Могут ли плиты из углеродного волокна усиливать круглые бетонные колонны?

Основываясь на ACI 440, ответ-да.

Однонаправленные ламинаты CFRP (плиты углерода) разрешены как внешнее продольное растяжимое подкрепление для круглых столбцов недостаточных в изгибной способности или большом эксцентричном сжимачем сопротивлении.

Основная функция вертикальных плит CFRP: Дополнение внутренней продольной стальной арматуры для повышения прочности на изгиб и увеличить P-M конверт взаимодействия при эксцентричных осевых нагрузках.

НО

Критическое обязательное ограничение от ACI 440.2R: Продольные плиты из углепластика не могут быть установлены без поперечных ограничивающих обмоток из стеклопластика. Безудержные вертикальные пластины нарушают предписывающие правила детализации; полный кредит на прочность на растяжение/сжатие углепластика не допускается в формальных расчетах прочности, если не предусмотрено поперечного ограничения.

Есть ли значимое структурное преимущество, когда только вертикальные плиты CFRP приклеены к круглой колонне (без поперечной обертки FRP)?

Предельная теоретическая выгода (только временное, непостоянное корректирующее использование)

Вертикально ориентированные волокна углепластика выдерживают только осевое натяжение. Под чистым гнуть или большой контролируемой напряжени эксцентричной нагрузкой, плиты делят силу растяжения на стороне напряжения раздела, незначительно уменьшая flexural ширину отказа и немножко поднимая номинальную flexural прочность для недолгосрочных статических условий обслуживания.

Серьезные критические недостатки, ограниченные кодом

1) Отсутствие конкретного ограничения; незначительное улучшение в концентрической/мал-эксцентричной осевой емкости

2) Повышение емкости нулевого сдвига

3) Раннее отслоение и расслоение углепластика регулируется пределами деформации облигаций

4) Недостаточная дуктильность, не-уступчивая для сейсмических дооснащений

Таким образом, объединение вертикальных предварительно отвержденных плит CFRP с полной поперечной оберткой FRP (стандартная схема модернизации, соответствующая стандарту ACI)

Углепластиковые пластины обернуть колонны устраняя все недостатки только вертикальные пластины склеивания при одновременном повышении изгиба, осевого сжатия, сдвига и сейсмических характеристик.

1) Независимая роль вертикальных precured плит CFRP

Дополните внешнее продольное подкрепление для повышения номинальной прочности на изгиб и большого эксцентричного сжатия; расширяет сторону напряжения кривой взаимодействия P-M колонки.

Задержите отверстие вертикальных flexural отказов под боковыми циклическими нагрузками, уменьшая прогиб уровня обслуживания и улучшая стабильность жесткости.

Смещение недостатков конструкции, когда внутренняя продольная стальная арматура подвержена коррозии, низкорослению или повреждению.

2) Многофункциональные обязательные взносы поперечных стеклопластиковых пленок

• Пассивное удержание для увеличения осевой сжимающей способности

Боковое расширение сжатого бетона активирует растягивающее напряжение в окружных волокнах FRP, применяя равномерное пассивное ограничивающее давление, значительно повышая пиковую прочность на сжатие и предельную деформацию основного бетона, резко улучшая концентрическое и малогабаритное сопротивление эксцентрической нагрузке.

• Внешнее усиление сдвига для предотвращения хрупкого разрыва сдвига

Окружные волокна FRP действуют как непрерывные внешние поперечные стремена, непосредственно сопротивляясь диагональному напряжению сдвига. Устранение риска преждевременного разрушения при сдвиге под боковой и сейсмической нагрузкой.

Полная поперечная обертка плотно зажимает вертикальные углепластиковые пластины к цилиндрической подложке, подавляя выпрямление пластин со стороны сжатия и снижая напряжение межфазного сдвига ниже порога деформации. Это позволяет полностью использовать прочность на растяжение углепластика без чрезмерных коэффициентов снижения деформации.

• Повышение пластичности и сейсмических характеристик

Ограниченный бетон демонстрирует длинное постпиковое пластическое плато напряжения-деформации, что позволяет большой пластический боковой дрейф и гистерезистическое рассеивание энергии. Внутренние продольные арматуры защищены от сжимающего изгиба. Режим отказа переходит от внезапного хрупкого коллапса к пластичной контролируемой напряжением изгибной уступая, удовлетворяя все ACI сейсмической пластичности и пределы дрейфа для модернизированных колонн.

• Долговечность и защита от коррозии

Непрерывная поперечная обертка из стеклопластика герметизирует микротрещины на поверхности, блокируя попадание влаги, ионов хлорида и карбонизантов. Барьер из стеклопластика защищает внутреннюю стальную арматуру от коррозии, позволяя смягчить факторы уменьшения воздействия окружающей среды при длительной калибровке прочности.

3) Синергетическая комбинированная производительность (1 1 > 2)

• Обновление емкости полного спектра: изгиб, эксцентриковая осевая нагрузка, концентрическое сжатие и прочность на сдвиг-все это измерено с помощью стандартизированных уравнений ACI.

• Совместимое композитное действие: поперечные обертывания устранят фатальные дефекты отслоения/изгиба автономных вертикальных плит CFRP, обеспечивая полное композитное взаимодействие между FRP и бетонной подложкой.

• Контролируемая иерархия пластичного отказа: Гарантии изгиба уступая предшествует бетону дробления или разрыва ножниц, выравнивая с основным принципом конструкции ACI пластичного структурного отклика при экстремальных нагрузках.

• Проверенный кодом рабочий процесс проектирования: Каждый показатель производительности (сгибание, сдвиг, удержание, деформация деформации, сейсмическая пластичность) имеет четкие процедуры расчета, удовлетворяющие критериям стороннего обзора, проверки и приемки для структурной модернизации.

Сравнительная сводная таблица