ارائه روشی جهت محاسبه مقاومت و خیز اعضاء خمشی بتن مسلح مقاوم شده با الیاف پلیمری (FRP)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار،دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه ولی‌عصر رفسنجان

2 عضو هیئت علمی گروه مهندسی عمران دانشگاه ولی عصر رفسنجان، رفسنجان، ایران

چکیده

یک روش موثر جهت مقاوم‌کردن و بازسازی تیرهای بتن مسلح در برابر خمش استفاده از ورقه‌های پلیمری بر روی سطح تیر می‌باشد. مزایای زیاد استفاده از این گونه ورق‌ها جهت مقاوم‌کردن سازه‌ها باعث گردیده که مطالعات مختلف و متعددی در این زمینه انجام شود. یکی از مزایای مقاوم‌کردن سازه‌های بتن مسلح با استفاده از الیاف پلیمری عدم افزایش چشمگیر وزن سازه می‌باشد، ضمنا" استفاده از الیاف مصنوعی برای مقاوم‌کردن سازه‌های بتنی به سادگی انجام می‌گیرد. جهت محاسبه خیز در این گونه تیرها مطالعات محدودی انجام گرفته است و در این مطالعات اکثرا" جهت برآورد خیز از روش اجزاء محدود استفاده شده است. در این تحقیق با استفاده از معادلات تعادل نیروها، سازگاری کرنش‌ها و فرضیات مناسب روشی جهت آنالیز تیرهای بتن مسلح مقاوم شده با الیاف پلیمری ارائه گردیده است. در این تحقیق با استفاده از فرمولبندی مرجع] 11[ ولی تغییر در روابط تنش-کرنش میلگرد و بتن ضرائب عددی متفاوت جهت محاسبه نیروی فشاری بتن و لنگر نیروی فشاری بتن حول محور خنثی استخراج شد. مقایسه نتایج حاصل از چند مثال عددی حل شده با روش ارائه شده و نتایج آزمایشگاهی نمایانگر دقت و کارایی قابل قبول آن می‌باشد. نتایج حاصل از فرمولبندی این تحقیق در حالت نهایی (لنگر و خیز نهایی) هماهنگی و انطباق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی نسبت به حالت تسلیم فولادهای کششی دارد و از آن جا که نتایج حالت نهایی بسیار مهم و مورد استفاده می باشند لذا نتایج این تحقیق می تواند به صورت محافظهکارانه جهت برآورد مقاومت و خیز اعضاء خمشی بتنی مقاوم شده با الیاف پلیمری مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A method to assess capacity and deflection of flexural reinforced concrete members retrofitted with FRP

نویسندگان [English]

  • Yasser Sharifi 1
  • ehsan khojastefar 2
1 Department of Civil Engineering Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Rafsanjan, Iran
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Iran
چکیده [English]

The rehabilitation of existing reinforced concrete structures and infrastructures becomes necessary due to ageing, corrosion of steel reinforcement, defects in construction/design, demand in the increased service loads, and damage in case of seismic events and improvement in the design guidelines. Fiber-reinforced polymers (FRP) have emerged as promising material for rehabilitation of existing reinforced concrete structures. The use of externally bonded Fiber Reinforced Polymer (FRP) sheets is an effective technique for strengthening and retrofitting of reinforced concrete beams especially under flexural loads. The use of FRP has been on the rise, mainly due to composite materials’ high strength and stiffness, non-corrosive nature and ease of installation. The purpose of retrofitting is to structurally treat the member with an aim to restore the structure to its original strength. Few investigations have performed to investigate the characteristics of retrofitted reinforced concrete flexural members. In the present study, a method for analyzing of the reinforced concrete beams retrofitted by FRP is proposed. The equilibrium equations and associated strain boundary conditions are used to determine the deflection and moment at each point along beam. As it is demonstrate in the numerical example, the proposed procedure can yield in efficient way, accurate result for FRP concrete beams.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reinforced concrete beams
  • Flexural member Retrofitting
  • Fiber polymer
  • FRP

 

[1] Roberts, T. M. (1989). Approximate analysis of shear and normal stress concentrations in the adhesive layer of plated RC beams. Structural Engineer, 67(12), 228-233.

[2] Roberts, T. M., Kazemi, H. (1989). A theoretical study of the behavior of reinforced concrete beams strengthened by externally bonded steel plates. Proceeding of the Institution of Civil Engineers, l(87), 39-59, 1989.

[3] Chaallal, O., Nollet, M. J., Perraton, D. (1998). Strengthening of reinforced concrete beams with externally bonded fiber-reinforced plastic-plates. Canadian Journal of Civil Engineering, 25, 692-704.

[4] Saadatmanesh, H., Malek, A. M. (1998). Design guidelines for flexural strengthening of RC beams with FRP Plates”, Journal of Composites for Construction. 2(4), 158-164.

[5] Khalifa, A., Gold, W. J., Nanni, A., Aziz, A. M. I. (1998). Contribution of externally bonded FRP to shear capacity of RC flexural members. Journal of Composites for Construction, 2(4), 195-202.

[6] Triantafillou, T. C., Antonopoulos, C. P. (2000). Design of concrete flexural members strengthened in shear of FRP”, Journal of Composites for Construction, 4(4), 198-205.

[7] Mukhopadhyayat, P., Swamy, N. (2000). Interface shear stress, a new design criterion for plate debonding”, Journal of Composites for Construction, 4(4), 198-205.

[8] ACI 318-05. (2005). Building code requirements for structural concrete and commentary. Detroit (Michigan, USA): American Concrete Institute (ACI.

[9] EI-Mihilmy, M., and Tedwsco, J. W. (2000). Deflection of reinforced concrete beams strengthened with fiber-reinforced polymer plates. ACI Structural Journal, 97(5), 679-688.

[10] Charkas, H., Rasheed, H., Melham, H. (2003). Rigorous procedure of fiber-reinforced polymer-srengthened reinforced concrete beams. ACI Structural Journal, 100(4), 529-539.

[11] Toutanji, H., Zhao, L., Zhang, Y. (2006). Flexural behavior of reinforced concrete beams externally strengthened with CFRP sheets bonded with an inorganic matrix. Engineering Structures, 28, 557-566.

[12] Newhook,J., Ghali A., Tadros, G. (2005). Concrete flexural members reinforced with fiber reinforced polymer:design for cracking and deformability, Canadian Journal of Civil Engineering, 29, 125-134.

[13] ACI Committee 440. (1996). State of the art report on fiber reinforced plastic reinforcement for concrete structures. Detroit (Michigan, USA): American Concrete Institute (ACI).

[14] Balaguru, P., Kurtz, S. (1997). Use of inorganic polymer-fiber composites for repair and rehabilitation of infrastructures. In: Proceeding of the international conference on repair and rehabilitation of reinforced concrete structures, ASCE Publication, Maracaibo, Venezuela, 155–168.

[15] Rahimi, H., Hutchinson, A. (2001). Concrete beams strengthened with externally bonded FRP plates. Journal of Composites for Construction, 1(5), 44-56.