümü daha düşük mukavemetli 3 sütun için kabul edilir ve tüm sütun yüksekliği aralığı boyunca sarılmış 2 katmanlı karbon fiber kumaşının çözümü diğer 6 sütun için kabul edilir.  . Güçlendirme şeması Şekil 1'de gösterilmiştir. 

Zemin levhasının bükülme güçlendirilmesi için kullanılan karbon fiber 

Yüksek çekme mukavemeti nedeniyle, karbon fiber malzemeler beton bileşenlerin esneme güçlendirilmesi için kullanılabilir. Karbon lif bükülme güçlendirme için kullanıldığında, lif yapışma yönü üyesinin ana güç yönüne paralel olmalıdır. Ayrıca, güçlendirilmiş yapının bükme taşıma kapasitesini hesaplarken, karbon lifin nihai mukavemetinin azalması da dikkate alınmalıdır. Aşağıdaki örnekler karbon lif bükme güçlendirme yöntemini gösterir. 

Yerinde döküm edilmiş beton çerçeve kesme duvar yapısı vardır. Orijinal zemin levhası 120 m kalınlıktadır. Şimdi 3.6t ağırlığındaki büyük bir balık tankı eklemek planlanıyor ve balık tankı tabanının boyutu 4.6 * 1.2m'dir (Şekil 2). Büyük yeni yük nedeniyle orijinal yapı güçlendirilmelidir. Zemin levhasının pozitif bükme momenti alanı için, karbon fiber kumaş yapıştırma yöntemi güçlendirme için kullanılabilir. Çalışmalar, bir yandan, güçlendirilmiş karbon fiber kumaş miktarı büyük olduğunda, zemin taşıma kapasitesinin nihai durumunda elde edilebilecek gücün düşük olduğunu ve gücünün tam olarak kullanılamadığını göstermiştir. Öte yandan, karbon fiber malzeme miktarı azalırsa, nihai taşıma kapasitesi durumunda daha yüksek bir gerilmeye ulaşabilir, ancak karbon fiberin elastik modülü çelik modülüne yakın olduğundan, levha normal kullanımın sınır durumu altında aşırı sapma nedeniyle hasar görebilir.

Karbon fiber güçlendirme yönteminin uygulanabilirliği 

Yukarıda belirtildiği gibi, karbon lif, beton yapıların sismik, kesme ve esneme güçlendirilmesi için başarıyla kullanılabilir. Bununla birlikte, karbon lif takviyeli yapıların doğal gerilim özellikleri nedeniyle, birçok beton yapısal sorunun karbon lif güçlendirme için uygun olmadığını, bu nedenle uygulanabilirliğini analiz etmek gerektiğini belirtmelidir. 

1. Sertlik sorunu 

Beton bina veya çatı yapısı yeterince sert olmadığında, kullanımı etkileyen aşırı deformasyon ve ciddi çatlamalara neden olduğunda, güçlendirme için karbon fiber kumaş yapıştırma yöntemini kullanmak uygun değildir. Kirişler, plakalar ve diğer ters stresli üyeler için, karbon lif güçlendirme için kullanıldığında, normal kullanımın sınır durumunda, karbon lifin yapısal sertlik üzerindeki etkisi% 10'dan az veya temelde hiçbir iyileşme yoktur. 

2. Karbon fiber bükme güçlendirme uygulama kapsamı 

Beton yapı yetersiz bükülme taşıma kapasitesi nedeniyle karbon fiber kumaşla takviyelendirildiğinde, takviyeli yapının arıza modu bir taraftan orijinal yapının güçlendirilmesine ve diğer taraftan karbon fiber miktarına bağlıdır. 

3. Torsiyon sorunu 

Beton yapıların karbon fiber malzemelerle torsiyona dayanıklı güçlendirilmesi konusunda yurt içinde ve yurt dışında çok az çalışma yapılmıştır. Beton yapının torsiyon arıza mekanizması bakış açısından, karbon lifinin lif yönü eksene diki olsun ya da eksene paralel olsun, torsiyon diagonal çatlakların gelişimi sınırlanabilir ve belli bir güçlendirme etkisi elde edilebilir. 

Özetle, karbon lif güçlendirme yöntemi beton yapıların bükülmesi, kesmesi ve sismik güçlendirilmesi için kullanılabilir. Ancak her birinin kendi uygulama alanı var. Taşıma kapasitesini hesaplarken, test sonuçlarına dayanarak karbon lif mukavemetinin azalması göz önünde bulundurulmalıdır. Karbon fiber güçlendirme yöntemi, yetersiz sertlik, aşırı deformasyon nedeniyle normal kullanım sınır durumunda beton yapıların güçlendirilmesi için uygun değildir. Torsiyon güçlendirme için kullanıldığında, belli bir rol oynayabilse de, ekonomik değildir.