تقويت پيچشي اعضاي بتن آرمه با كامپوزيت FRP به روش شيار زني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

سازه‌هاي بتن آرمه ممكن است به دلايل متعددي نياز به مقاوم سازي داشته باشند. با توجه به مزاياي كامپوزيت‌هاي FRP، يكي از روش‌هاي رايج مقاوم سازي اعضاي بتن آرمه مقاوم سازي با FRP است. يكي از موانع اصلي بهره برداري از بخش قابل توجهي از ظرفيت كامپوزيت‌هاي FRP در سيستم‌هاي مقاوم سازي، جدا شدگي زود هنگام FRP از سطح بتن است. به همين دليل ارائه‌ي روش‌هاي موثر براي جلوگيري از جدا شدگي زود هنگام FRP از سطح بتن، هم‌چون روش‌ شيار زني، ضروري است. اين تحقيق شامل مجموعه اي از مطالعات آزمايشگاهي و تحليلي بر روي رفتار مقاطع بتن آرمه‌ي مقاوم سازي شده با FRP تحت پيچش است. در بخش آزمايشگاهي، نمونه‌هاي تير بتن آرمه‌ي بال‌دار با ابعاد بال و جان 300×100 و 150×250 ميلي متر (عرض×ارتفاع) و طول 1500 ميلي متر ساخته شده و در دو گروه با استفاده از كامپوزيت FRP تقويت شدند. در نمونه‌هاي گروه اول تاثير روش‌ آماده سازي سطح (روش‌هاي EBR و EBROG) و هم‌چنين تاثير نصب مهارهاي بادبزني FRP به عنوان جزئي از سيستم‌هاي مقاوم سازي بررسي شده است. در نمونه‌هاي گروه دوم تاثير روش‌ آماده سازي سطح (روش‌هاي EBR و EBROG) و نصب مهارهاي بادبزني FRP در سيستم‌هاي مقاوم سازي با عملكرد پيوستگي-بحراني و نسبت عرض به فاصله‌ي محور تا محور نوارهاي عرضي FRP بررسي شده است. به منظور تحليل ميدان‌هاي جابه‌جايي و كرنش نمونه‌ها نيز، از روش هم‌بستگي و رديابي تصوير ديجيتال (DIC) استفاده شد. مود شكست و نمودار پيچش-زاويه پيچش در نمونه‌هاي تقويت شده نيز مقايسه شده است. در بخش تحليلي اين تحقيق، دو مدل تحليلي RA-STMT-FRP و CA-STM-FRP به ترتيب براي تحليل رفتار مقاطع بتن آرمه‌ي مقاوم سازي شده تحت پيچش خالص و تحت تركيب تلاش‌هاي داخلي شامل پيچش آماده شد. مدل طراحي STMT-FRP نيز براي مقاوم سازي اعضاي بتن آرمه‌ي تحت پيچش با FRP، با قابليت تعيين دقيق مود شكست مقطع ارائه شد. نتايج به دست آمده از آزمايش بر روي نمونه‌هاي تير بتن آرمه نشان داد كه با تغيير روش نصب FRP از EBR به EBROG در سيستم‌هاي مقاوم سازي با عملكرد تماس-بحراني، اتصال FRP به بتن قوي‌تر شده و تنش‌ها به لايه‌هاي عميق‌تر بتن منتقل مي‌شوند. مود شكست مقطع نيز از جدا شدگي زود هنگام FRP به پارگي FRP طولي تغيير كرده و لنگر پيچشي ترك خوردگي و ظرفيت پيچشي مقطع به ترتيب، 26 و 25 درصد افزايش يافت. نتايج به دست آمده از آزمايش بر روي نمونه‌هاي گروه اول حاكي از اين بود كه نصب هم‌زمان نوارهاي عرضي FRP به روش EBROG و مهارهاي بادبزني FRP لنگر پيچشي نظير ترك خوردگي، ظرفيت پيچشي و قابليت تغيير شكل پذيري مقطع را به طور قابل توجهي افزايش مي‌دهد. نتايج آزمايش بر روي نمونه‌هاي گروه دوم نيز نشان داد كه با نصب مهارهاي بادبزني FRP در بال مقطع، لنگر پيچشي نظير ترك خوردگي و ظرفيت پيچشي مقطع به ترتيب، 39 و 40 درصد نسبت به نمونه‌ي شاهد افزايش مي‌يابد. در الگوهاي تقويت با عملكرد تماس-بحراني نيز، نصب مهارهاي بادبزني FRP عملكرد سيستم را به حالت پيوستگي-بحراني تغيير داده و لنگر نظير ترك خوردگي و ظرفيت پيچشي مقطع نسبت به نمونه‌ي شاهد به ترتيب، 63 و 43 درصد افزايش يافت. در نمونه‌هاي تقويت شده با الگوهاي تقويت دورپيچ كامل نيز، نصب مهارهاي بادبزني FRP قابليت تغيير شكل پذيري سيستم‌ را به طور قابل توجهي افزايش داده است. به منظور ارزيابي صحت عملكرد مدل‌هاي تحليلي، مجموعه‌اي از نمونه‌هاي آزمايشگاهي از مطالعات گذشته، جمع آوري و سپس نتايج تحليلي و آزمايشگاهي مربوط به اين نمونه‌ها مقايسه شد. مقايسه‌ي منحني پيچش-زاويه‌ي پيچش حاصل از مدل تحليلي CA-STM-FRP با نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه نسبت ظرفيت پيچشي محاسبه شده توسط اين مدل تحليلي به ظرفيت پيچشي گزارش شده توسط مطالعات آزمايشگاهي به طور متوسط براي 13 نمونه 81/0 بوده و انحراف معيار آن 6% است. مقايسه‌ي منحني پيچش-زاويه‌ي پيچش در مدل تحليلي RA-STMT-FRP نيز با نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه نسبت ظرفيت پيچشي محاسبه شده توسط اين مدل تحليلي به ظرفيت پيچشي گزارش شده توسط مطالعات آزمايشگاهي به طور متوسط براي 32 نمونه برابر با 02/1 است و داراي انحراف معيار 8% است كه حاكي از دقت مناسب اين دو مدل تحليلي است.

223887

مهندسي عمران-سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان