在受不可预见不连续性影响的钢筋混凝土梁中使用碳纤维增强复合材料:加固和有限元数值分析

Felipe Cesario de Oliveira, Kaike Manoel Barros do Nascimento, Renan Gustavo Pacheco Soares, Jessyca Priscylla De Almeida Nunes Fernandes
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摘要

由于专业人员在设计阶段缺乏兼容性和互动性,在结构构件(尤其是梁)上进行计划外钻孔已成为建筑环境中的常规做法。结构构件停工后,应力会出现明显的重新分布和增加,系统性地影响构件的性能,需要进行结构加固。碳纤维增强复合材料(CRFC)是一种有效的加固材料。这项工作的目的是展示将这种加固方法应用于具有计划外不连续的梁的过程,并通过计算机分析证明其有效性。借助商业软件 ANSYS,采用有限元法(FEM)进行数值模拟。首先,对无穿孔和有穿孔的梁进行建模,最后实施 CRFC。分析结果表明,碳纤维在吸收拉伸应力方面做出了重要贡献,而拉伸应力则是由元素中的不连续性导致的剪应力显著增加引起的。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
USO DO COMPÓSITO REFORÇADO COM FIBRA DE CARBONO EM VIGA DE CONCRETO ARMADO SUBMETIDA A DESCONTINUIDADE NÃO PREVISTA: REFORÇO E ANÁLISE NUMÉRICA POR ELEMENTOS FINITOS
A execução de perfurações não previstas em elementos estruturais, especialmente em vigas, tem-se tornado prática rotineira no ambiente construtivo, ocasionado pela falta de compatibilização e interação dos profissionais na etapa de projeto. Após a descontinuidade do elemento estrutural, desenvolve-se uma redistribuição e acréscimo significativo dos esforços, afetando de forma sistêmica o desempenho do elemento, necessitando da aplicação do reforço estrutural. Com isto, um dos tipos de reforços que tem sido eficaz em sua aplicação é o compósito reforçado com fibra de carbono (CRFC). Deste modo, o objetivo desse trabalho é demonstrar o processo executivo da aplicação deste reforço em vigas com descontinuidade não prevista, bem como comprovar a sua eficácia através de análise computacional. Com isto, para realização da simulação numérica, utilizou-se o método dos elementos finitos (MEF), com o auxílio do software comercial ANSYS. A princípio, modelou-se as vigas sem e com perfuração e pôr fim a implementação do CRFC. Após as análises, constatou-se que a fibra de carbono contribuiu de forma fundamental para absorção dos esforços de tração, oriundo do expressivo aumento das tensões de cisalhamento, ocasionadas pela descontinuidade no elemento.
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