تاثیر لایه HPFRCC روی پانل های پیش ساخته در رفتار خمشی تیرهای بتن مسلح

شربتدار, محمدکاظم; حقیقت, آزاده; قیاسی, احسان; حیدریان, نعمت الله

doi:10.30478/jcsm.2019.139847.1082

تاثیر لایه HPFRCC روی پانل های پیش ساخته در رفتار خمشی تیرهای بتن مسلح

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

² مدرس، گروه آموزشی عمران، دانشکده فنی و حرفه ای پسران، سمنان، ایران

³ کارشناس مهندسی اجرایی عمران، دانشکده فنی و حرفه ای سمنان

⁴ مدرس، گروه آموزشی عمران و معماری، دانشکده فنی و حرفه ای سمنان

10.30478/jcsm.2019.139847.1082

چکیده

در دهه های اخیر استفاده از کامپوزیت های سیمانی مسلح با الیاف توانمند(HPFRCC) در بهبود عملکرد سازه های بتن مسلح و مقاوم سازی اعضای آن ها گسترش زیادی یافته است. مصالح HPFRCC تحت بارگذاری کششی، رفتار سخت شوندگی کرنش از خود بروز داده و تا رسیدن به کرنش های نسبتا زیاد کشش وارده را تحمل می کند و در نتیجه باعث افزایش مقاومت کششی و جذب انرژی سازه می شود. در این مقاله، به بررسی تحلیلی رفتار تیر بتن آرمه دارای پانل های پیش ساخته HPFRCC پرداخته شده است. پس از صحت سنجی نمونه ها با نتایج آزمایشگاهی تجربی، تیرهای بتن مسلح و تیر بتن مسلح دارای یک لایه مصالح HPFRCC بصورت جایگزین بتن و نمونه هایی با پانل های پیش ساخته به ضخامت های 20 و 40 و 60 میلیمتر که به زیر تیر وصله شده اند توسط نرم افزار اجزای محدود ABAQUS مدلسازی و بررسی شده است. نتایج نشان داد که استفاده از پانل HPFRCC موجب افزایش شکل پذیری تیر، نسبت به تیر بتنی، به طور متوسط به میزان 36% و نسبت به تیر بتنی تقویت شده با HPFRCC به صورت لایه جایگزین، به میزان %15.55 شده است. میزان انرژی جذب شده تیر دارای پانل به صورت وصله نسبت به تیر دارای یک لایه تحتانی HPFRCC، %39 افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Impact of HPFRCC layer on precast panels in flexural behavior of reinforced concrete‎ beams

نویسندگان [English]

Mohammad Kazem Sharbatdar ¹
Azade Haghighat ²
Ehsan Ghiasi ³
Neamat Heydarian ⁴

¹ Associate Professor, Civil Engineering faculty, Semnan University, Semnan, Iran

² lecturer, Civil Department, Technical and Vocational University, Semnan, Iran

³ B.Sc., Executive Civil Engineering, Semnan Technical and Vocational University

⁴ lecturer, Semnan Technical and Vocational University

چکیده [English]

In recent decades, use of high-performance fiber-reinforced cementitious composite (HPFRCC) which has improved the performance of reinforced concrete structures and the seismic resistance and rehabilitation of their members, has been expanded. HPFRCC material under tensile loading shows strain-hardening behavior and tolerates exerted tension till it reaches to relatively high strain so that increases tensile strength and energy absorption of the structure. In this paper, the behavior of reinforced concrete beams with HPFRCC panels has been analysed. For this purpose, after verifying the samples with experimental results, reinforced concrete beams, reinforced concrete beam with a HPFRCC layer as an alternative to concrete, and samples of panels with thickness of 20, 40 and 60 mm that have been patched under the beam has been modeled by the Abaqus software and the impact of using HPFRCC material on the ductility and energy absorption of the beams has been investigated. The results showed that using of the HPFRCC panel has increased the ductility of the beam, compared to the concrete beam, by an average of 36% and compared to the concrete beam reinforced by HPFRCC as an alternative layer, by 15.55%. The amount of energy absorption of the beam which had patched panel has been increased by 39% in comparison with a beam which had a layer of HPFRCC material.

کلیدواژه‌ها [English]

Tensile strength
Strain-hardening
HPFRCC
Ductility
Energy absorption

مراجع

[1] Naaman A. E, and Reinhardt H. W. (2003). Setting the Stage: Toward performance based classification of FRC composites in high performance fiber reinforced cement composites (HPFRCC4), Proceeding of the Fourth International RILEM Workshop, pp. 1-4.

[2] Mishra D, and Li V. C. (1995). Performance of ductile plastic hinge designed with ECC. UMCEE Rep. No. 9506, University of Michigan.

[3] Parra-Montesinos G.J, Peterfreund S.W, and Chao, S.H.(2005). Highly damage-tolerant beam-column joints through use of high-performance fiber-reinforced cement composites. ACI Structural Journal, 102(3), PP. 487-495.

[4] Yun H D, Byun J B, Jeon SM, and Hwang SK. (2006). Compressional behavior of HPFRCC columns under axial loads. Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction, 22(10), pp. 29–36.

[5] Kim JHJ, Lim YM, Won J.P, Park HG, and Lee KM. (2007). Shear capacity and failure behavior of DFRCC repaired RC beams at tensile region. Journal of Engineering Structure, Vol. 29, No. 1, pp. 121–131.

[6] Yoo C H, Choi HK, Choi YC, and Choi CS. (2009). Development of precast concrete beam- column connections with steel connector and engineered cementitious composite columns under axial loads. Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction, Vol. 29, No. 1, pp. 335-338.

[7] Cho CG, Kim YY, Feo L, and Hui D. (2012). Cyclic responses of reinforced concrete composite columns strengthened in the plastic hinge region by HPFRC mortar. Journal of Composite Structure, Vol. 94, No. 7, pp. 2246–2253.

[8]Park WS, Kim JE, Kim SW, Yun SH, Eom NY, and Yun HD.(2013). Panel Shear Strength of Steel Coupling Beam-Pseudo Strain Hardening Cementitious Composite Wall Connection. Journal of Applied Mechanics and Materials, Vol.328, pp. 965–969.

[9] Hemmati A, Kheyroddin A, Sharbatdar, M.K, Park Y, and Abolmaali A. (2016). Ductile behavior of high performance fiber reinforced cementitious composite (HPFRCC) frames. Journal of Construction and Building Materials, Vol. 115, pp.681–689.

[10]Hemmati A, Kheyroddin A, and Sharbatdar, M.K. (2015). Plastic hing rotation capacity of reinforced HPFRCC beams. ASCE's Journal of Structural Engineering, Vol. 141, No. 2.

[11] همتی، علی، (1392)، بررسی رفتار خمشی تیرها و قاب های بتن مسلح کامپوزیتی الیافی توانمند، پایان نامه دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان.

[12] همتی علی، خیرالدین علی، شربتدار محمدکاظم،(1392)، بررسی عددی افزایش ظرفیت باربری قاب بتن مسلح با استفاده از کامپوزیت های سیمانی مسلح الیافی توانمند، مجله مهندسی عمران شریف، دوره 29-2، شماره 3، 97-106.

[13] ایوبی جواد، شربتدار محمدکاظم، 1394، بهسازی خمشی تیرهای بتن مسلح آسیب دیده توسط لایه HPFRCC، دهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، تبریز.

[14] مولودی فرزین، خیرالدین علی، همتی علی، 1396، بررسی رفتار لرزه ای اتصالات تیر به ستون بتن آرمه ساخته شده از کامپوزیت های سیمانی مسلح الیافی توانمند (HPFRCC)، مهندسی عمران مدرس، دوره هفدهم، شماره 3، 213-225.

[15] دانشفر محمد، حسنی ابوالفضل، محمد علیها محمدرضا، 1397، بررسی عملکرد خمشی بتن الیافی با ترکیبهای مختلف الیاف ماکروسینتتیک، مهندسی زیرساختهای حمل و نقل، سال چهارم، پیاپی سیزدهم، 27-40.

[16] شربتدار محمدکاظم، شایانی احسان، خیرالدین علی، 1397، بررسی آزمایشگاهی رفتار دیوار برشی کوپله با استفاده از بتن الیافی توانمند HPFRCC در تیر رابط با آرایش آرماتورگذاری متفاوت، مهندسی عمران شریف، دوره 2-34، شماره 2/2، 3-13.

[17] Help of ABAQUS. 2008. "Getting started with ABAQUS".

[18] Gencturk B, Elnashai AS, (2012). Numerical modeling and analysis of ECC structures, materials and structures, 46(4), 663-682.