تئوری ترک برشی بحرانی در ارزیابی رفتار دال تخت بتن‌آرمه تقویت‌شده با کامپوزیت‌های پلیمری مسلح به الیاف

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران، دانشکدگان فنی، دانشکده مهندسی عمران

2 دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی عمران

10.22034/ceej.2026.66620.2426

چکیده

تقویت دال‌های تخت بتن‌آرمه با کامپوزیت‌های پلیمری مسلح به الیاف (FRP) یکی از راهکارهای موثر افزایش مقاومت آن‌ها در برابر بار وارده است. دال تقویت شده با FRP ممکن است با مد خمشی، برشی و یا ترکیب این دو دچار شکست شود. مد شکست خمشی به‌صورت جداشدگی FRP، پارگیFRP و یا خرد شدن بتن فشاری اتفاق می‌افتد و مد شکست برشی به‌صورت گسیختگی برش پانچ در اطراف ستون می‌باشد. ارزیابی رفتار کلی و مد شکست دال قبل و بعد از تقویت برای طراحی مناسب میزان FRP مورد نیاز ضروری است. در تحقیق حاضر، رفتار بار- چرخش سه نمونه آزمایش دال تخت با استفاده از تئوری ترک برشی بحرانی (CSCT) مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. یکی از نمونه‌ها نمونه مبنا بوده و دو نمونه دیگر با نوارهای FRP با روش‌های تقویت با نصب خارجی (EBR) و تقویت با نصب خارجی روی شیار (EBROG) تقویت شده‌اند. نتایج نشان داد در صورتی که مد شکست جداشدگیFRP در مدل CSCT در نظر گرفته شود، این تئوری می‌تواند رفتار کلی، ظرفیت باربری و مد شکست دال را با دقت قابل‌قبولی پیش‌بینی کند. بر این اساس در این تحقیق، از تئوری خط تسلیم برای لحاظ کردن مد جداشدگی FRP در تحلیل دال استفاده شد. ضوابط آیین‌نامه‌هایACI 318 ،EC2 وMC 2010 نیز برای پیش‌بینی رفتار نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفتند. از بین این آیین‌نامه‌ها، ضوابط MC 2010، که بر اساس CSCT تنظیم شده‌اند، عملکرد مناسبی در تخمین ظرفیت برش پانچ و مد شکست نمونه‌ها داشتند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Critical shear crack theory in evaluating the behavior of reinforced concrete flat slabs strengthened with fiber-reinforced polymer composites

نویسندگان [English]

  • Ala Torabian 1
  • Davood Mostofinejad 2
1 School of Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran
2 Department of Civil Engineering, Isfahan University of Technology (IUT)
چکیده [English]

Strengthening reinforced concrete (RC) flat slabs with fiber-reinforced polymer (FRP) composites is an effective method to enhance their load-bearing capacity. FRP-strengthened slabs may fail in flexural, shear, or combined modes. Flexural failure may occur due to FRP debonding, FRP rupture, or crushing of the concrete in compression, while shear failure appears as punching shear around the column. Accurate assessment of the overall behavior and failure mode before and after strengthening is essential for proper design of the required amount of FRP. This study evaluates the load–rotation behavior of three flat slab specimens using the Critical Shear Crack Theory (CSCT). One specimen serves as the control, while the other two are strengthened with FRP strips using externally bonded reinforcement (EBR) and externally bonded reinforcement on grooves (EBROG) methods. The results indicate that if FRP debonding is considered within the CSCT model, the theory can predict the slab’s overall behavior, load-bearing capacity, and failure mode with acceptable accuracy. Therefore, in this study, the yield line theory was employed to account for FRP debonding in slab analysis. In addition, the provisions of ACI 318, EC2, and MC 2010 were examined to predict the specimens’ behavior. Among these codes, the MC 2010 provisions—which are based on CSCT—showed the best performance in estimating the punching shear capacity and the failure modes of the tested slabs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • flat slab
  • FRP composite
  • Critical Shear Crack Theory (CSCT)
  • EBR method
  • EBROG method
  • yield line theory