مطالعه آزمایشگاهی تقویت دال‌های بتن‌آرمه دوطرفه با استفاده از ورق‌های فولادی پانچ شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد

2 گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی

چکیده

دال‌ها اعضای سازه‌ای هستند که وظیفه حمل و انتقال بار را بر عهده دارند. دال‌ها به دلایل گوناگون از جمله تغییر کاربری، خوردگی آرماتورها و تغییر در آیین‌نامه‌ها نیازمند تقویت هستند. باسابقه‌ترین روش تقویت دال‌های بتنی استفاده از ورق‌های تقویت فولادی است. مسأله اصلی در استفاده از ورق‌های فولادی، وزن زیاد آن‌ها به هنگام استفاده، نصب مشکل و عدم اطمینان از اتصال مناسب ورق تقویت به دال است. در این پژوهش ورق‌های فولادی سوراخ شده به عنوان عامل تقویت‌کننده دال مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. این نوع از ورق‌ها در کنار وزن کمتر امکان اتصال آسان‌تر و مطمئن‌تری را فراهم می‌نمایند. به منظور انجام آزمایش‌ها، 9 دال بتن مسلح دوطرفه با ابعاد 1200 و ضخامت 80 میلی‌متر زیر اثر بار نیمه‌متمرکز مورد مطالعه قرارگرفته‌اند. تأثیر ضخامت ورق، چیدمان سوراخ‌ها، مساحت سوراخ‌ها و روش اتصال ورق پانچ‌ شده بر عملکرد سیستم تقویت از طریق مطالعه نمودار بار-تغییرمکان، انرژی شکست و شکل‌پذیری مورد بحث قرار گرفته است. نتایج آشکار ساخته‌اند که ورق‌های سوراخ‌دار ظرفیت باربری، جذب‌انرژی و شکل‌پذیری دال‌های دوطرفه را به ترتیب تا 62%، 253% و 220% افزایش می‌دهند. مقایسه الگوی شکست نمونه‌های تقویت شده نشان داده است که فاصله سوراخ‌ها از گوشه ورق و مساحت قسمت مرکزی ورق در انتخاب چیدمان مناسب سوراخ‌ها حائز اهمیت است. همچنین بر اساس نتایج به دست ‌آمده تقویت با بهره‌گیری از چسب سبب افزایش ظرفیت باربری و سختی اولیه شده و حالت شکست آن جداشدگی ورق اتصال است؛ درحالی‌که تقویت با استفاده از پیچ می‌تواند شکل‌پذیری و جذب انرژی دال را بهبود داده و حالت شکست آن بیرون کشیده شدن پیچ است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Flexural Strengthening of Two-way Reinforced Concrete Slabs Using Punched Steel Plates

نویسندگان [English]

  • saeed sahranavard 1
  • hasan hajikazemi 2
1 civil engineering department, faculty of engineering, ferdowsi unversity, mashhad
2 department of civil engineering, faculty of engineering, ferdowsi university of Mashhad
چکیده [English]

RC slabs are the structural members responsible for carrying and transferring loads. RC slabs need to be strengthened as a result of different reasons such as changing of function and corrosion of steel bars. The most widely utilized approach in strengthening these slabs has been the usage of steel plates. However, the concerns in using these plates consist of their immense weight as well as their unreliability in being properly connected to the concrete slabs. This study focuses on using punched steel plates as a strengthening factor for concrete slabs since they have reduced weight and allow an easier and more reliable connection. For the experiment, two-way RC slabs with the dimensions of 120 cm and the thickness of 8 cm are strengthened through punched steel plates and are placed under a semi-concentrated loading effect. The effect of plates’ thickness, the arrangement and the area of the punched holes, and the connection type in the performance of the strengthening system are studied through load-displacement graphs and are analyzed in dissipated energy and ductility. The results showed that the punched strengthening plates increase loading capacity, energy absorption, and the ductility of the two-way slabs up to 62%, 253%, and 220%, respectively. Also, it was shown that the arrangement of the holes and the connection type of the strengthening plates have a significant effect on the performance of the strengthening system. Failure state control in experimental models showed that the failure mode in using epoxy resin is the debonding of the steel plate, while the failure mode in using expansive bolt is pulled out of the bolt.

کلیدواژه‌ها [English]

  • two-way slabs
  • strengthening RC slabs
  • punched steel Plate
  • Ductility
  • Failure mode
  • energy dissipation
[1] D. Banu, N. Taranu, Traditional Solutions For Strengthening Reinforced Concrete Slabs, The Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, 3 (2010).
[2] D.A.V. Gemert, Repair and Strengthening of Reinforced Concrete Plates by Epoxy-Bonded Steel Plates, (1990) 509-516.
[3] A.N. Yelgin, H. Kasap, M.Z. Ozyurt, Strengthening of reinforced concrete slabs by thin steel plates glued with epoxy, Sakarya University journal of science SAUJS, 3 (1999) 25-34.
[4] S. Huovinen, Action of Glued Steel Plates In Strengthening of Structures, Rakenteiden Mekaniikka, 29 (1996) 69-74.
[5] L.S. Rasheed, T.K. Al-Azawi, Experimental Analysis Of Reinforced Concrete Slabs Strengthened With Steel Plates, The Iraqi Journal For Mechanical And Material Engineering, 13 (2013).
[6] A. Charif, Structural Behaviour of Reinforced Concrete Beams Strengthened by Epdxy Bonded Steel Plates, University of Sheffield, 1983.
[7] U.A. Ebead, H. Marzouk, Strengthening of two-way slabs using steel plates, Aci Structural Journal, 99 (2002) 435-444.
[8] A. Gomes, J. Appleton, Strengthening design of concrete beams by addition of steel plates, Technical University of Lisbon, Lisbon, Portugal, 1997.
[9] N.K. Subedi, Member, ASCE, P.S. Baglin, External Plate Reinforcement for Concrete Beams, Journal of Structural Engineering, 124 (1998) 1490-1495.
[10] A.M. Olajumoke, M. Dundu, Methods for flexural strengthening of reinforced concrete elements using steel plates, Construction Materials and Structures, (2014) 1080-1085.
[11] T.M. Roberts, H. Haji-kazemi, Theoretical study of the behavior of reinforced concrete beams strengthened by externally bonded steel plate, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, (1989) 39-55.
[12] I.M. Metwally, Three-dimensional finite element analysis of reinforced concrete slabs strengthened with epoxy-bonded steel plates, Advances in Concrete Construction, 2(2) (2014) 91-108.
[13] Ctech-LLC, ERA 420, in, 2019.
[14] International, W. Conshohocken, PA, ASTM C39 / C39M-18, Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens, in, 2018.