رفتار اتصال كامپوزيت FRP پيش تنيده به بتن با استفاده از روش EBROG

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير استفاده از الياف FRP به دليل ويژگي‌هاي منحصر به فرد آن به عنوان روشي موثر در تقويت اعضاي بتن آرمه معرفي شده است. به دليل گسيختگي ناشي از جدا شدگي زود رس ورق FRP از سطح بتن، نمي‌توان از تمامي ظرفيت مصالح FRP استفاده نمود. بنابراين محققين همواره در تلاشند تا با راه‌كارهاي عملي و موثر جدا شدگي ورق FRP از سطح بتن را به تعويق بياندازند. با پيش تنيده كردن FRP براي تقويت اعضاي بتني مي‌توان به صورت مؤثرتر از ظرفيت FRP استفاده نمود. هم‌چنين استفاده از كامپوزيت پيش تنيده‌ي FRP موجب كاهش عرض ترك‌ها، كاهش خيز، به تعويق افتادن بار ترك خوردگي، افزايش ظرفيت و كاهش كرنش در آرماتورهاي طولي مي‌گردد. بنابراين بررسي رفتار اتصال كامپوزيت پيش تنيده به بتن اهميت بسيار دارد. در تحقيق حاضر، رفتار اتصال كامپوزيت پيش تنيده‌ي FRP به سطح بتن بررسي شد. به اين منظور ابتدا 8 نمونه‌ي بتني منشوري در ابعاد 350×150×150 ميلي متر و 9 نمونه‌ي استوانه‌اي شكل با ارتفاع 200 ميلي متر و قطر 100 ميلي متر ساخته شد. نمونه‌ها در دو گروه طبقه بندي شدند؛ گروه اول، با استفاده از روش نصب خارجي (EBR) آماده سازي شد. در اين گروه، دو نمونه بدون پيش تنيدگي به عنوان نمونه‌هاي شاهد با استفاده از ورق FRP تقويت شدند. هم‌چنين سطوح پيش تنيدگي 20 و 30 درصد كرنش نهايي ورق FRP در اين گروه مورد بررسي قرار گرفت. در گروه دوم از روش EBROG براي آماده سازي سطحي نمونه‌ها استفاده گرديد. در اين گروه از دو نوع گروه شيار 20@10 ميلي متر و 15@5 ميلي متر استفاده شد. علاوه بر اين تاثير استفاده از سطوح پيش تنيدگي 20 و 30 درصد در هر دو گروه شيار مورد بررسي قرار گرفت. در اين تحقيق به منظور بررسي رفتار اتصال كامپوزيت غير پيش تنيده‌ي FRP به بتن از آزمايش برش مستقيم و براي بررسي رفتار اتصال كامپوزيت پيش تنيده‌ي FRP به بتن از آزمايش پيش تنيدگي- برش مستقيم استفاده گرديد. هم‌چنين از روش پردازش تصوير دو بعدي (PIV) جهت تحليل نتايج استفاده شد. با مقايسه‌ي نظير به نظير نمونه‌هاي گروه اول و دوم، مشاهده شد كه در تمامي سطوح پيش تنيدگي، نمونه‌هاي آماده سازي شده با روش شيار نسبت به نمونه‌هاي آماده سازي شده به روش نصب خارجي از عملكرد بهتري برخوردار بود. هم‌چنين روش‌هاي شيار زني با انتقال تنش به اعماق لايه‌هاي بتن، توانست بستر مناسب براي پيش تنيده كردن سطح اتصال به ميزان 30 درصد را فراهم سازد. اين در حالي بود كه اتصال آماده سازي شده به روش EBR قادر نبود نيروي حاصل از 30 درصد پيش تنيدگي را به سطح بتن منتقل كند. بر اين اساس، هنگام آزاد سازي نيروي پيش تنيدگي، در ابتدا و انتهاي اتصال، گسيختگي موضعي مشاهده شد. بنابراين در جريان آزمايش برش مستقيم اين نمونه‌ها، سطح اتصال نتوانست نيروي قابل انتظار را تحمل كند و در نيرويي برابر با ظرفيت باربري نمونه‌هاي 20 درصد پيش تنيده، گسيخته شد. با توجه به نتايج در تمامي نمونه‌هاي تقويت شده‌ي گروه دوم، گروه شيار 15@5 ميلي متر نسبت به گروه شيار 20@10 ميلي متر داراي عملكرد بهتري بود. بنابراين گروه شيار 15@5 ميلي متر به عنوان گروه شيار بهتر براي استفاده‌ي هم زمان از روش‌هاي شيار زني و پيش تنيدگي، معرفي گرديد. علاوه بر اين، استفاده از گروه شيار 15@5 ميلي متر منجر به كاهش مصرف رزين اپوكسي نسبت به گروه شيار 20@10 شد؛ كه هم از نظر عمليات اجرايي و هم از نظر اقتصادي بسيار بهينه‌ بود. مود گسيختگي در تمامي نمونه‌ها جدا شدگي ورق FRP از سطح بتن مشاهده شد. عمق گسيختگي نمونه‌هاي مختلف با هم تفاوت داشت؛ به طوري كه بيش‌ترين عمق گسيختگي مربوط به نمونه‌هاي با گروه شيار 15@5 ميلي متر و سطح پيش تنيدگي 30 درصد بود. به طور كلي استفاده‌ي هم‌‌زمان از ورق FRP پيش تنيده و روش‌هاي شيار زني به منظور تقويت نمونه‌هاي بتني، منجر به عملكرد فوق العاده‌اي نسبت به نمونه‌ي تقويت شده با ورق FRP غير پيش تنيده همراه با اتصال خارجي (EBR) به سطح بتن گرديد.

211707

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمد رضا افتخار، ابوالفضل اسلامي

داود مستوفي نژاد، عليرضا سلجوقيان