مقاوم‌سازی تیرهای بتن‌آرمه با CFRP پیش‌تنیده به روش نصب در نزدیک سطح

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز

چکیده

مقاوم سازی سازه‌های بتن‌آرمه از قبیل پل‌ها، تیرهای بتن‌آرمه و ... در سازه های آسیب دیده و یا دارای ضعف طراحی یا اجرا مطرح می‌باشد. یکی از روش‌های مقاوم‌سازی سازه‌های بتن‌آرمه استفاده از FRP به‌صورت نصب در نزدیک سطح (NSM) می‌باشد. از سوی دیگر با توجه به ظرفیت کششی بالای الیاف کربن و برای استفاده بهتر از این ظرفیت، استفاده ازFRP پیش‌تنیده در مقاوم‌سازی سازه‌های بتن‌آرمه به‌صورت وسیعی مورد تحقیق قرارگرفته است. در تحقیق حاضر مقاوم‌سازی تیرهای بتن‌آرمه با CFRP پیش‌تنیده و با استفاده از روش NSM مورد بررسی آزمایشگاهی قرارگرفته است. به این منظور 3 عدد تیر بتن مسلح دو سر سـاده ساخته شدند. از این تعداد، یک تیر تقویت نشده (کنترل)، یک تیـر به‌صورت NSM با FRP معمولی، یک تیر به‌صورت NSM با FRP پیش‌تنیده ساخته شد. همچنین تیر کنترل آسیب‌دیده، مقاوم سازی شده و همه نمونه ها تحت آزمایش خمش سه‌نقطه‌ای قرار گرفتند. نتایج آزمایش‌ها حاکی از آن است که اعمال پیش‌تنیدگی در نمونه‌های تقویت ‌شده باعث تعویق لحظه‌ی ترک‌خوردگی بتن و درنتیجه افزایش محسوس مقدار بار متناظر بـا لحظـه‌ی ایجـاد اولــین تــرک در تیرهــای بتنــی مــی‌گــردد. همچنین تیرهای پیش‌تنیده، بار ترک‌خـوردگی و بار تسلیم بیشتری را در مقایسه با نمونه‌ی تقویت شده‌ی غیر پیش‌تنیده تحمل کردند. تیرهای تقویت شده‌ی پیش‌تنیده در مقایسه با نمونه‌ی غیر پیش‌تنیده دارای ظرفیت باربری نهایی بیشتری بوده و شکست آن‌ها متناظر با خیزهای کوچک‌تری است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Strengthening of RC Beams with Prestressed NSM CFRP Laminates

نویسندگان [English]

  • Abbas Mirzamohammadi
  • Alireza Mohammadjafari Sadeghi
  • Hasan Afshin
Faculty of Civil Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In the present paper, results of experimental investigations on the flexural strengthening of reinforced concrete beams using prestressed carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) laminates with near-surface mounted (NSM) method are presented and compared with the results of non-prestressed and non-strengthened specimens. Flexural strength tests of concrete using simple beams with center-point loading are conducted and crack propagation, mid-span load-deflection curves, ductility coefficient, energy absorption capability, and failure modes are discussed. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reinforced concrete beam
  • Strengthening
  • Carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP)
  • Near-surface mounted (NSM) method
  • Prestressing
حاجی ­هاشمی ع، مستوفی ­نژاد د، ازهری م، "بررسی تجربی و تحلیلی رفتار تیرهای بتن‌آرمه تقویت‌شده با تسمه‌های CFRP پیش‌تنیده به روش NSM"، فصلنامه مهندسی عمران فردوسی، 1393، 26 (1)، 1-24.
ACI, 440.2R-17: Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures, 2017.
Asplund S, “Strengthening bridge slabs with grouted reinforcement”, Journal Proceedings, 1949. 397-406.
Badawi M, Soudki K, “Flexural strengthening of RC beams with prestressed NSM CFRP rods- Experimental and analytical investigation”, Construction and Building Materials, 2009, 23, 3292-3300.
Barros JA, Fortes A, “Flexural strengthening of concrete beams with CFRP laminates bonded into slits”, Cement and Concrete Composites, 2005, 27, 471-480.
Carolin A, Nordin H, Täljsten B, “Concrete beams strengthened with near surface mounted reinforcement of CFRP”, International Conference on FRP Composites in Civil Engineering, 2001. Elsevier, 1059-1066.
De Lorenzis L, Teng J, “Near-surface mounted FRP reinforcement: An emerging technique for strengthening structures”, Composites Part B: Engineering, 2007, 38, 119-143.
Deng J, Rashid K, Li X, Xie Y, Chen S, “Comparative study on prestress loss and flexural performance of rectangular and T beam strengthened by prestressing CFRP plate”, Composite Structures, 2021, 262, 113340.
Deng LN, Chen H, Kang K, “Flexural Strengthening of Reinforced Concrete Beams with Prestressed CFRP Plates”, Advanced Materials Research, 2011. Trans Tech Publ, 3077-3081.
El-Hacha R, Wight RG, Green MF, “Innovative system for prestressing fiber-reinforced polymer sheets”, Structural Journal, 2003, 100, 305-313.
Kara IF, Ashour AF, Köroğlu MA, “Flexural performance of reinforced concrete beams strengthened with prestressed near-surface-mounted FRP reinforcements”, Composites Part B: Engineering, 2016, 91, 371-383.
Khalifa A, Alkhrdaji T, Nanni A, Lansburg S, “Anchorage of surface mounted FRP reinforcement”, Concrete International- Detroit, 1999, 21, 49-54.
Meier U, Stocklin I, “Computer controlled adhesion of prstressed CFRP strips”, Proc. of Beijing Bonding Technology Symp, 2004, 041.
Nordin H, Täljsten B, “Concrete beams strengthened with prestressed near surface mounted CFRP”, Journal of composites for construction, 2006, 10, 60-68.
Oudah F, El-Hacha R, “A new ductility model of reinforced concrete beams strengthened using fiber reinforced polymer reinforcement”, Composites Part B: Engineering, 2012, 43, 3338-3347.
Wight R, Green M, Erki M, “Prestressed FRP sheets for poststrengthening reinforced concrete beams”, Journal of composites for construction, 2001, 5, 214-220.
Xue W, Tan Y, Zeng L, “Flexural response predictions of reinforced concrete beams strengthened with prestressed CFRP plates”, Composite Structures, 2010, 92, 612-622.
Yang DS, Park SK, Neale KW, “Flexural behaviour of reinforced concrete beams strengthened with prestressed carbon composites”, Composite Structures, 2009, 88, 497-508.