1. Introdução

Nos últimos anos, os materiais de PFR, especialmente os materiais de PFR, têm sido amplamente utilizados na engenharia civil. Apesar de não ser tão utilizada como estruturas de concreto armado, estruturas de aço armado CFRP também começaram a ser aplicadas em pontes e construção de habitação. Pesquisas também provaram que a CFRP pode efetivamente melhorar a resistência e rigidez das vigas de aço.

2. Investigação laboratorial

Neste estudo, 1 vigas de aço não reforçadas e 7 Placa CFRPvigas de aço reforçado foram testadas. Placas CFRP com diferentes comprimentos e espessuras, diferentes modos de carga (incluindo flexão de três pontos e flexão de quatro pontos) são usados para obter os efeitos de diferentes parâmetros sobre a resistência e rigidez das vigas de aço reforçadas.

2.1 preparação do espécime

As vigas de aço em forma de I utilizadas são 1.2 m de comprimento, 127 mm de altura, 76 mm de largura, 7.6 mm de espessura da flange, 4 mm de espessura da teia, 275 MPa em carga de projeto e 205 GPa em módulo elástico.A espessura da placa CFRP utilizada é de 3mm ou 6mm, e o módulo elástico é 210GPa.O adesivo estrutural é Sikadur um 31 da Sika Corporation e o módulo de cisalhamento é 2.6GPa.Para garantir que a espessura da camada adesiva seja de 1mm, as pequenas esferas de vidro com diâmetro de 1mm são misturadas no adesivo estrutural em proporção de 1%. Após a ligação à viga de aço, a placa será mantida por mais de 72 horas.

2.2 Método de ensaio

A forma de carga é de três pontos de flexão ou de quatro pontos de flexão, onde o ponto de flexão de quatro pontos é 300ram.Liang Jingkua é 1.1m.A velocidade de carregamento é 0.05mm / seg.A deflexão da viga é medida por três potenciômetros e a colocação específica é mostrada na Figura 1.Para registrar a distribuição da deformação na parte inferior da placa CFRP na amostra de 305, sete gages de deformação de 2 mm de comprimento Gl-G7 são longitudinais anexados à linha central da parte inferior da placa CFRP, conforme mostrado na Figura 1.Para medir a distribuição da deformação no vão, três strain gauges de 5 mm são fixados na parte inferior da flange superior, no meio da teia e no topo da flange inferior, conforme mostrado na Figura 1. Quando a viga de aço estiver localmente instável, vai parar de carregar.

3. Resultados do teste e discussão

3.1 dose

A curva de deflexão de carga de uma viga de aço não reforçada e 5 vigas de aço reforçado submetidas a flexão de três pontos é mostrada na Figura 2.A carga de 2 vigas de aço reforçado submetidas a flexão de quatro pontos.A curva de deflexão é mostrada na Figura 3. Pode-se observar a partir do diagrama que (a) a carga final aumenta com o aumento do comprimento da laje. Isso porque a concentração de tensão no final da placa leva à falha de decapagem da placa CFRP, o que faz com que a força da placa CFRP não dê o jogo completo.A concentração de tensão diminui com o aumento do comprimento da placa; (b) Quando a placa CFRP instantaneamente descasca a viga de aço, a carga na viga também diminui rapidamente. Pode-se ver a partir disso que a força das vigas é reforçada pela placa CFRP.

Para dois espécimes do mesmo comprimento, mas espessura diferente, $35 e $35D, sua capacidade máxima de rolamento é 149.1kN e 112.1kN, respectivamente. Pode-se observar que a capacidade de rolamento de S305 com uma espessura de 3mm é maior do que a de $35D com uma espessura de 6mm. Isso se deve ao aumento da concentração de estresse na extremidade da placa devido à placa espessa, o que torna a placa CFRP mais fácil de descascar.

3.2 rigidez

A partir das curvas de deflexão de carga das figuras 2 e 3, pode-se observar também a influência das placas CFRP na rigidez das vigas de aço.A rigidez da placa CFRP não é melhorada obviamente antes da produção do feixe. Isso porque o módulo elástico do CFRP utilizado no teste é relativamente baixo e a espessura da placa não é grande. Aumentar a espessura pode aumentar a rigidez da viga, mas também aumentar a concentração de tensão no final da placa.Fig.4 mostra a comparação de deflexão dos corpos de prova submetidos a flexão de três pontos abaixo de 70 carga terceira. Pode-se ver no diagrama que o comprimento da laje não tem efeito sobre a deflexão do vão médio. Portanto, aumentar a espessura da CFRP é uma forma eficaz de melhorar a rigidez das vigas de aço.

3.3 modo de falha

As curvas de deflexão de carga mostradas nas Figs.2 e 3 mostram que todas as placas CFRP dos espécimes são instantaneamente descascadas da viga de aço, exceto $310. Os espécimes de US$ 310 foram destruídos devido à instabilidade local da viga de aço, pois a placa tinha 1 m de comprimento e a concentração de tensão no final da placa era muito pequena.O modo de falha de outros espécimes é que a placa CFRP é completamente despojada da viga de aço.Fig.5 mostra o espécime $304 após o fracasso. Pode-se observar que a superfície de peeling está principalmente na interface entre a viga de aço e o adesivo estrutural.

3.4 tensão interfacial máxima

A tensão de cisalhamento interfacial máxima, tensão normal e tensão principal da viga de aço reforçada sob a ação da capacidade máxima de rolamento pode ser obtida a partir da fórmula analítica da capacidade de rolamento De.Com exceção da falha de US$ 310 causada pela instabilidade local, as tensões máximas de cisalhamento interfacial, tensão normal e estresse principal de outros espécimes são muito próximas e seus coeficientes de dispersão são 4.25%, 5.30% e 2.89%, respectivamente. Esses resultados confirmam a razoabilidade da fórmula para o cálculo do estresse interfacial máximo.

Conclusão

Este trabalho introduz o teste de carga estática de vigas de aço reforçadas com placas CFRP. Os resultados dos ensaios mostram que a capacidade de rolamento final da viga de aço reforçada aumenta com o aumento do comprimento da laje CFRP, mas diminui com o aumento da espessura da laje CFRP. Como o módulo elástico e a espessura da placa CFRP são relativamente pequenos, a rigidez da viga de aço reforçada não é significativamente melhorada.Com exceção de US$ 310, todos os espécimes foram despojados e destruídos por placas CFRP.A tensão interfacial máxima dos espécimes sob a carga máxima calculada pela fórmula teórica é muito próxima, e a tensão longitudinal registrada pelo strain gauge coincide bem com a tensão teórica. Todos estes comprovam que a fórmula teórica de Deng et al.L71 é razoável.