Desempenho seccional de Colunas reforçadas com fibra de carbono

1. A influência e o tratamento da forma transversal da folha de fibra de carbono  colunas de betão armado

2. Propriedades compressivas da fibra de carbono folha(nbsp); colunas de betão armado

3. Capacidade de transporte da seção normal de fibra de carbono folha(nbsp); colunas de betão armado

4. Propriedades mecânicas da seção diagonal da fibra de carbono folha(nbsp); reforçado folha(nbsp); colunas de betão
   

5. Desempenho sísmico da fibra de carbono folha(nbsp); colunas de betão armado

A influência e o tratamento da forma transversal de pilares de concreto armado de fibra de carbono

Pesquisa experimental sobre o uso de resina de fibra de carbono epóxi para reforçar os pilares de concreto (colunas cilíndricas e retangulares) com um anel circunferencial mostra que o pilar de concreto tem um maior grau de melhoria na capacidade de rolamento do que o pilar quadrado de concreto. Observa-se que o efeito de pilares de concreto armado com fibra de carbono deve considerar plenamente a influência da forma transversal dos pilares de concreto.

Entre eles, o tecido de fibra de carbono tem o melhor efeito sobre o pilar de armadura circular, seguido pelo pilar de concreto chanfrado, e o pilar de concreto de seção transversal retangular é menos eficaz.A principal razão é que a área constrangida eficaz e o estresse restrito de diferentes seções são diferentes.Para os pilares de concreto circulares de seção transversal, o pano de fibra de carbono contém o concreto dentro do núcleo uniformemente ao longo da circunferência. Quando o concreto se expande na direção lateral sob compressão, há uma restrição lateral uniforme ao longo de sua circunferência, e o tecido de fibra de carbono na circunferência pode efetivamente exercer seu efeito de tração até que atinja a resistência à tração e seja destruído.Para uma coluna de secção retangular, existem vários graus de tensão de retenção lateral ao longo da periferia da secção.Entre eles, a tensão no canto do pilar de concreto está muito concentrada, e o tecido de fibra de carbono no canto muitas vezes falha com antecedência devido à concentração de tensão, e sua resistência à tração não é totalmente exercida, de modo que seu efeito de armadura não é tão bom quanto o do pilar de concreto.Na prática de engenharia, os elementos de concreto com seção transversal retangular são muitas vezes chanfrados, e então reforçados com fibras de carbono enroladas em torno da circunferência.De modo geral, à medida que aumenta o raio de chanfração, aumenta o efeito de restrição do tecido de fibra de carbono sobre o concreto.

Propriedades compressivas da fibra de carbono Folhas de folhas de papel colunas de betão armado

De acordo com o princípio da restrição do concreto, as fissuras de concreto sob a ação da força axial, a seção circunferencial do concreto aumenta, e a deformação das fibras circundantes é excitada, resultando na tensão de tração circunferencial.O concreto é colocado sob compressão no círculo circunferencial, melhorando assim a resistência à compressão do pilar de concreto, e a ductilidade do membro é muito melhorada.

Pode-se observar que o pilar de concreto armado de fibra de carbono pode efetivamente melhorar sua capacidade de rolamento axial. Quando o anel de tecido de fibra de carbono reforça o pilar de concreto para a circunferência, a eficiência de uso do tecido de fibra de carbono é a mais alta. Pesquisas experimentais mostram que após o tecido de fibra de carbono reforçar o pilar de concreto, sua ductilidade e capacidade de rolamento final aumentam significativamente, e seu efeito de aumento está significativamente relacionado ao número de camadas de tecido de fibra de carbono e à distância entre as tiras de tecido de fibra. Quando o número de camadas de tecido de fibra de carbono aumenta, o efeito de restrição do concreto aumenta, e sua resistência e deformação aumentam em conformidade. Quando o espaçamento das tiras de pano de fibra de carbono aumenta, o efeito da retenção do concreto enfraquece, assim o número de camadas de tecido de fibra de carbono e seu espaçamento deve ser razoavelmente definido.

Capacidade de transporte da seção normal de fibra de carbono Folhas de folhas de papel colunas de betão armado

Na pesquisa e prática de pilares de concreto armado com fibra de carbono, o tecido de fibra de carbono é enrolado principalmente em torno do anel circunferencial, e a resistência à compressão do pilar de concreto é melhorada por meio da restrição do concreto do núcleo, melhorando assim seu desempenho de ductilidade e deformação.  

No entanto, estudos experimentais têm demonstrado que, em termos de aumentar a resistência à flexão do pilar, é melhor colar o tecido de fibra de carbono ao longo da direção axial da coluna do que colar o tecido de fibra de carbono na direção circunferencial.A razão é, principalmente, fazer uso integral das propriedades de tração do tecido de fibra de carbono, e seu desempenho de tensão é equivalente à armadura de tração longitudinal, que é equivalente ao aumento da armadura de tração longitudinal do pilar de concreto. Testes e estudos têm mostrado que, após ser reforçado com tecido de fibra de carbono ao longo do eixo da coluna, pode efetivamente melhorar a capacidade de flexão da coluna e impedir o desenvolvimento de fissuras.O efeito está relacionado ao número de camadas de tecido de fibra. Quando o número de camadas de tecido de fibra de carbono aumenta, o efeito de reforço aumenta significativamente, mas quando o número aumenta em certo grau, seu impacto no aumento da capacidade de rolamento gradualmente enfraquece. Ao mesmo tempo, quanto menor o número de colunas na configuração da armadura de tração longitudinal, mais óbvio o efeito da armadura.Em particular, deve-se ressaltar que, para se obter um bom efeito de reforço, para que o papel do tecido de fibra de carbono possa ser efetivamente exercido, a fita de fibra de carbono horizontal deve ser colada ao longo da direção circunferencial do pilar de concreto, a fim de evitar que o tecido de fibra de carbono longitudinal produza deslizamento adesivo ou warpage final.

Propriedades mecânicas da seção diagonal da fibra de carbono folha(nbsp); colunas de betão armado

Sob a ação de terremotos, falhas de cisalhamento de pilares de concreto muitas vezes ocorrem devido a estribos insuficientes.Para colunas com armadura de estribo insuficiente e falha de cisalhamento, colar tecido de fibra de carbono no exterior é um método de reforço muito eficaz. Seu mecanismo de trabalho é: quando o pano de fibra de carbono é enrolado na direção circunferencial, o concreto está no estado de compressão circunferencial, que se torna o concreto restrito. Sua resistência à compressão e ductilidade foram melhoradas, e sua resistência ao cisalhamento foi aprimorada.O papel do tecido de fibra de carbono é equivalente ao dos estribos em pilares de concreto. Pesquisas experimentais mostram que, após o reforço do tecido de fibra de carbono no pilar de concreto, sua ductilidade e capacidade de rolamento de cisalhamento são bastante melhoradas, e seu efeito de aumento está relacionado ao desempenho do pilar de concreto e ao número de camadas de tecido de fibra. Quando o número de camadas de tecido de fibra de carbono aumenta, o efeito de restrição do concreto é aumentado, e quanto melhor o efeito de melhorar a resistência e ductilidade.O aumento da capacidade de rolamento de cisalhamento pode transformar o pilar de falha de cisalhamento em falha de flexão, melhorando efetivamente a ductilidade do pilar.Mas quando o número aumenta em certa medida, sua influência no aumento da capacidade de cisalhamento diminui gradualmente. Ao mesmo tempo, quanto maior a relação de compressão axial do pilar de concreto, melhor o efeito da ductilidade do pilar de concreto armado com fibra de carbono. Portanto, a quantidade de tecido de fibra de carbono deve ser ajustada razoavelmente, e a influência do desempenho do componente no efeito de reforço do tecido de fibra de carbono deve ser dada atenção.

Desempenho sísmico da fibra de carbono folha(nbsp); colunas de betão armado

Sob a ação da força sísmica horizontal, o momento fletor e a força de cisalhamento do pilar de concreto são relativamente grandes, e o tecido de fibra de carbono pode ser colado ao longo das direções axial e circunferencial do pilar para melhorar efetivamente sua resistência à flexão e cisalhamento. Dessa forma, as características de ductilidade do pilar de concreto são totalmente utilizadas, e a capacidade de resistência lateral é melhorada.Para melhorar seu efeito de armadura, as extremidades superior e inferior do pilar de concreto podem ser reforçadas ao mesmo tempo. Quando a fixação lateral na extremidade superior do pilar é fraca, apenas a armadura na extremidade inferior do pilar de concreto pode ser considerada.O principal mecanismo de ação do desempenho sísmico do pilar de concreto armado de fibra de carbono é: após o pilar de concreto ser enrolado com fibra de carbono na direção circunferencial, o valor final da deformação compressiva do concreto é significativamente aumentado, e o esmagamento do concreto na zona de compressão é atrasado.A fim de dar pleno jogo ao desempenho de deformação plástica da armadura, melhorando assim a ductilidade do membro. Ao mesmo tempo, o efeito de restrição do pano de fibra de carbono sobre o concreto é mais direto e eficaz do que o estribo.

Após o tecido de fibra de carbono ter reforçado o pilar de concreto, as características de ductilidade e histerese do pilar de concreto foram significativamente melhoradas, e a alça de histerese tornou-se cada vez mais cheia. Ao mesmo tempo, o efeito reforçado do tecido de fibra de carbono enrolado no pilar de concreto é melhor do que o do tecido de fibra de tira. Portanto, em termos de armadura anti-sísmica, é preferível utilizar o método de armadura de fibra de carbono tudo incluído em relação ao reforço de tira. Ao mesmo tempo, deve-se prestar atenção ao efeito do próprio desempenho do membro sobre o efeito de reforço do tecido de fibra de carbono.

Conclusão

Neste trabalho, as colunas de concreto armado de fibra de carbono são brevemente analisadas em termos de diferentes formas de seção transversal, capacidade normal de rolamento de seção transversal, capacidade de rolamento de seção transversal diagonal e desempenho sísmico. Fornece uma base teórica razoável para a armadura de pilares de concreto, e fornece uma referência para uma armadura mais eficaz de pilares de concreto.

O material de fibra de carbono é um produto de alta tecnologia muito promissor, e seu desempenho conveniente, rápido e confiável certamente terá uma perspectiva mais ampla.