אפיקים חדשים לשימוש במוטות CFRP כמשריין ברכיבים בעלי משיכות
מכיוון שהבטון הוא החומר השולט בענף הבנייה, ובמיוחד ברכיבים מבניים, מחקרים רבים נערכים למציאת חלופות למשריין המסורתי שלו - פלדת הזיון. יש לזכור שלא רק שהפלדה היא משאב מוגבל - היא גם חומר קרוזיבי. הקורוזיה גורמת לכך שעם השנים שטחי הזיון בחתך קטנים, חוזק הבטון נחלש, והחתך גם מאבד משטחו האפקטיבי עקב ההתפוררות הממושכת.
מחקר זה חקר את התאמתו של המשריין סיבי פחמן (CFRP) כתחליף בתוך מסגרות מקשיחות מבנים להטרחה סיסמית, תוך התמקדות בהשפעתו על משיכות החתך והעמידות המבנית הכוללת נגד אירועים סיסמיים.
הנחיות התכנון הנוכחיות מתייחסות לעומסים במצב של קואזי־סטטי ומשאירות פער לנסיבות הדינמיות או החריגות. הגישה שלנו כללה אנליזה מרובת סקאלות, מחקר פרמטרי וניתוחי בזבוז אנרגיה לחתך בדיד, תוך הסתמכות על התאמה ייחודית של תאוריית אזורים בעלי שונות בלחיצה (MCFT) ויישומה לקביעת קריטריוני הכשל.
כדי לשפר את מבחני המשיכות וקביעת הפרמטרים המשפיעים, את ניהול ובקרת הכשל במצבי כניעה עד למצבים האולטימטיביים של המבנה הנבחן, נבחרו מַקרו ומיקרו־פרמטרים. כמו כן, זיהינו את הפוטנציאל של עמידות גבוהה של CFRP בפני קורוזיה. מאפיין זה של CFRP יכול להפחית משמעותית את תדירות התיקונים והשדרוגים הנדרשים למבנה, ובכך לתרום לעמידותם המשופרת של המבנים.
המחקר מגלה כי העמידות וההתנגדות הסיסמית של CFRP מיוחסת למפרקים פלסטיים בתוך סיבים ובמיוחד במצבי לחץ. שילוב מוטות ה־ CFRP יכול להקנות משיכות לרכיבים המבניים, תוך השגת יעילות באיזון בין הכשל בסיבים השונים ובין הכשל בבטון עצמו, ובמיוחד כשהסיבים מתנהגים בצורה פריכה.
מחקר זה מאתגר את הרעיון שתכנון רכיבים ניתנים לכפף עם המשריין סיבי פחמן אינו מעשי. התוצאות מראות שיצירת רכיבי כפף משיכים עם CFRP בבטון היא פעולה ריאלית למרות פריכות החומר, וזאת תוך יישום תכן מבוסס משיכות על ידי שימוש נכון בחומרים, ניהול מאמצים ועיבורים שיבטיחו התנהגות רצויה.
ממצא זה, יחד עם ממצאים דומים רבים, מבטל את ההנחות הקונבנציונליות ופותח אפיקים חדשים לשימוש ב־CFRP ביישומים מבניים שבהם משיכות היא התנהגות חיונית ומחייבת.
