استفاده از CFRP در تقویت تیر

برخی تیرهای بتن آرمه به دلایل مختلف ضعف برشی دارند و نیاز به تقویت دارند. دلایلی مانند تقویت برشی ناکافی ، کاهش مقطع آرماتور در اثر خوردگی ، افزایش بارهای سرویس ، نقص طراحی و یا ساخت. به طور معمول ، تقویت برشی تیر توسط رکودها تأمین می شود و در برخی موارد ، میله های خم شده متمایل نیز به همراه رکاب برای تقویت مقاومت برشی تیر در مکان های پشتیبانی استفاده می شود (شکل 1).استفاده از CFRP در تقویت تیر

ابزار پیش بینی تقاضا آهن و فولاد

استفاده از CFRP در تقویت تیرهای برشی

شکل 1- آرماتور برشی تیر بتونی

از آنجا که خرابی برشی ناگهانی ، شکننده و بدون هیچگونه هشدار پیشرفته است ، باید تیرها به گونه ای طراحی شوند که مقاومت برشی عضو از مقاومت خمشی بیشتر شود. خرابی برش زمانی اتفاق می افتد که تیر دارای مقاومت برشی کمتر از مقاومت خمشی باشد و نیروی برشی بیش از ظرفیت برشی مواد مختلف تیر باشد. هنگامی که یک شکاف برشی مورب ظاهر شد ، بدترین چیز این است که ترک در سراسر منطقه فشرده سازی گسترش می یابد و یک شکست ناگهانی ، شکننده و کامل ایجاد می کند.بنابراین ، در این مقاله ، تقویت برشی تیر با CFRP برای جلوگیری از توسعه ترک های مورب یا حداقل برای محدود کردن عرض آنها در نتیجه افزایش مقاومت برشی تیر ، بررسی شده است.استفاده از CFRP در تقویت تیر

قیمت هاش سبک در تهران 

  1. تقویت برشی تیر بتونی

برای تقویت برشی سازه های بتنی ، باید با رفتار برشی و شکست برشی سازه آشنا باشیم. شکل شماره 2 یک تیر بتونی و ترک برشی احتمالی آن است. تیرهای بتنی از نقطه بارگذاری تا پایین انتهای ثابت شکاف مورب ایجاد کرده و منجر به خرابی برش کل سازه می شود. محل ترک نشانه ای از حالت خرابی عنصر سازه است. خرابی برش پرتو شکننده و بدون هیچ گونه هشدار قبلی است ، بنابراین تیرها باید به گونه ای طراحی شوند که قبل از خرابی برش ، شکست خمشی با تغییر شکل های بزرگ رخ دهد. با این حال ، طبق تحقیقات مختلف در مورد این موضوع ، ثابت شده است که تقویت بیش از حد در برش در برخی موارد منجر به شکست خم می شود ، اما پس از تقویت تیرها برای خم شدن ، شکست برشی حاصل شد. نتایج تجربی که سهم CFRP را در مقاومت برشی تیرهای بتن مسلح مداوم (RC) ارزیابی کرده است ، نشان داده است که مقاومت برشی تیرها با استفاده از CFRP و قرار دادن نوارهای CFRP در 45 درجه تا محور تیر به طور قابل توجهی افزایش یافته است. مفید است (IA بخاری ، 2009).استفاده از CFRP در تقویت تیر

استفاده از CFRP در تقویت تیرهای برشی

شکل 2- ترک برش در تیر بتونیچگونه قدرت برشی پرتو RC تقویت شده CFRP را محاسبه کنیم؟طبق ACI318 برای تیرهای RC با رکاب ، ظرفیت برشی به عنوان مجموع سهم بتن Vc و سهم رکاب در مقابل است.با توجه به ACI440.2R مقاومت برشی اسمی CFRP تیر RC تقویت شده به شرح زیر است:

شمش های فولادی

Vd = Vc + Vs + Vf

 

که در آن:

 

Vd: مقاومت برشی اسمی

 

Vc: مقاومت برشی بتن

 

Vs: مقاومت برشی رکودها

 

Vf: مقاومت برشی کامپوزیت CFRPمقاومت طراحی با ضرب مقاومت برشی اسمی تا ضریب کاهش 0.85 برای بتن و فولاد و 0.95 یا 0.85 برای تقویت CFRP (ACI318 و ACI440.2R) بدست می آید.

فرآیند پیری فلزات

  1. انواع بسته بندی CFRP

طبق ACI440.2R ، 3 نوع بسته بندی CFRP برای افزایش مقاومت برشی عناصر تیر وجود دارد (شکل 3 و 4).

لوله فولادی

استفاده از CFRP در تقویت تیرهای برشی

شکل 4- تیرچه پیچیده چهار یا سه طرفه با CFRP در جهت عمودیشایان ذکر است که سهم نوارهای CFRP با فاصله (شکل 3) در برش تعیین خواهد شد. فاصله بین نوارهای CFRP (S) باید محدودیت های رکودهای فلزی مطابق با ACI318 را برآورده کند.باید تأکید کرد که در انواع بسته بندی CFRP ، به ویژه بسته بندی 4 طرفه ، مقاومت برشی کل تأمین شده توسط رکاب ها و CFRP نباید از حد معیارهای فولاد به تنهایی در ACI318 فراتر رود. لطفا توجه داشته باشید که مقدار زیاد CFRP لزوما به معنای اثر تقویت بهتر نیست.در طراحی برشی CFRP پیوندی خارجی ، در نظر گرفته می شود که پرتو در لحظه ظرفیت برشی را از دست می دهد ، در حالی که رفع خط در مجاورت ترک رخ می دهد ، حتی اگر هنوز اتصال پیوندی در تمام طول ایجاد نشده باشد. اتصال عالی بین CFRP و c سطح بتن از اهمیت زیادی برخوردار است.استفاده از CFRP در تقویت تیر

استفاده از CFRP در تقویت تیرهای برشی

شکل 5- تقویت خمش و برش تیرهای RC توسط Rhino Carbon Fiber ™ CFRP (U-wrapped)

  1. اهمیت جهت نوارهای CFRP

بر اساس (عبدالجابر ، 2003) پوشش دهانه کل برش تیر با CFRP مرتب شده به صورت افقی ، عمودی یا مورب بیشترین تقویت برشی تیر را دارد. مقاومت برشی را بین 109 ~ 122٪ افزایش می دهد.ثابت شده است که قرار دادن نوارهای CFRP عمود بر ترک برش ، نوع خرابی پرتو RC را از شکننده به شکل پذیر اما با افزایش کوچکتر مقاومت برشی تغییر می دهد (شکل 6-a). آرایش نوارهای CFRP دارای بالاترین شاخص شکل پذیری است که حدود 4 برابر بیشتر از سایر تنظیمات نواری است. CFRP عمود بر ترکهای برشی مورب است بنابراین می تواند باعث افزایش درهم آمیختگی جمع ، کاهش عرض ترکها و از این رو شکل پذیری تیرهای RC را بهبود بخشد و انتشار ترک را به تعویق بیندازد.لطفا توجه داشته باشید که وقتی نوارهای CFRP به صورت مورب ، افقی یا عمودی ثابت می شوند ، مقاومت برشی تیر بر اساس منطقه اتصال و مقاومت کششی بتن محاسبه می شود.استفاده از CFRP در تقویت تیر

در مورد طراحی برش تیر ، قرار دادن CFRP باعث تقویت بیش از حد تیر در برش می شود. قرار دادن عمودی نوارهای CFRP یک انتخاب تقویت کننده بهتر است (شکل 6-ب).طبق (Täljsten، 2003) قرار دادن نوارهای CFRP در جهت افقی کمترین اثر تقویت برشی را دارد زیرا این روش نوارها در امتداد ترکهای برشی هستند و آنقدر اثر تقویت کننده ندارند (شکل 6-c). از طرف دیگر ، بر اساس (عبدالجابر ، 2003) با استفاده از دو نوار افقی CFRP بر روی عمق پرتو ، مقاومت برشی پرتو حدود 55٪ افزایش می یابد با توجه به هزینه بالای استفاده از CFRP برای کل دهانه برش تیر ، این می تواند یک راه حل اقتصادی باشد.

مطالعات نشان می دهد تیرهای ترک خورده برشی تقویت شده با CFRP می توانند به اندازه یک تیر ترک خورده بار حمل کنند (Täljsten، 2003).

  1.  استفاده از CFRP در تقویت تیرهای برشی
  2. CFRP (یک جهته ، افقی)
  3. محصول را مشاهده کنید
  4.  استفاده از CFRP در تقویت تیرهای برشی
  1. CFRP (یک جهته ، عمودی)
  2. محصول را مشاهده کنید
  3. شکل 7- انواع فیبر کربن کرگدن ™ CFRP

برای اطلاعات بیشتر در مورد دستورالعمل های برنامه و مزایای محصول لطفا به این لینک مراجعه کنید:

نکته آخر اینکه مهمترین مزیت تیر تقویت شده CFRP افزایش مقاومت برشی و شکل پذیری همزمان است. مطالعات نشان داده است که شکست ناگهانی برش تیرهای بتونی بدون تقویت CFRP یک پدیده طبیعی است ، اما پس از تقویت با CFRP و افزایش شکل پذیری ، ابتدا ترک های خمشی در منطقه کششی ظاهر می شود و در مورد خرابی به شما هشدار می دهد تا زمان تقویت و تقویت داشته باشید. تیر را تعمیر کنید.استفاده از CFRP در تقویت تیر