แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์สามารถเสริมเสาคอนกรีตทรงกลมได้หรือไม่?

ขึ้นอยู่กับ Aci 440คำตอบคือใช่

แผ่นลามิเนต cfrp แบบทิศทางเดียว (แผ่นคาร์บอน) ได้รับอนุญาตให้มีการเสริมแรงดึงตามยาวภายนอกสำหรับคอลัมน์วงกลมที่ขาดความสามารถในการดัดงอหรือความต้านทานแรงอัดขนาดใหญ่

ฟังก์ชั่นหลักของแผ่น cfrp แนวตั้ง: เสริม rebars เหล็กตามยาวภายในเพื่อเพิ่มความแข็งแรงดัดและขยายซองจดหมายปฏิสัมพันธ์ P-M ภายใต้โหลดแกนประหลาด

แต่ก็มี

ข้อจำกัดบังคับที่สำคัญจาก440.2R Aci: ไม่สามารถติดตั้งแผ่น cfrp ตามยาวได้โดยไม่ต้องห่อ FRP confining ขวาง แผ่นแนวตั้งที่ไม่สามารถยับยั้งกฎรายละเอียดใบสั่งยาเครดิตการออกแบบเต็มรูปแบบสำหรับแรงดึง/แรงอัด cfrp.

มีประโยชน์โครงสร้างที่มีความหมายเมื่อเฉพาะแผ่น cfrp แนวตั้งถูกยึดติดกับคอลัมน์วงกลม (ไม่มีการห่อ FRP ขวาง) หรือไม่?

ประโยชน์ทางทฤษฎีส่วนขอบ (เฉพาะการใช้แก้ไขชั่วคราวที่ไม่ถาวร)

เส้นใย cfrp ที่มุ่งเน้นแนวตั้งต้านทานความตึงเครียดตามแนวแกนเท่านั้น ภายใต้การดัดงอที่บริสุทธิ์หรือการโหลดนอกรีตที่ควบคุมความตึงขนาดใหญ่เพลตจะใช้แรงดึงที่ด้านความตึงของส่วนความกว้างของรอยแตกของการดัดงอของหินอ่อนและความแข็งแรงของการดัดงอเล็กน้อยสำหรับสภาวะการให้บริการคงที่ในระยะสั้น

ข้อเสียที่สำคัญที่มีขีดจำกัดรหัสรุนแรง

1) ไม่มีการกักขังคอนกรีต

2) การเพิ่มกำลังเฉือนเป็นศูนย์

3) ต้น cfrp debonding และ delamination ควบคุมโดยพันธบัตรความเครียดจำกัด

4) ความเหนียวไม่เพียงพอไม่สอดคล้องกับการดัดแปลงแผ่นดินไหว

ดังนั้นการรวมแผ่นไฟเบอร์กลาสแบบขวางแบบเต็มรูปแบบ (รูปแบบการติดตั้งเพิ่มเติมมาตรฐาน Aci)

แผ่น cfrp ห่อคอลัมน์ขจัดข้อบกพร่องทั้งหมดของพันธะแผ่นแนวตั้งเท่านั้นในขณะที่พร้อมกันอัพเกรด flexure, การบีบอัดตามแนวแกน, แรงเฉือนและประสิทธิภาพแผ่นดินไหว

1) บทบาทอิสระของแผ่น cfrp ที่บ่มในแนวตั้ง

เสริมการเสริมแรงตามยาวภายนอกเพื่อเพิ่มความแข็งแรงดัดเล็กน้อยสำหรับการดัดงอและการบีบอัดประหลาดขนาดใหญ่

การเปิดรอยแตกของการดัดงอในแนวตั้งภายใต้การโหลดวงจรด้านข้างช่วยลดการโก่งตัวของระดับบริการและปรับปรุงเสถียรภาพด้านความแข็ง

ข้อบกพร่องในการออกแบบชดเชยเมื่อการเสริมแรงเหล็กตามยาวภายในถูกกัดกร่อนขนาดเล็กหรือเสียหาย

2) การมีส่วนร่วมอย่างมัลติฟังก์ชั่นของ FRP wraps ตามขวาง

• การคุมขังแบบพาสซีฟสำหรับความสามารถในการบีบอัดตามแนวแกนที่เพิ่มขึ้น

การขยายตัวด้านข้างของคอนกรีตอัดจะกระตุ้นความเค้นแรงดึงในเส้นใย FRP ที่เป็นวงกลมโดยใช้แรงดันการโค้งงอแบบพาสซีฟที่สม่ำเสมอช่วยยกแรงอัดสูงสุดและแรงอัดสูงสุดของคอนกรีตหลักปรับปรุงศูนย์กลางและความต้านทานโหลดขนาดเล็กอย่างมาก

• การเสริมแรงเฉือนภายนอกเพื่อป้องกันความล้มเหลวของแรงเฉือนที่เปราะ

เส้นใย FRP เส้นรอบวงทำหน้าที่เป็น stirrups ขวางภายนอกอย่างต่อเนื่องโดยตรงต่อต้านความตึงเครียดเฉือนในแนวทแยง ขจัดความเสี่ยงของการยุบเฉือนก่อนวัยอันควรภายใต้การโหลดด้านข้างและแผ่นดินไหว

แคลมป์ตัดตามขวางเต็มแผ่น cfrp แนวตั้งแน่นกับพื้นผิวทรงกระบอกระงับการโก่งตัวของแผ่นด้านการบีบอัดและลดความเครียดเฉือนระหว่างใบหน้าด้านล่างเกณฑ์ความเครียดความเครียด debonding ความเครียด นี้จะช่วยให้การออกแบบเต็มรูปแบบการใช้ประโยชน์จากความต้านทานแรงดึง cfrp.

• ความเหนียวและการอัพเกรดประสิทธิภาพแผ่นดินไหว

คอนกรีตที่คับแคบมีที่ราบสูงเกี่ยวกับความเครียดของพลาสติกหลังพีคที่ยาวทำให้สามารถลอยตัวด้านข้างพลาสติกขนาดใหญ่และการกระจายพลังงานที่เพิ่มขึ้น Rebars ตามยาวภายในถูกยับยั้งจากการโก่งตัวอัด การเปลี่ยนโหมดความล้มเหลวจากการยุบเปราะอย่างฉับพลันไปจนถึงการให้ผลตอบแทนที่มีความตึงเครียดและแรงดึงทำให้เกิดความเหนียวแผ่นดินไหวและขีดจำกัดการลอยของ Aci ทั้งหมดสำหรับคอลัมน์ที่ติดตั้งเพิ่มเติม

• ความทนทานและการป้องกันการกัดกร่อน

การห่อ FRP ตามขวางอย่างต่อเนื่องซีล microcracks พื้นผิวการปิดกั้น Ingress ของความชื้นไอออนคลอไรด์และตัวแทนคาร์บอน อุปสรรค FRP ปกป้องการเสริมแรงเหล็กภายในจากการกัดกร่อนช่วยให้ปัจจัยลดสิ่งแวดล้อมที่ผ่อนคลายในการสอบเทียบความแข็งแรงในระยะยาว

3) synergistic รวมประสิทธิภาพ (1 1 > 2)

• การอัพเกรดความจุเต็มสเปกตรัม: flexure, โหลดแกนประหลาด, การบีบอัดศูนย์กลางและความแข็งแรงเฉือนทั้งหมด quantifiable ผ่านสมการ Aci มาตรฐาน

• การดำเนินการคอมโพสิตที่เข้ากันได้: ห่อขวางแก้ไขข้อบกพร่อง debonding/ buckling ร้ายแรงของแผ่น cfrp แนวตั้งแบบสแตนด์อโลนเพื่อให้มั่นใจว่าการมีปฏิสัมพันธ์คอมโพสิตเต็มรูปแบบระหว่าง FRP และพื้นผิวคอนกรีต

• ลำดับชั้นความล้มเหลวของการชะล้างเหนียวที่ควบคุมได้: รับประกันการยึดติดด้วยการบดคอนกรีตหรือการแตกของแรงเฉือนการจัดตำแหน่งด้วยหลักการออกแบบหลักของ Aci ของการตอบสนองโครงสร้างเหนียวภายใต้การโหลดที่รุนแรง

• เวิร์กโฟลว์การออกแบบที่มีรหัส: ทุกเมตริกประสิทธิภาพ (flexure, SHEAR, confinement, debonding STRAIN, seismic ductility) มีขั้นตอนการคำนวณที่ชัดเจน, การตรวจสอบของบุคคลที่สามที่น่าพอใจ, การตรวจสอบ, และเกณฑ์การยอมรับสำหรับการติดตั้งโครงสร้าง

ตารางสรุปเปรียบเทียบ