Biegesteifigkeit von hybriden Verstärkungen mit Stahl-Kontinuierfaser-Verbundstahlstangen und faserverstärkten Polymerstäben in nachhaltigen Meeressandbetonbalken: Numerische und theoretische Studie

Um die Biegesteifigkeit von hybriden Verstärkungen mit Stahl-Kontinuierfaser-Verbundstahlstangen (SFCB) und faserverstärkten Polymer (FRP) Stangen in Meeressandbeton (SSC) Balken zu untersuchen, wurden insgesamt 21 SSC Balken numerisch analysiert. Das Beton-Schaden-Plastizitätsmodell (CDPM) und das FRP-Brittle-Schadenmodell wurden übernommen, und das Haftung-Gleiten-Verhalten zwischen der Bewehrung und dem Beton wurde berücksichtigt. Parametrische Studien wurden durchgeführt, um die Auswirkungen der SSC-Stärke, des Querschnitts-Stahlverhältnisses des SFCB, der Streckgrenze des Kernstahlbalkens des SFCB, des elastischen Moduls des umwickelten FRP des SFCB und der ultimativen Zugfestigkeit des SFCB auf die Biegesteifigkeit der Balken zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Erhöhung der SSC-Stärke und des umwickelten FRP-Moduls die Tragfähigkeit und Steifigkeit erhöhte, aber die Duktilität reduzierte, wobei der Versagen von Betonbruch zu FRP-Stangenbruch wechselte. Ein höheres Querschnitts-Stahlverhältnis des SFCB verbesserte deutlich die Biegesteifigkeit und transformierte die Last-Deflexionskurve. Eine erhöhte Streckgrenze des Kernstahlbalkens hielt die Bruchlast und Deflexion konstant, während die Streck- und Ultimativlasten erhöht wurden. Bei SFCB-Brüchen erhöhte eine höhere ultimative Zugfestigkeit des umwickelten FRP die ultimative Last und Deflexion, jedoch nicht bei Betonbruch. Darüber hinaus wurden drei Versagensmodi definiert, basierend auf der angemessenen Annahme, wobei die vorgeschlagenen Tragfähigkeitsformeln gut mit den FE-Ergebnissen übereinstimmten.