رفتار تیرهای بتن آرمه تقویت شده با ورق‌های CFRP در مقاطع با فولاد کم و زیاد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دگروه عمران دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 گروه عمران دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

تسلیح خارجی (EBR ) روشی مرسوم برای تقویت خمشی تیرهای بتنی با ورق‌های FRPمی‌باشد. در این تحقیق تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح با استفاده از ورق‌های CFRPمورد بررسی قرار می‌گیرد. 8نمونه تیر آزمایشگاهی به ابعاد مقطع 250×300میلی متر و طول 2200میلی متر با درصدهای مختلف فولاد کششی (مقطع با فولادکم و زیاد) به روش EBR تقویت شد و به صورت دو سر ساده و تحت خمش چهار نقطه‌ای مورد آزمایش قرار گرفت. 4نمونه از آنها با مقاومت معمولی 25مگاپاسکال و 4نمونه‌ی دیگر با مقاومت بالای حدود 55مگاپاسکال ساخته شدند. برای تقویت تیرها، از دو لایه ورق CFRPبه عرض 160میلیمتر و طول 1700میلی متر استفاده شد و عوامل متعددی نظیر نحوه آرایش میلگردهای کششی، میزان فولاد کششی تیر و مقاومت بتن مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس پژوهش انجام شده، در صورت یکسان بودن مساحت کل آرماتورهای کششی، ریزتر شدن آرایش آرماتورها همراه با افزایش تعداد آن، در مقاطع با درصد فولاد کششی کم، باعث افزایش ظرفیت باربری و تغییر مکان وسط دهانه در لحظه‌ی جداشدگی ورق FRPو برای مقاطع با درصد فولاد کششی زیاد، باعث کاهش آن می‌گردد. همچنین در مقاطع با فولاد کم، استفاده از میلگردهای کم قطر در ناحیهی کششی تیر باعث توزیع یکنواخت تر ترک در طول تیر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Flexural Behavior of RC Beams Strengthened by CFRP Sheets in the Beams with low and high Reinforcement Ratios

نویسندگان [English]

  • J. Sabzi 1
  • M.R. Esfahani 2
1 Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Externally Bonded Reinforcement (EBR) is known as a conventional method for flexural strengthening of concrete beams with Fiber Reinforced Polymer (FRP) composites. The present study has been conducted to investigate the flexural behavior of RC beams strengthened by CFRP sheets. Eight beam specimens strengthened by EBR method having the cross sectional dimensions of 250*300 mm and length of 2200 mm with two different reinforcement ratios (low and high) were evaluated under four point bending test. The compressive strength of four specimens was 25 MPa and other four specimens were made using high strength concrete with the compressive strength of 55 MPa. Additionally, the tensile reinforcement arrangement varied in different specimens with two bar sizes. In order to strengthen the specimens, two CFRP layers with dimensions of 160*1700 were used. Based on the results of the present study, in the case of low reinforcement ratio while maintaining the total reinforcement ratio constant, by decreasing the bar size and increasing the number of bars, the load carrying capacity of the specimen increases. In contrast, in the case of high reinforcement ratio, this results in the decrease of load carrying capacity. Finally, utilizing the smaller bar size in the tensile region of the specimens with low reinforcement ratio results in a more uniform distribution of cracks in the beam.

کلیدواژه‌ها [English]

  • RC Beams؛ Flexural Strengthening؛ EBR
  • Debonding؛ CFRP

مراجع

[1] ACI 440.2R-08, Guide for the Design and Construction of Externally Bonded Frp Systems for Strengthening Concrete Structures, Reported by ACI Committee 440, (2008).
[2] L. Van Den Einde, L. Zhao, F. Seible, b. materials, Use of FRP composites in civil structural applications, 17(6-7) (2003) 389-403.
[3] M.J. Chajes, W.W. Finch, T.A. Thomson, Bond and force transfer of composite-material plates bonded to concrete, 93(2) (1996) 209-217.
[4] D.J. Oehlers, manufacturing, Development of design rules for retrofitting by adhesive bonding or bolting either FRP or steel plates to RC beams or slabs in bridges and buildings, 32(9) (2001) 1345-1355.
[5] C.A. Ross, D.M. Jerome, J.W. Tedesco, M.L.J.S.J. Hughes, Strengthening of reinforced concrete beams with externally bonded composite laminates, 96(2) (1999) 212-220.
[6] Y.S. Shin, C. Lee, Flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened with carbon fiber-reinforced polymer laminates at different levels of sustaining load, 100(2) (2003) 231-239.
[7] H.S. Oh, J. Sim, Interface debonding failure in beams strengthened with externally bonded GFRP, 11(1) (2004) 25-42.
[8] D. Duthinh, M. Starnes, Strength and ductility of concrete beams reinforced with carbon fiber-reinforced polymer plates and steel, 8(1) (2004) 59-69.
[9] Y.T. Obaidat, Retrofitting of reinforced concrete beams using composite laminates, Ph.D. Thesis, Jordan University of Science and Technology, (2007).
[10] Y.T. Obaidat, S. Heyden, O. Dahlblom, The effect of CFRP and CFRP/concrete interface models when modelling retrofitted RC beams with FEM, 92(6) (2010) 1391-1398.
[11] M.R. Esfahani, M.R. Kianoush, A.R. Tajari, Flexural behaviour of reinforced concrete beams strengthened by CFRP sheets, 29(10) (2007) 2428-2444.
[12] ACI 440.2R-02, Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures, Reported by ACI Committee 440, (2002).
[13] ISIS Canada, Strengthening Reinforced Concrete Structures with Externally-Bonded Fibre Reinforced Polymers, ISIS Canada, (2001).
[14] F. Ceroni, M. Pecce, S. Matthys, L. Taerwe, Debonding strength and anchorage devices for reinforced concrete elements strengthened with FRP sheets, 39(3) (2008) 429-441.
[15] M.Z. Jumaat, A.A. Shukri, M. Obaydullah, M.N. Huda, M.A. Hosen, N. Hoque, Strengthening of RC beams using externally bonded reinforcement combined with near-surface mounted technique, 8(7) (2016) 261.
[16] R. Kotynia, S. Cholostiakow, New proposal for flexural strengthening of reinforced concrete beams using CFRP T-shaped profiles, 7(11) (2015) 2461-2477.
[17] T.H. Almusallam, H.M. Elsanadedy, Y.A. Al-Salloum, Effect of Longitudinal Steel Ratio on Behavior of RC Beams Strengthened with FRP Composites: Experimental and FE Study, 19(1) (2014) 04014028.
[18] J.F. Bonacci, Strength, failure mode and deformability of concrete beams strengthened externally with advanced composites, in: Proceedings Of The 2nd International Conference On Advanced Composite Materials In Bridges And Structures, Acmbs-Ii, Montreal (1996).
[19] W.F. Chen, A.F. Saleeb, Constitutive equations for engineering materials, Vol. 1: Elasticity and modeling, in, Wiley, New York, (1982).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 50، شماره 5
آذر و دی 1397
صفحه 907-918

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار