1. Introducción

En los últimos años, los materiales de FRP, especialmente los materiales de CFRP, se han utilizado ampliamente en ingeniería civil. Aunque no se usa tan ampliamente como las estructuras de hormigón armado, las estructuras de acero reforzado con CFRP también se han comenzado a aplicar a la construcción de puentes y viviendas. La investigación también ha demostrado que el CFRP puede mejorar efectivamente la resistencia y la rigidez de las vigas de acero.

2. Laboratorio de investigación

En este estudio, 1 vigas de acero no reforzadas y 7Placa de CFRPSe probaron vigas de acero reforzado. Las placas de CFRP con diferentes longitudes y grosores, diferentes modos de carga (incluida la flexión de tres puntos y la flexión de cuatro puntos) se utilizan para obtener los efectos de diferentes parámetros sobre la resistencia y la rigidez de las vigas de acero reforzadas.

2,1 preparación de la muestra

Las vigas de acero en forma de I utilizadas son de 1,2 m de largo, 127mm de altura, 76mm de ancho, 7,6mm de espesor de brida, 4mm de espesor de banda, 275 MPa de carga de diseño y 205 GPa de módulo elástico. El grosor de la placa de CFRP utilizada es de 3mm o 6mm, y el módulo elástico es de 210GPa. El adhesivo estructural es Sikadur one 31 de Sika Corporation y el módulo de cizallamiento es de 2,6 GPa. Para garantizar que el espesor de la capa adhesiva sea de 1mm, las pequeñas perlas de vidrio con un diámetro de 1mm se mezclan en el adhesivo estructural en una proporción del 1%. Después de unirse a la viga de acero, la placa se mantendrá durante más de 72 horas.

2,2 método de prueba

La forma de carga es flexión de tres puntos o flexión de cuatro puntos, donde el punto de flexión de cuatro puntos es 300ram. Liang Jingkua es de 1,1 m. La velocidad de carga es 0,05mm/seg. La deflexión del haz se mide con tres potenciómetros, y la colocación específica se muestra en la Figura 1. Para registrar la distribución de la tensión en la parte inferior de la placa de CFRP en la muestra de $305, Siete medidores de tensión de 2mm de largo Gl-G7 se unen longitudinalmente a la línea central de la parte inferior de la placa de CFRP, como se muestra en la Figura 1. para medir la distribución de la tensión en el tramo, tres medidores de tensión de 5mm de largo se unen a la parte inferior de la brida superior, La mitad de la banda y la parte superior de la brida inferior, como se muestra en la Figura 1. cuando la viga de acero es localmente inestable, se detendrá la carga.

3. Resultados de la prueba y discusión

3,1 Fuerza

La curva de deflexión de carga de una viga de acero no reforzada y 5 vigas de acero reforzado sometidas a flexión de tres puntos se muestra en la Figura 2. La carga de 2 vigas de acero reforzado sometidas a flexión de cuatro puntos. La curva de deflexión se muestra en la Figura 3. Se puede ver en el diagrama que (a) la carga final aumenta con el aumento de la longitud de la losa. Esto se debe a que la concentración de tensión en el extremo de la placa conduce a la falla de extracción de la placa de CFRP, lo que hace que la resistencia de la placa de CFRP no dé un juego completo. La concentración de tensión disminuye con el aumento de la longitud de la placa; (b) Cuando la placa de CFRP se despega instantáneamente de la viga de acero, la carga en la viga también disminuye rápidamente. Se puede ver a partir de esto que la resistencia de las vigas se ve reforzada por el tablero de CFRP.

Para dos especímenes de la misma longitud pero diferente grosor, $305 y $ 305D, su capacidad de carga máxima es de 149.1kN y 112.1kN, respectivamente. Se puede ver que la capacidad de carga de S305 con un grosor de 3mm es mayor que la de $ 305D con un grosor de 6mm. Esto se debe al aumento de la concentración de tensión en el extremo de la placa debido a la placa gruesa, lo que hace que el tablero de CFRP sea más fácil de despegar.

3,2 rigidez

A partir de las curvas de deflexión de carga de las figuras 2 y 3, también podemos ver la influencia de las placas de CFRP en la rigidez de las vigas de acero. La rigidez de la placa de CFRP no se mejora obviamente antes del rendimiento del haz. Esto se debe a que el módulo elástico de CFRP utilizado en la prueba es relativamente bajo y el grosor de la placa no es grande. Aumentar el grosor puede aumentar la rigidez de la viga, pero también aumentar la concentración de tensión en el extremo de la placa. La Fig. 4 muestra la comparación de deflexión de los especímenes sometidos a flexión de tres puntos bajo 70 terceras cargas. Se puede ver en el diagrama que la longitud de la losa no tiene ningún efecto sobre la desviación del tramo medio. Por lo tanto, aumentar el espesor del CFRP es una forma efectiva de mejorar la rigidez de las vigas de acero.

3,3 modo de fallo

Las curvas de carga-deflexión mostradas en las figuras 2 y 3 muestran que todas las placas de CFRP de las muestras se desprenden instantáneamente de la viga de acero excepto $310. Los especímenes de $310 se destruyeron debido a la inestabilidad local de la viga de acero porque la placa tenía 1 m de largo y la concentración de tensión en el extremo de la placa era muy pequeña. El modo de falla de otras muestras es que la placa de CFRP está completamente despojada de la viga de acero. La Fig. 5 muestra la muestra $304 después de la falla. Se puede ver que la superficie de pelado está principalmente en la interfaz entre la viga de acero y el adhesivo estructural.

3,4 estrés interfacial máximo

La tensión de corte interfacial máxima, la tensión normal y la tensión principal de la viga de acero reforzada bajo la acción de la capacidad de carga máxima se pueden obtener a partir de la fórmula analítica de la capacidad de carga De. Excepto por la falla de $310 causada por la inestabilidad local, la tensión de corte interfacial máxima, la tensión normal y la tensión principal de otras muestras están muy cerca, y sus coeficientes de dispersión son 4.25%, 5.30% y 2.89% respectivamente. Estos resultados confirman la razonabilidad de la fórmula para calcular la tensión interfacial máxima.

Conclusión

Este documento presenta la prueba de carga estática de vigas de acero reforzadas con placas de CFRP. Los resultados de la prueba muestran que la capacidad de carga final de la viga de acero reforzada aumenta con el aumento de la longitud de la losa de CFRP, pero disminuye con el aumento del espesor de la losa de CFRP. Debido a que el módulo elástico y el grosor de la placa de CFRP son relativamente pequeños, la rigidez de la viga de acero reforzada no mejora significativamente. A excepción de $310, todos los especímenes fueron despojados y destruidos por placas de CFRP. La tensión interfacial máxima de las muestras bajo la carga máxima calculada por la fórmula teórica es muy cercana, y la tensión longitudinal registrada por el medidor de tensión coincide bien con la tensión teórica. Todo esto demuestra que la fórmula teórica de Deng et al. L71 es razonable.