نقش تغییرات هندسه داخلی و خارجی مقطع بر روی مقاومت فشاری بتن توخالی محصورشده با ورق‌های CFRP

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان

2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان

10.22034/ceej.2025.65702.2415

چکیده

ستون ها اجزای اصلی سازه­ ها هستند و گاهی به ­دلایل مختلف از جمله تغییر کاربری ساختمان، خطا در طراحی، تغییر در آیین ­نامه و خطا در ساخت بتن نیاز به مقاوم­ سازی دارند. استفاده از پلیمرهای مسلح الیافی (FRP) برای مقاوم­ سازی یا مرمت سازه ­ها با توجه به خواص آن­ها روزبه ­روز در حال افزایش است. در این تحقیق به بررسی اثر محصورکننده CFRP بر روی مقاومت فشاری ستون ­های بتنی توخالی به ­صورت آزمایشگاهی پرداخته می­شود. به­ منظور بررسی اثر هندسه داخلی و بیرونی مقطع توخالی بر روی مقاومت فشاری بتن محصورشده با CFRP، 45 نمونه آزمایشگاهی ساخته شد. متغیرهای این مطالعه عبارتند از: مقطع بیرونی (دایره، مربع و مستطیل)، مقطع داخلی (دایره و مربع با ابعاد مختلف) و تعداد لایه ­های محصورکننده CFRP (صفر، یک و دولایه). در حالت کلی نتایج نشان می­ دهد محصور کردن بتن توخالی با استفاده از محصورکننده CFRP باعث افزایش مقاومت فشاری می­گردد. محصورشدگی بر روی نمونه با مقطع بیرونی و داخلی دایره با قطر داخلی 75 میلی­متر بیشترین اثر را دارد؛ به ­طوری که اضافه کردن 1 و 2 لایه CFRP به­ ترتیب باعث افزایش 84 و 108 درصدی مقاومت فشاری نسبت به نمونه بدون محصورشدگی منتاظر با آن می­گردد و کمترین اثر محصورکننده بر روی نمونه مربعی با مقطع داخلی مربعی با ضلع 60 میلی­متر است؛ به­ طوری­ که اضافه کردن 1 و 2 لایه CFRP به ­ترتیب باعث افزایش 3 و 12 درصدی مقاومت فشاری نسبت به نمونه بدون محصورشدگی منتاظر با آن می­ گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Role of Changes in Internal and External Cross-Section Geometry on The Compressive Strength of Hollow Concrete Confined with CFRP Sheets

نویسندگان [English]

  • Seyed Roohollah Mousavi 1
  • Yaser Moodi 2
  • Khashayar Shahraki 1
1 Department of Civil Engineering, Shahid Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Department of Civil Engineering, Sirjan University Of Technology, Sirjan, Iran
چکیده [English]

Columns are the main structural elements that play a vital role in the stability and overall performance of buildings. Over time, the need for strengthening these elements has increased due to changes in building usage, design errors, regulatory updates, and construction defects. One of the innovative and effective strengthening methods is the use of fiber-reinforced polymers (FRP), which have been increasingly utilized due to their superior mechanical properties, lightweight nature, high durability, and corrosion resistance. Previous studies have demonstrated that FRP confinement significantly enhances the compressive strength and ductility of concrete columns. Additionally, CFRP-wrapped hollow concrete columns have shown promising results in improving load-bearing capacity and delaying failure mechanisms. This study investigates the effect of CFRP confinement on the compressive strength of hollow concrete columns. Additionally, the influence of internal and external geometric variations of hollow sections on the compressive performance of these columns is evaluated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • External geometry
  • Internal geometry
  • Compressive strength
  • FRP confinement
  • Hollow

مراجع

Ahmad SH, Khaloot AR, Irshaid A, “Behaviour of concrete spirally confined by fibreglass filaments”, Magazine of Concrete Research, 1991, 43 (156), 143-148. https://doi.org//10.1680/macr.1991.43.156.143
Animesh, Mal BM, “Study on behavior of reinforced concrete hollow columns confined with PVC”, International Journal of Civil Engineering and Technology, 2018, 9 (4), 284-291.
Barghian, M, Farzam M, Ramazani P, “Interaction diagrams of frp wrapped hollow core reinforced concrete columns”, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 2016, 48 (1), 53-63. https://doi.org//10.22060/CEEJ.2016.492
Fam AZRSH, “Behavior of axially loaded concrete-filled circular fiber-reinforced polymer tubes”, ACI Structural Journal, 2001, 98 (3), 280-289.
Hadi M, Yazici V, “Testing FRP confined columns under eccentric loading”, Faculty of Engineering-Papers (Archive), 2011, 569-573. Available at: https://ro.uow.edu.au/engpapers/4066 (Accessed: 11 March 2024)
Ismail R, Rashid RSM, Zakwan FAA, Ahmad H, Hejazi F, “Axial behaviour of strengthened circular hollow reinforced concrete column with cfrp partial confinement”, Acta Polytechnica CTU Proceedings, 2022, 33, 250-255. https://doi.org//10.14311/APP.2022.33.0250
Khaloo AR, Javid Y, Tazarv M, “Experimental study of the internal and external (frp) confinement effect on performance compressive concrete members”, In 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, 2008.
Lignola GP, Prota A, Manfredi G, Cosenza E, “Experimental performance of rc hollow columns confined with CFRP”, Journal of Composites for Construction, 2007, 11 (1), 42-49. https://doi.org//10.1061/(ASCE)1090-0268(2007)11:1(42)
Mahmoudabadi M, Sakhaeipour F, “Numerical analysis on the influence of the cross section of ultimate capacity of reinforced concrete columns reinforced with CFRP”, Journal of Structural and Construction Engineering, 2020, 7 (Special Issue 1), 107-125. https://doi.org//10.22065/JSCE.2018.138522.1603
Mary Mammen, Asisha AM, “Experimental study on frp-pvc confined circular columns”, International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 2017, 4 (5), 1386-1390.
Micelli F, Modarelli R, “Experimental and analytical study on properties affecting the behaviour of frp-confined concrete”, Composites Part B: Engineering, 2013, 45 (1), 1420-1431. https://doi.org//10.1016/J.COMPOSITESB.2012.09.055.
Mirmiran A, Shahawy M, Samaan M, El-Echary H, Mastrapa JC, Pico O, “Effect of column parameters on frp-confined concrete”, Journal of Composites for Construction, 1998, 2 (4), 175-185. https://doi.org//10.1061/(ASCE)1090-0268(1998)2:4(175)
Mo YL, Yeh Y-K, Hsieh DM, “Seismic Retrofit of Hollow Rectangular Bridge Columns”, Journal of Composites for Construction, 2004, 8 (1), 43-51. https://doi.org//10.1061/(ASCE)1090-0268(2004)8:1(43)
Nanni A, Bradford NM, “FRP Jacketed Concrete under Uniaxial Compression”, Construction and Building Materials, 1995, 9 (2), 15-124. https://doi.org//10.1016/0950-0618(95)00004-Y
Nayel WK, Kadhim MJ, “The behaviour of hollow reinforced concrete columns confined by partial laminates of CFRP under concentric loading”, AIP Conference Proceedings, 2023, 2631 (1). https://doi.org//10.1063/5.0131177/2890895
Pavese A, Bolognini D, Peloso S, “FRP seismic retrofit of RC square hollow section bridge piers”, Journal of Earthquake Engineering, 2004, 8, 225-250. https://doi.org//10.1080/13632460409350526
Teng JG, Chen JF, Smith ST, Lam L, “Behaviour and strength of frp-strengthened rc structures: a state-of-the-art review”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings, 2003, 156 (1), 51-62. https://doi.org//10.1680/STBU.2003.156.1.51
Teng JG, Chen JF, Smith ST, Lam L, “FRP: strengthened RC structures”, Wiley-VCH, 2002, 266. https://doi.org//10.1002/pi.1312
Wong YL, Yu T, Teng JG, Dong SL, “Behavior of FRP-confined concrete in annular section columns”, Composites Part B: Engineering, 2008, 39 (3), 451-466. https://doi.org//10.1016/J.COMPOSITESB.2007.04.001
Yang Z, Xu C, Li G, “Behavior of GFRP tube confined hollow high-strength concrete short columns under axial compression”, Structures, 2024, 61, 106017. https://doi.org//10.1016/J.ISTRUC.2024.106017
Yazici, V, Hadi M, “Behavior of FRP wrapped circular reinforced concrete columns”, Challenges, Opportunities and Solutions in Structural Engineering and Construction, 2009, 215-220. https://doi.org//10.1201/9780203859926.CH33
Zhang Z, Hsu C-TT, “Shear strengthening of reinforced concrete beams using carbon-fiber-reinforced polymer laminates”, Journal of Composites for Construction, 2005, 9 (2), 158-169. https://doi.org//10.1061/(ASCE)1090-0268(2005)9:2(158)
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست
دوره 55، شماره 120 - شماره پیاپی 120
پاییز 1404
آذر 1404
صفحه 57-65

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار