Jangkauan aplikasilembar serat karbon direksionaldalam penguatan struktural

1.Mengikat perbaikan komponen

Perbaikan anggota flexural baja biasanya untuk menempel & nbsp; lembar serat karbon unidirectional langsung di bagian bawah flange ketegangan.Ketika anggota flexural stres, serat karbon dan ketegangan flange bersama-sama menanggung gaya tensile untuk meningkatkan kapasitas bantalan balok.Serat karbon cocok untuk berbagai bentuk pemberat balok baja, termasuk balok baja berbentuk-I, persegi panjang bagian balok baja, balok piring baja, dan balok beton steel-.Tes telah menunjukkan bahwa setelah penggunaan penguatan serat karbon, balok & # 39; s kapasitas bantalan flekdural telah ditingkatkan.Tingkat peningkatan terkait dengan faktor-faktor seperti jumlah serat yang terpasang, elastik modulus serat, elastik modulus baja, dan kekuatan dari baja.Meskipun kekuatan serat karbon tinggi, elastis modulus mirip dengan baja.Ketika struktur keseluruhan mencapai beban hasil, kekuatan bahan serat karbon hanya sekitar 200 MPA, yang jauh dari daya yang tersedia serat karbon, dan keuntungan kekuatan yang tinggi gagal untuk sepenuhnya memainkan perannya dalam memperkuat struktur baja.

Untuk balok baja yang rusak, penguatan serat karbon ikatan dan perbaikan tidak hanya dapat mengembalikan kekakuan yang hilang, kapasitas bantalan dan meningkatkan kelelahan kinerja, tetapi juga melindungi struktur baja dan memainkan efek ganda dari penguatan dan perlindungan korosi.Ketika menempel & nbsp; serat karbon direksional, tongkat serat karbon ke permukaan bagian yang rusak, sehingga sebagian dari beban ditransfer ke serat karbon melalui lapisan adhesif, yang dapat mengurangi tekanan nominal dari struktur baja.Mengurangi laju pertumbuhan crack atau menghentikan pertumbuhan crack, sehingga memperpanjang kehidupan layanan struktur.Penelitian telah menunjukkan bahwa setelah balok baja dengan kerusakan diperkuat dengan serat karbon papan dengan modulus elastik tinggi, kegetiran pada dasarnya dapat dikembalikan ke lebih dari 90% dari kekakuan balok baja tanpa kerusakan.Peningkatan kapasitas bantalan utama bervariasi dengan jumlah penguatan dan kerusakan.

2.Perbaikan komponen tegangan (kompresi)

Menempel penguat serat karbon memiliki efek yang baik pada peningkatan kapasitas bantalan struktur baja di bawah tekanan (kompresi).Penelitian eksperimental pada serat karbon diperkuat kolom pipa berongga menunjukkan bahwa efek penguatan dari benang serat karbon sepanjang arah keliling pipa persegi jauh lebih baik daripada arah longitudinal, dan kapasitas bantalan utama meningkat 18%.Ketika diperkuat dengan serat karbon di arah longitudinal, bentuk kegagalan adalah pengupas kegagalan kain serat karbon dan struktur baja.Ketika serat karbon cincin digunakan untuk penguatan, mengupas antara kain serat karbon unidirectional dan struktur baja dan serat karbon kain fraktur tidak akan terjadi, dan kolom baja akhirnya akan menjalani lokal buckling kegagalan.Tes tensile uniaksial dari kain serat karbon memperkuat pelat baja menunjukkan bahwa hasil dari kekuatan dan muatan utama dari spesimen dengan kain serat karbon yang direksional telah jauh lebih baik, dan peningkatan beban hasil meningkat dengan peningkatan daerah ikatan.Selain itu, keadaan batas serat karbon fraktur kain ditambahkan untuk mencirikan kegagalan spesimen.

3.Perbaiki garis pipa baja di bawah tekanan internal

Karena pipa baja sering terkena suhu tinggi, tekanan tinggi dan kondisi kerja keras dan diisi dengan mudah terbakar, ledakan, racun, korosif dan media lainnya, sekali kebocoran pipa dan ledakan akan membawa konsekuensi yang mengerikan, sehingga memastikan keselamatan pipa memiliki penting penting penting penting penting.Kabel pipa baja adalah luka dan diperkuat dengan serat karbon.Di bawah aksi tekanan internal, dinding pipa terutama beruang lingkaran stres dan kawat pipa baja mengembang.Deformasi radial dibatasi oleh serat karbon dari luar, sehingga serat karbon dan pipa baja tertekan bersama-sama, yang mengurangi tekanan dari dinding pipa dan meningkatkan kemampuan pipa untuk menahan tekanan internal.Namun, jika tekanan tertentu diterapkan pada serat karbon universal sehingga pipa baja telah membentuk tekanan kompresif dalam arah yang berbeda sebelum menanggung tekanan internal, dan itu akan dikenakan dengan tensile keliling stres yang dihasilkan oleh tekanan internal, efek penguatan akan lebih baik.

4.Reparasi struktur baja

Fitur utama kegagalan kelelahan adalah bahwa kegagalan stres lebih rendah daripada intensitas stres statis.Ini adalah salah satu mode kegagalan utama teknik struktur seperti balok derek dan jembatan di bawah beban berulang.Hasil statistik survei menunjukkan bahwa komponen baja dalam proyek yang sebenarnya biasanya membutuhkan sejumlah besar siklus, dan jumlah siklus stres dalam 50 tahun mendekati 10 juta.Setelah komponen diperkuat dengan serat karbon, di bawah tindakan beban bolak-balik, kapasitas bantalan membaik dan amplitudo stres berkurang, yang secara tidak langsung meningkatkan kekuatan kelelahan dan kelelahan kehidupan komponen.Penelitian telah menunjukkan bahwa setelah perbaikan FHP, sisa kehidupan kelelahan dari struktur baja rusak yang rusak adalah dua kali lipat, dan efek penguatan sangat jelas.Untuk komponen yang dilas, serat karbon menanggung bagian dari stres pada jari kaki basah, dan tekanan baja pada jari kaki basah secara signifikan berkurang, yang menyebabkan pengurangan pada faktor konsentrasi stres pada jari kaki basah dari baja dan meningkatkan kinerja kelelahan dekat jari kaki basah dari komponen baja.Setelah penguatan serat karbon, kekuatan kelelahan spesimen struktur baja dengan siklus stres melebihi 500.000 siklus jauh lebih tinggi daripada yang asli kuah, dan tenaga kelelahan 2 juta siklus dengan 97% jaminan tingkat dapat mencapai 100.BMPA.Oleh karena itu, penggunaan teknologi serat karbon untuk meningkatkan kinerja lelah komponen baja memiliki makna dalam teknik rekayasa yang kuat.

5.Penguatan serat karbon stres

Metode ikatan permukaan biasa digunakan untuk memperkuat struktur baja.Karena modulus elastisitas sangat dekat dengan baja, di bawah penggunaan biasa, kekuatan serat karbon tidak sepenuhnya dimanfaatkan, dan penguatan tidak memiliki efek signifikan pada peningkatan kinerja selama penggunaan normal.Setelah menekan lembaran serat karbon, dan kemudian menempelkannya pada permukaan ketegangan dari balok untuk memperkuat masalah di atas dapat diselesaikan secara efektif.Selain itu, penggunaan alat gambar pre- stres untuk jangkar dapat diandalkan di kedua ujung dapat juga mencegah serat karbon dan balok baja dari mengindikasikan kegagalan pengupas prematur.Oleh karena itu, penguatan serat karbon stres memiliki prospek yang baik di baja struktur penguatan.Namun, ada beberapa penelitian dan aplikasi menggunakan lembaran serat karbon prestressed untuk memperkuat struktur baja di rumah dan di luar negeri.

Mempengaruhi faktor penguatan struktur baja dengan lembaran serat karbon yang direksional

Ketika struktur keseluruhan mencapai beban hasil, jika elastik modulus serat karbon tidak tinggi, stres jauh dari kekuatan serat karbon yang tersedia.Hanya ketika baja menghasilkan, & nbsp; serat karbon direksional dapat mengirimkan beban yang lebih besar, dan karakteristik kekuatan yang tinggi tidak dapat diberikan.Untuk mencapai efek penguatan, sejumlah besar serat karbon diperlukan.Oleh karena itu, untuk meningkatkan kekakuan struktural dan meningkatkan kinerja kelelahan struktural, bahan dengan modulus elastik tinggi harus dipilih.Selain itu, semakin besar ketebalan dari & nbsp; lembar serat karbon unidirectional, semakin baik efek penguatan, tapi semakin besar tekanan bagian antar wajah, semakin serius konsentrasi stres.

Lapisan lem berfungsi sebagai media transfer beban antara struktur baja dan serat karbon direksional.Pertunjukkan dan ketebalan lapisan lem memiliki pengaruh besar pada efek penguatan dan tingkat utilisasi serat karbon.Untuk efek penguatan, semakin besar modulus gunting lapisan perekat, semakin kecil ketebalan lapisan perekat, dan semakin baik efek penguatan.Untuk tingkat konsentrasi stres, semakin besar ketebalan lapisan perekat, semakin serius konsentrasi stres komponen yang diperkuat.Semakin besar modulus shear dari lapisan perekat, semakin kecil ketebalan lapisan perekat, yang akan meningkatkan kisaran degumming lapisan perekat dan mempengaruhi efek penguatan.Penelitian telah menunjukkan bahwa ketebalan lapisan perekat lebih baik antara 0.05 dan 0.3 mm.

Dalam rangka mengurangi stres dan pengupas dari antarmuka pada akhir lembaran serat karbon,

Untuk menghindari kerusakan prematur lapisan lem dan antarmuka di daerah ini, langkah-langkah berikut dapat diambil:

1.Sejumlah lem overflow terbentuk pada akhir dari serat karbon lembar untuk mengurangi stres pada akhirnya;

2.Ketika menggunakan serat karbon piring, memotong piring berakhir menjadi sebuah bevel 45 °;

3.Lipat kain serat karbon ke uranium atau mekanis jangkar daerah akhir dari lembaran serat karbon unidirectional

Prospek teknologi penguatan struktur baja dengan lembaran serat karbon direksional

Undirectional karbon serat lembaran diperkuat struktur baja dapat meningkatkan kekakuan dan bantalan kapasitas struktur asli atas dasar menghindari cacat metode penguatan tradisional.Secara khusus, dapat secara signifikan meningkatkan kehidupan lelah dari struktur baja yang rusak dan menunda pertumbuhan retakan kelelahan.Oleh karena itu, struktur serat karbon yang disodorkan adalah metode penguatan yang menjanjikan dan akan digunakan secara luas dalam teknik praktis.