بررسی مشارکت آرماتورهای طولی FRP در ستون‌های بتن مسلح

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

ستون‏‏‏های بتنی در گذشته تنها به وسیله آرماتورهای فولادی مسلح می‏‏‏شدند. امروزه و با معرفی آرماتورهای FRP، این آرماتورها به عنوان جایگزین مناسبی برای آرماتورهای فولادی، به خصوص در محیط‏‏‏های خورنده نظیر محیط‏‏‏های دریایی در اعضاء بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما هم‌چنان استفاده از این نوع آرماتورها در ستون‌های سازه‌های بتنی با عدم قطعیت‌هایی روبرو است به طوری که آیین‏نامه‌های معتبر دنیا از اثر این نوع آرماتور در فشار صرف‌نظر کرده یا به طور کل استفاده از آن را مجاز نمی دانند. با توجه به الاستیک بودن رفتار آرماتورهای FRP و بالاتر بودن کرنش نهایی آن‌ها در مقایسه با کرنش نهایی بتن، عموما این آرماتورها در ستون‌های بتنی و تحت اثر فشار به مقاومت نهایی خود نمی‌رسند و مشارکت پایینی دارند. در این تحقیق با استفاده از روابط ریاضی و مطالعه پارامتریک و همچنین نرم افزار اجزاء محدودی، میزان مشارکت آرماتورهای FRP بررسی شده است و نشان داده شده است که صرف نظر کردن از آرماتورهای FRP در برخی موارد می‌تواند به نتایج بسیار محافظه کارانه‌ای در رابطه با ظرفیت فشاری ستون بیانجامد. نوع آرماتورهای FRP و درصد آرماتورهای طولی بیشترین تاثیر را در میزان مشارکت این آرماتورها در مقاومت فشاری ستون دارند به طوری که این افزایش تا حدود یک چهارم ظرفیت فشاری ستون را می‌تواند تشکیل بدهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An Investigation on the Contribution of FRP Longitudinal Rebar In RC Columns

نویسندگان [English]

  • Amir Reza Tabkhi Wayghan 1
  • Masood Mofid 2
1 M.Sc. Graduate, Civil Engineering Department, Sharif University of Technology
2 Professor, Civil Engineering Department, Sharif University of Technology
چکیده [English]

Concrete columns were previously only reinforced with steel reinforcements. Nowadays, with the introduction of FRP rebar, these reinforcements are used in concrete elements as a proper replacement for steel reinforcements, especially in corrosive environments such as marine environments. But the use of this type of reinforcement in columns of concrete structures faces uncertainties, so that the various international codes do not take into account the effect of this type of rebar, or they do not allow them. Due to the elastic behavior of FRP reinforcements and their high ultimate strain as compared to the ultimate strain of concrete, these rebar are generally not contributed to concrete in concrete columns. In this study, using mathematical equations and parametric study as well as finite element software, the contribution of FRP reinforcements has been investigated and it has been shown that neglecting FRP reinforcement in some cases can lead to very conservative results in terms of capacity. The type of FRP reinforcement and the percentage of longitudinal reinforcement have the greatest impact on the contribution of these reinforcement to the compressive strength of the column so that this increase can form up to one quarter of the compressive capacity of the column.

کلیدواژه‌ها [English]

  • FRP Rebar
  • Rectangular concrete column
  • FRP rebar contribution
[1]

ACI Committee 440, "Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars," ACI Committee Reports, 2006.

[2]

federation internationale du beton (fib), "FRP Reinforcement in RC Structures," fib, Luasanne, 2007.

[3]

ACI Committee 440, "Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars," ACI Committee Reports, 2015.

[4]

Japan Concrete Institute, "Recommendation for Design and Construction of Concrete Structures Using Continuous Fiber Reinforcing Materials," Concrete Engineering Series No. 23, Tokyo, 1997.

[5]

L. P. Ye, P. Feng, K. Zhang, L. Lin, Q. R. Yue and T. Yang, "FRP in Civil Engineering in China: Research and Applications," in Proceedings of the Sixth International Symposium on FRP Reinforcement for Concrete Structures (FRPRCS-6), Singapore, 2003.

[6]

U. Meier, "Carbon Fiber Reinforced Polymers: Modern Materials in Bridge Engineering," Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering, vol. 2, no. 1, pp. 7-12, 1992.

[7]

L. Taerwe, "FRP Activities in Europe: Survey of Research and Applications," in Proceedings of the Third International Symposium on Non-Metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures (FRPRCS-3), Tokyo, 1997.

[8]

ACI Committee 440, "ACI 440.R - Report on Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Reinforcement for Concrete Structures," ACI Committee Reports, 2007.

[9]

W. P. Wu, "Thermomechanical Properties of Fiber Reinforced Plastic (FRP) Bars," West Virginia University, Morgantown, 1990.

[10]

P. K. Mallick, "Fiber Reinforced Composites, Materials, Manufacturing, and Design,," Marcell Dekker, Inc, New York, 1988.

[11]

M. R. Ehsani, Glass-Fiber Reinforcing Bars, London: Alternative Materials for the Reinforcement and Prestressing, 1993.

[12]

S. Alsayed, Y. Al-Salloum, T. Almusallam and M. Amjad, "Concrete Columns Reinforced by Glass Fiber Reinforced Polymer Rods," ACI Structural Journal, pp. 103-112, 1999.

[13]

A. Mirmiran, W. Yuan and X. Chen, "Design for Slenderness in Concrete Columns Internally Reinforced with Fiber-Reinforced Polymer Bars," ACI Structural Journal, vol. 1, no. 98, pp. 116-125, 2001.

[14]

A. De Luca, "Behavior of Full-Scale Reinforced Concrete Members with External Confinement or Internal Composite Reinforcement under Pure Axial Load," University of Miami, Florida, 2009.

[15]

H. Tobbi, A. Faraghly and B. Benmokrane, "Concrete Columns Reinforced Longitudinally and Transversally with Glass Fiber-Reinforced Polymer Bars," ACI Structural Journal, vol. 4, no. 109, pp. 551-558, 2012.

[16]

M. Afifi, "Behavior of Circular Concrete Columns Reinforced With FRP Bars And Stirrups," Universite de Sherbrooke - Département de génie civil, Québec, 2013.

[17]

M. Aliasghar-Mamaghani and A. Khaloo, "Seismic behavior of concrete moment frame reinforced with GFRP bars" Composites Part B: Engineering, vol. 163, pp. 324-338, 2019.