Dapatkah pelat serat karbon memperkuat kolom beton melingkar?

Berdasar ACI 440, jawabannya YA

Laminating CFRP satu arah (pelat karbon) diizinkan sebagai penguatan tarik magnetik eksternal untuk kolom melingkar yang mempunyai kapasitas fleksibel atau resistansi eksentrik besar.

Fungsi utama dari pelat CFRP vertikal: suplemen baja minderal internal untuk meningkatkan kekuatan fleksibel dan memperbesar amplop interaksi P-M di bawah beban aksial eksentrik.

Namun

Beban wajib yang penting dari ACI 440.2R: pelat CFRP moneter tidak dapat dipasang tanpa bungkus penghalusan FRP. Pelat vertikal tidak terkendali aturan detail pelindung resep; Kredit desain penuh untuk kekuatan tarik/kompresif CFRP tidak diperbolehkan dalam kalkulasi kekuatan formal jika tidak ada batasan menyeluruh disediakan.

Apakah ada manfaat struktural yang berarti saat hanya pelat CFRP vertikal yang terikat ke kolom melingkar (tidak ada pembungkus FRP selempang)?

Manfaat militer Marginal (hanya penggunaan sementara, tidak permanen)

Serat CFRP berorientasi vertikal tahan tegangan aksial saja. Di bawah bengkok murni atau beban eksentrik yang dikendalikan oleh tekanan besar, pelat tersebut berbagi kekuatan tarik pada sisi tegangan bagian tersebut, marginally mengurangi lebar retak flesiural dan sedikit meningkatkan kekuatan nominal flexural untuk kondisi layanan statis jangka pendek.

Kelemahan penting yang ditiru kode parah

1) tidak ada konfinasi beton; Peningkatan dapat dipindahkan dalam kapasitas aksial konsentris/eksentrik kecil

2) peningkatan kapasitas nol geser

3) debonding dan delaminasi CFRP awal diatur oleh batas strain bond

4) ductility tidak mencukupi, tidak sesuai untuk retrofits seismik

Jadi mengombinasikan pelat CFRP vertikal sembuh pembungkus FRP penuh transverse (skema retrofit standar ACI)

Kolom bungkus pelat CFRP menghilangkan semua kekurangan ikatan pelat hanya vertikal sementara secara bersamaan meningkatkan fleksibel, kompresi aksial, geser, dan kinerja seismik.

1) peran independen piring CFRP prepred vertikal

Suplemen dari penguatan hormonal eksternal untuk meningkatkan kekuatan nominal flexural untuk bengkok dan kompresi eksentrik yang besar; Memperluas sisi kurva interaksi P-M dari kolom.

Regangan pembukaan retakan fleksibel vertikal di bawah beban siklik lateral, mengurangi deflektor tingkat layanan dan meningkatkan stabilitas kaku.

Kekurangan desain Offset ketika penguatan Baja cker internal menimbulkan korosi, berukuran besar, atau rusak.

2) kontribusi wajib multifungsi dari bungkus FRP selempang

• Kurungan pasif untuk kapasitas kompresif aksial ditingkatkan

Ekspansi Lateral dari confining beton yang dikomroresi pada serat FRP melingkar, menerapkan tekanan seragam pasif, kekuatan tekan puncak meningkat secara signifikan dan ketegangan tertinggi beton inti, secara drastis meningkatkan hambatan beban konsentris dan eksentrik kecil.

• Penguatan geser eksternal untuk mengurangi kegagalan gunting rapuh

Serat FRP pengelompokan sebagai pengaduk selempang eksternal terus-menerus, TAHAN LANGSUNG tegangan geser diagonal. Menghilangkan risiko terkelupas geser dini dalam pemuatan lateral dan seismik.

Klem pembungkus menyeluruh pelat CFRP vertikal melindungi erat terhadap substrat silinder, tekanan terhadap pelat sisi kompresi dan menurunkan stres geser antar wajah di bawah ambang batas kekuatan. Ini memungkinkan pemanfaatan desain penuh kekuatan tarik CFRP tanpa faktor Pengurangan Ketegangan yang berlebihan.

• Peningkatan performa Ductility dan seismik

Beton terbatas memamerkan plastik tinggi pasang-puncak yang panjang kelelahan tinggi, memungkinkan serpihan lateral plastik besar dan pembuangan energi sensoris. Setang minderal Internal dikontrol terhadap tegangan tekan yang kuat. Mode kegagalan transisi dari runtuhnya rapuh tiba-tiba ke ductile tension-controlled flexural yield, memuaskan semua ductility seismik ACI dan batas drift untuk kolom retrofitted.

• Perlindungan ketahanan dan korosi

Permukaan segel pembungkus FRP transverse terus menerus, menghalangi masuknya kelembapan, ion klorida, dan agen karbonasi. Penghalang FRP melindungi penguatan Baja internal dari korosi, memungkinkan faktor pengurangan lingkungan santai dalam kalibrasi kekuatan jangka panjang.

3) kinerja kombinasi Sinergi (1 > 2)

• Peningkatan Kapasitas spektrum penuh: fleksibel, beban aksial eksentrik, kompresi konsentris, dan kekuatan geser semuanya dapat diukur melalui persamaan ACI standar.

• Aksi komposit yang kompatibel: Transverse menyelesaikan pencemaran ikatan/kekurangan kekurangan plat CFRP vertikal mandiri, memastikan interaksi komposit penuh antara FRP dan substrat beton.

• Penganalisa kegagalan ductile yang dapat dikontrol: menjamin penangkapan flexural untuk menghancurkan beton atau memangkas kebocoran, menyelaraskan dengan prinsip desain inti ACI dari respons struktural di bawah beban ekstrem.

• Alur kerja desain bervalidasi Kode: setiap performa metrik (fleksibel, pencukur, confinement, ketahanan seismik, kejernihan seismik) memiliki prosedur perhitungan eksplisit, memuaskan tinjauan pihak ketiga, inspeksi, dan kriteria penerimaan untuk retrofits struktural.

Tabel ringkasan perbandingan