CFRPvigas reforçadas possuem dois tipos principais de falha quando submetidas a cargas de flexão: falha de feixe tradicional e falha precoce.

As falhas das vigas tradicionais são fratura de fibra de carbono após a barra de aço produzir e esmagamento de concreto após a barra de aço produzir.

Os danos precoces são:

1 Falha de corte da seção oblíqua da viga de concreto;

2A tensão no final da folha CFRP está concentrada, e a folha CFRP é desbotada;

3A camada de cola na interface de ligação entre CFRP e concreto é destruída;

4A camada protetora de concreto é despojada longitudinalmente na altura das barras longitudinais;

5CFRP começa a desossar a partir da base da fissura diagonal de cisalhamento da viga de concreto

Falha das vigas tradicionais

A falha das vigas tradicionais refere-se à falha da viga reforçada com apenas a seção normal, incluindo a falha de tração da chapa CFRP reforçada ou a falha de esmagamento do concreto da zona de pressão. Estes dois tipos de danos são danos prolongados. Embora a fibra de carbono seja um material elástico linear, ela tem uma maior repentina no momento da falha, mas a falha ocorre após um longo processo de deformação após a resistência da barra de aço de tração, de modo que a falha de tração CFRP ainda é uma falha dúctil.

Destruição precoce

Falha precoce refere-se à falha parcial da viga antes da falha tradicional após a armadura, resultando na falha da viga reforçada para continuar a funcionar e o valor esperado da capacidade de rolamento flexural final da seção normal.A falha inicial é falha quebradiça, incluindo duas formas de falha falha de cisalhamento e ruptura de descamação do feixe de betão.

1 Falha no corte 

A falha de corte refere-se à falha de cisalhamento das vigas de concreto devido ao aumento da capacidade de rolamento flexural da viga após a armadura, e à falta de capacidade de rolamento de cisalhamento da seção diagonal.A resistência ao cisalhamento de uma viga de concreto não só considera a força de cisalhamento suportada pelo concreto, mas também inclui a força de cisalhamento suportada pela mordida agregada e a força de cisalhamento suportada pelo pino e parafuso da barra de aço de tração longitudinal. Desta forma, a contribuição da CFRP colada na superfície tensionada para a força de cisalhamento é relativamente limitada.O impacto da folha CFRP contra a força de cisalhamento pode ser ignorado no projeto, e o padrão ainda pode ser usado para calcular a capacidade de cisalhamento da viga global.

A resistência ao cisalhamento da viga de concreto original torna-se a chave para a ocorrência de ruptura do cisalhamento. Ao realizar a armadura de flexão, é necessário considerar se a capacidade de cisalhamento da viga pode atingir a força de cisalhamento nominal necessária.

Se a tensão nominal de cisalhamento for inferior ou igual à resistência ao cisalhamento da viga de concreto, significa que a viga de concreto não sofrerá uma falha de cisalhamento.Se não atender aos requisitos, para que a falha dúctil ocorra antes da quebra quebra, e para dar pleno jogo à capacidade de flexão total da viga de concreto, é necessário realizar a armadura de flexão ao mesmo tempo que a armadura de cisalhamento.

2 Forma de falha de decapagem

Entre as falhas iniciais, a falha de descamação é o principal modo de falha, que pode ser dividido nas seguintes formas:

2.1 Concentração de tensão no final da folha CFRP

O remendo CFRP e o concreto transferem tensão de cisalhamento e ligam tensão normal através da camada adesiva para alcançar o objetivo de trabalhar em conjunto.A concentração de estresse ocorre no final da folha de reforço devido a mudanças de deformação, que pode gerar maior tensão de cisalhamento (stress de cisalhamento âncora) e tensão normal (stress normal de bobina). Quando o estresse excede a resistência do concreto ou atinge a resistência ao cisalhamento da camada de cola, o feixe de concreto é frequentemente danificado devido a danos locais e danos globais.Este modo de falha é complicado e difícil de considerar com precisão, mas afeta o uso seguro do concreto após a armadura.

2.2 Destruição da camada de cola na interface

A folha de fibra de carbono e a camada de base de concreto são unidas por um ligante, formando uma interface entre os dois, e a falha de ligação é geralmente nesta interface. Geralmente, a falha coesa da camada de cola e a falha de adesão da camada de cola e do material cimentado são coletivamente referidas como falha da camada de cola. Quando a tensão máxima de cisalhamento da junta cimentada atingir a resistência de cisalhamento do cimento, a camada adesiva será destruída e ocorrerá desafinação e delaminação.

2.3 A falha de descamação da camada protetora de concreto

Quando o concreto sob a barra de aço de tração longitudinal principal atinge a resistência à tração, as fissuras são formadas entre o concreto e a barra de aço, fazendo com que a camada de proteção do concreto descasque da barra de aço.A camada protetora de concreto forma um dente em forma de pente na área de cisalhamento. Pode-se supor que o bloco dentário seja um feixe de cantilever com tensão de fluxo de cisalhamento atuando em sua extremidade livre. Esta tensão de fluxo de cisalhamento é também a tensão que atua na interface entre a placa externa colada e o concreto.A tensão máxima normal na placa está localizada no momento máximo de flexão, no final da extensão de cisalhamento longe da extremidade da placa.A tensão do fluxo de nervuras provoca fissuras na extremidade fixa do feixe de cantilever. Uma vez que a extremidade fixa está localizada abaixo da barra de aço de tração longitudinal principal, o aparecimento desta fissura horizontal inevitavelmente fará com que a camada de proteção do concreto descasque da barra de aço.

2.4 Falha de descamação do CFRP na base da fissura cortante

Após uma fissura de cisalhamento aparecer no concreto, o concreto em ambos os lados da fissura produz um deslocamento vertical relativo desigual.A fissura desliza horizontalmente ao longo da superfície do concreto e penetra na camada de ligação. Uma vez que a interface entre a camada de ligação e a folha de material compósito foi destruída, o feixe falha neste momento.A ligação entre a chapa CFRP e o concreto é sensível a quaisquer fissuras no vão de cisalhamento. Devido à presença de fissuras de flexão e cisalhamento no concreto, as barras de aço longitudinal e CFRP produzem parafusos de pinos, o que faz com que a viga produza deslocamento longitudinal e vertical na posição de fissura. Quando a resistência ao cisalhamento da viga de concreto for insuficiente, e as fissuras diagonais se desenvolverem muito rápido e muito grande, a viga de concreto sofrerá deslocamento de cisalhamento para cima e para baixo.A tensão em ambas as extremidades da fissura está altamente concentrada, e fissuras descamantes ocorrem na interface entre a folha CFRP e o concreto.A folha CFRP é desbotada da fissura cortante crítica, e a fissura descascada se expande ao longo da interface de união até o final da laje, o que acaba levando à separação da chapa CFRP e da viga de concreto

Actualmente, a investigação sobre esta forma de dano é limitada, e vários possíveis factores de influência:

1) Resistência do concreto: A força do concreto é o principal fator.O concreto de alta resistência libera uma grande quantidade de energia quando trincas ocorrem, o que faz com que as vigas de laje coladas tenham maior fragilidade e sejam propensas a tal falha frágil.

2) Razão de reforço: A mudança no número de barras de aço e estribos longitudinais não tem efeito significativo no fenômeno de desossagem da placa CFRP.

3) Ancoração externa: Quando a placa de aço de ancoragem em forma de U está ligada à extremidade da placa, ela pode impedir o deslocamento vertical da placa CFRP, mas não pode evitar o deslizamento horizontal.

A forma de falha de peeling CFRP geralmente ocorre quando o feixe está prestes a atingir a carga final.A falha é súbita e quebradiço, e a maior parte da capacidade de rolamento será perdida em um instante, então tente evitar tais danos.A fim de reforçar a resistência da CFRP à desossagem e deslize, podem ser tomadas as seguintes medidas para melhorar o desempenho estrutural da viga:

1 Aumentar a fixação final;

2 Colar a placa de ancoragem no lado da área de cisalhamento;

3 Adicione o sistema de retenção lateral ao concreto na área de imprensa.