تقویت برشی تیرهای بتن آرمه با پانل های پیش ساخته بتن فوق توانمند الیافی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این پژوهش کاربرد استفاده از پانل‌های پیش ساخته بتن فوق توانمند الیافی یا UHPFRC در تقویت برشی تیرهای بتن مسلح به صورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی و ارزیابی قرارر گرفته است. تعداد 8 نمونه تیر مسلح شده بتن معمولی به ابعاد (cm 150×20×10) با دو ظرفیت خمشی مختلف و کمبود ظرفیت برشی ساخته شده‌اند. 4 عدد از این نمونه ها به عنوان نمونه‌های کنترلی و 4 عدد دیگر به عنوان نمونه‌های تقویت شده با پانل‌های پیش ساخته UHPFRC به ابعاد (cm 126×15×3) تحت آزمایش بارگذاری سه نقطه‌ای قرار گرفته‌اند. نتایج بدست آمده از آزمایش نشان می‌دهند که پانل‌های پیش ساخته UHPFRC در تقویت برشی تیرهای بتن مسلح دارای عملکرد خوبی می‌باشند. در همین راستا، مدل‌سازی سه بعدی برای بررسی رفتار تیرهای بتن‌آرمه تقویت شده با پانل‌های پیش ساخته UHPFRC توسط نرم‌افزار المان محدود ABAQUS انجام شده است. بدین منظور، مدل‌ عددی برای تعریف رفتار خمشی بتن UHPFRC و اتصال پانل‌های UHPFRC به سطح تیرها ارائه شده است. مدل سازی عددی نیز نشانگر عملکرد خوب این پانل‌ها در تقویت برشی تیرهای بتن مسلح می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Shear Strengthening of RC Beams by Prefabricated UHPFRC Panels

نویسندگان [English]

  • Kian Aghani 1
  • Hassan Afshin 2
1 Ph.D. Student of Civil Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
2 Associate Professor, Civil Engineering Department, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In this study, applicability of ultra-high performance fiber-reinforced concrete panels in shear strengthening of RC beams was investigated experimentally and numerically. In total, eight RC beams (dimensions 10×20×150 cm) with two different bending capacity and lack of shear strength were produced. Of these, four were control beams and four were strengthened with prefabricated UHPFRC panels (dimensions 3×15×126 cm) and were tested in 3-points bending. The results show that this method can be well used for strengthening of RC beams. In this regard, a 3D model using ABAQUS FEM software was used to investigate the strengthening method. For this purpose, numerical models were developed to define flexural behavior of UHPFRC and coupling between NC and UHPFRC. FEM analysis approved the efficiency of the method also.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reinforced Concrete Structures
  • UHPFRC
  • strengthening
  • Prefabricated Panel

1. آغنی، کیان،"بررسی آزمایشگاهی و عددی مقاوم سازی برشی تیرهای بتن مسلح با صفحات پیش ساخته RPC"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی سهند، دی ماه 1394

2. Tayeh B, Abu Bakar B, Megat Johari M and Voo Y, “Mechanical and permeability properties of the interface between normal concrete substrate and ultra-high performance fiber concrete overlay.” Journal of Construction and Building Materials, 2012, 36: 538–548.

3. Iskhakov I, Ribakov Y, Holschemacher K and Mueller T, “High performance repairing of reinforced concrete structures.” Journal of Materials and Design, 2013, 44: 216–222.

4. Martinola G, Meda A, Plizzari GA, Rinaldi Z, “Strengthening and Repair of RC beams with Fiber Reinforced Concrete” , Cement and Concrete Composites, 2010

5. Jian Wang, Hidenori Morikawa, Tetsuo Kawaguchi, “Shear strengthening of RC beams using Ultra-High-Strength-Fiber-Reinforced Concrete”, Magazine of Concrete Research, ICE publishing , 2015

6. Sikadur 330® , “ Construction Manual – Sikadur 330 2-part Epoxy Impregnation Resin”, Sika Gulf B.S.C ©

7. SIMULIA ABAQUS, “ABAQUS Analysis 6.12 Userʹs Manual”, ABAQUS Inc.

8. Hsu, L.S., & Hsu, “Complete stress-strain behavior of high-strength concrete under compression.” Magazine of Concrete Research, 1994, 46(169), 301-312.

9. Graybeal B, “Compressive behavior of Ultra-High-Performance-Fiber-Reinforced Concrete” , ACI Materials Journal, Technical paper, April 2007, Title no. 107-M17

10. K. Wille, S.EL-Tawil, A.E. Naaman, “Properties of Strain Hardening Ultra High Performance Fiber reinforced Concrete under Direct Tensile Loading”, Journal of Cement & Concrete Composite, 2014, 68, 53-66

11. JSCE, “ Recommendation for Design and Construction of High Performance Fiber Reinforced Cement Composites with multiple fine cracks”, Concrete Engineering Series 82, March 2008

12. Yasmeen taleb O, Susanne H, Ola D, “The effect of CFRP and CFRP/concrete interface models when modelling retrofitted RC beams with FEM.” Journal of Composite structures, 2010, 92, 1391-1398