هل يمكن للألواح المصنوعة من ألياف الكربون أن تعزز الأعمدة الخرسانية الدائرية ؟

بناءً على ACI 440 ، فإن الإجابة هي نعم.

شرائح CFRP أحادية الاتجاه (صفائح كربونية) مسموح بها كتقوية شد طولية خارجية للأعمدة الدائرية ناقصة في السعة الانثناء أو مقاومة الضغط غريب الأطوار الكبيرة.

الوظيفة الأساسية لألواح CFRP العمودية: تكملة حديد التسليح الداخلي الطولي لتعزيز قوة الانثناء وتكبير ظرف التفاعل تحت الأحمال المحورية المنحرفة.

ولكن

قيد إلزامي حرج من ACI 440.2R: لا يمكن تثبيت ألواح CFRP الطولية بدون لفات مقتصدة من الألياف المقلوبة. الصفائح العمودية غير المقيد تنتهك قواعد التفاصيل الإلزامية ؛ يتم رفض اعتماد التصميم الكامل لقوة الشد/الضغط CFRP في حسابات القوة الرسمية إذا لم يتم توفير حبس عرضي.

هل هناك فائدة هيكلية ذات معنى عندما يتم ربط لوحات CFRP العمودية بعمود دائري (لا يوجد التفاف فرب عرضي) ؟

فائدة نظرية هامشية (فقط استخدام علاجي مؤقت وغير دائم)

ألياف CFRP ذات التوجه العمودي تقاوم التوتر المحوري فقط. تحت الانحناء النقي أو التحميل اللامركزي الكبير الذي يتم التحكم فيه بالتوتر ، تشترك الصفائح في قوة الشد على جانب الشد من القسم ، مما يقلل بشكل هامشي من عرض صدع الانثناء ويرفع قوة الانثناء الاسمية قليلاً لظروف الخدمة الساكنة قصيرة الأجل.

عيوب حرجة محدودة برمز شديد

1) لا يوجد حبس خرساني ؛ تحسن لا يُذكر في السعة المحورية المركزة/الصغيرة غريب الأطوار

2) تعزيز قدرة القص صفر

3) في وقت مبكر CFRP debonding و delamination تحكمها حدود سلالة السندات

4) ليونة غير كافية ، غير متوافقة مع التعديل الزلزالي

حتى الجمع بين لوحات CFRP العمودية المعالجة مسبقا التفاف كامل عرضية فرب (ACI القياسية متوافقة مع مخطط التحديثية)

ألواح CFRP أعمدة التفاف تقضي على جميع أوجه القصور في ربط اللوحة العمودية فقط مع ترقية المرونة والضغط المحوري والقص والأداء الزلزالي في وقت واحد.

1) دور مستقل لألواح CFRP العمودية المعالجة مسبقًا

تكميل التعزيز الطولي الخارجي لرفع قوة الانحناء الاسمية للانحناء والضغط غريب الأطوار الكبير ؛ يوسع جانب التوتر في منحنى التفاعل للعمود.

كبح فتح الشقوق الثنية العمودية تحت الأحمال الدورية الجانبية ، والحد من الانحراف على مستوى الخدمة وتحسين استقرار الصلابة.

أوجه القصور في تصميم الإزاحة عندما يكون التعزيز الداخلي الطولي من الفولاذ متآكلًا أو أصغر حجمًا أو تالفًا.

2) مساهمات إلزامية متعددة الوظائف من لفات فرب عرضية

• الحبس السلبي لتعزيز قدرة الضغط المحوري

يعمل التمدد الجانبي للخرسانة المضغوطة على تنشيط إجهاد الشد في ألياف الفرب المحيطية ، وتطبيق ضغط حصر سلبي موحد ، ورفع قوة ضغط الذروة بشكل كبير وإجهاد الضغط النهائي للخرسانة الأساسية ، مما يحسن بشكل كبير مقاومة الحمل متحدة المركز وصغيرة المركز.

• تعزيز القص الخارجي لقمع فشل القص هش

ألياف فرب محيطية تعمل كركاب عرضي خارجي مستمر ، تقاوم مباشرة توتر القص المائل. القضاء على خطر انهيار القص المبكر تحت التحميل الجانبي والزلزالي.

مشابك تغليف عرضية كاملة صفائح CFRP العمودية بإحكام ضد الركيزة الأسطوانية ، مما يقمع التواء خارج الطائرة للصفائح الجانبية للضغط ويخفض إجهاد القص بين الوجه تحت عتبة سلالة debonding. هذا يسمح باستخدام التصميم الكامل لقوة شد CFRP دون عوامل تقليل الضغط الزائد.

• ترقية الأداء الزلزالي والليونة

معارض خرسانية محصورة هضاب إجهاد بلاستيكي طويل بعد الذروة ، مما يتيح الانجراف الجانبي البلاستيكي الكبير وتبديد الطاقة الجدارية. يتم تقييد حديد التسليح الطولي الداخلي ضد التواء الضغط. انتقالات وضع الفشل من الانهيار الهش المفاجئ إلى الانجراف الذي يتم التحكم فيه عن طريق الشد الدكتايل ، بما يلبي جميع ليونة الزلزالية وحدود الانجراف للأعمدة التي تم تجهيزها.

• المتانة والحماية من التآكل

أختام تغليف مستمرة عرضية من الألياف الزجاجية ، تمنع دخول الرطوبة ، وأيونات الكلوريد ، وعوامل الكربنة. يحمي الحاجز FRP تقوية الفولاذ الداخلية من التآكل ، مما يسمح بعوامل التخفيض البيئي المريحة في معايرة القوة على المدى الطويل.

3) أداء مشترك تآزري (1 1 > 2)

• ترقية السعة كاملة الطيف: فليكسور ، والحمل المحوري غريب الأطوار ، والضغط المتحد المركز ، وقوة القص كلها قابلة للقياس من خلال معادلات ACI موحدة.

• العمل المركب المتوافق: اللفافات العرضية تحل عيوب debonding/buckling القاتلة لألواح CFRP العمودية المستقلة ، مما يضمن التفاعل المركب الكامل بين فرب والركيزة الخرسانية.

• التسلسل الهرمي لفشل الدكتايل القابل للتحكم: يضمن أن يكون العائد الانثناء يسبق تكسير أو تمزق الخرسانة ، ويتماشى مع مبدأ التصميم الأساسي في ACI للاستجابة الهيكلية المطيلة تحت الأحمال الشديدة.

• سير عمل التصميم الذي تم التحقق من صلاحيته من الكود: كل مقياس للأداء (الثني ، القص ، الحبس ، سلالة debonding ، ليونة الزلازل) لديه إجراءات حسابية واضحة ، وتلبية مراجعة الطرف الثالث ، والتفتيش ، ومعايير القبول للتعديلات التحديثية الهيكلية.

جدول ملخص مقارن