FRP'nin beton yapısal güçlendirme uygulaması

FRP'nin beton yapısal güçlendirme uygulaması

Şu anda, FRP malzemeleri esasen inşaat mühendisliğinde iki amaç için kullanılır:

①  Eski yapının onarımı ve güçlendirilmesi;

②  FRP malzemeleri çelik çubukları veya çelik boruları doğrudan yeni yapılarda değiştirmek için kullanılır.

Uygulanılan malzeme formu bakış açısından, yapısal takviye ve onarım için en çok kullanılan malzeme formu levha ve levha, ardından çubuklardır. FRP çubuklar esasen sıradan çelik çubuklar ve önceden gerilmiş çelik çubuklar yerine FRP çubuklar olarak kullanılır. Mesh profillerinin birkaç uygulama örneği var.

Levhalar ve levhalar arasında kumaş en çok kullanılır ve teknoloji en olgundur (yani reçine kullanımdan önce impregne edilir ve daha sonra inşaat süreci sırasında impregne edilir). Plakaların kullanımı hala küçüktür, ancak bu malzemenin yüksek kullanım oranı nedeniyle, kullanım son yıllarda hızlı bir şekilde büyüdü.  (Yani, reçine, plaka şekline sertleştirmek için kullanımdan önce impregnelendirilir ve reçine, bir çelik plaka yapıştırmaya benzer bir şekilde inşaat sırasında yapının yüzeyine yapıştırmak için kullanılır). FRP levhaları esas olarak aşağıdaki formlarda beton yapıların takviyelendirilmesi için kullanılır.

 (1) Bükme takviyesi için kirişlerin ve levhaların çekme yüzeylerine FRP levhalarını yapıştırın ve lif yönü üyesinin eksenli yönüyle tutarlı olmalıdır.

 (2) Kayma altında kiriş ve sütun üyelerini güçlendirmek için kapalı yapıştırma, u şeklinde yapıştırma veya yan yapıştırma benimseyin ve lif yönü üye eksenine diki olmalıdır.

 (3) Sismik takviye için sütunu güçlendirmek için sınırlı beton oluşturmak için kapalı macun benimseyin ve lif yönü sütun eksenine diki olmalıdır.

Beton yapı takviyesi için FRP malzeme sistemini seçerken, malzemenin kısa ve uzun vadeli performansı ve çevresel gereksinimleri dikkate alınmalıdır. Kullanılan malzemelerin belirlenmesi, birden fazla faktörün kapsamlı bir değerlendirilmesini gerektirir.

Beton yapısal güçlendirme için FRP levhasının mekanik performansı

1 Demerbeton kirişinin mekanik performansı

FRP malzemesi yapıştırıldıktan sonra, ışının normal bölümünün verim yükü ve nihai yükü belli bir dereceye kadar artar. Nihai yükün artması daha açıktır. Bu, esasen FRP malzemesinin çok ince olması ve çelik çubuğun verimlerinden önce küçük bir rol oynayan düşük bir elastik modülüne sahip olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Çelik çubuk verimden sonra, bir yandan, FRP malzemesi yükü taşımaya devam etmek için yüksek mukavemetli özelliklerine tam oynayabilir. Öte yandan, çatlakların gelişimini sınırlayarak takviye rolü oynayabilir. Aynı şekilde, FRP güçlendirilmiş kiriş, teslim edilmeden önce çelik çubuğun sertliğini büyük ölçüde artırmaz, ancak teslim edildikten sonra çelik çubuğun sertliğini oldukça önemli ölçüde artırır ve kirişin deformasyonu önemli ölçüde azalır.

FRP malzemesi kesme takviyesi için kullanıldığında, kirişin kesme kapasitesi de önemli ölçüde geliştirilir. Bu, eğimli beton çatlaklarının oluştuğundan sonra, FRP malzemesinin, demirlenmiş beton kiriştindeki gerilim durumunu iyileştirmek ve kesme kapasitesini arttırmak için truss modelinin web bağlantı çubuğu olarak kullanılabileceğini gösterir. Öte yandan, diagonal çatlakların gelişimini sınırlayarak kesme takviyesi rolü oynar.

İlk bir bükme anı olduğunda, FRP malzemesinin gerginliği çelik çubuğun gerginliğine kıyasla belirli bir histereze sahiptir ve FRP malzemesinin verim yükü artar ancak önemli ölçüde değil. İlk bükme anı küçük olduğunda, nihai taşıma kapasitesi üzerinde az etkiye sahiptir. Ancak belirli bir değere ulaştığında, ilk bükme momenti arttıkça, nihai taşıma kapasitesi önemli ölçüde azalır. Pratikte, takviye üyeleri için ilk bir bükme anı vardır ve tasarımda bu fenomen tamamen dikkate alınmalıdır. Orijinal yapı takviye sırasında gerilenirse, bileşen bölümündeki beton ve çelik çubukların gerilmesi önce hesaplanmalıdır ve daha sonra FRP malzemesinin nihai mukavemeti düz bölümün varsayımına dayanarak makul olarak belirlenmelidir. Daha sonra, özelliklerdeki kirişlerin nihai kuvvet tasarım yöntemine atıfta bulunarak, FRP takviyeli kirişlerin nihai taşıma kapasitesi daha doğru tahmin edilebilir.

Dinamik yük durumunda, FRP malzemesinin çatlaklar üzerindeki kısıtlayıcı etkisi nedeniyle, histerez eğrisinin dış çizgisi hala yaklaşık olarak düz bir çizgidir, bu da güçlendirilmiş kirişin sertliğinin neredeyse azaldığını gösterir. Bu da FRP güçlendirilmiş kirişlerin iyi yorgunluk direncini gösterir.

2 Beton sütunlarının mekanik performansı

FRP levhalarının sayısının artmasıyla, büyük veya küçük önyargılara sahip sütunların yük taşıma kapasitesi büyük ölçüde geliştirilir ve sütunların bükülme deformasyonuna dayanma yeteneği de büyük ölçüde geliştirilir, bu da özellikle büyük önyargılara sahip sütunlar için açıktır. Dış FRP levha, çelik çubukların betonun gerginlik bölgesindeki gerginliğe katılmasına yardımcı olurken, sıkıştırma bölgesinde, sıkıştırma bölgesindeki betonun ters deformasyonunu etkili bir şekilde sınırlayabilir ve betonun mukavemetini artırabilir. Böylece, sütunun nihai taşıma kapasitesi artar, çelik çubuğun plastik deformasyon performansı tamamen uygulanır ve sütunun esnekliği geliştirilir. Ayrıca, sütun FRP malzemesi ile güçlendirildikten sonra, aynı yük seviyesi altında, taraflı sütunun ikincil bükme momentini azaltacak olan yan sapma azalır.

Sonuç

FRP malzemeleri sadece beton yapıların yapısal takviyesi için değil, aynı zamanda çelik yapıların, ahşap yapıların ve duvar yapılarının takviyesi ve korozyona karşı çalışması için de kullanılabilir.