ارائه روشي جهت محاسبه مقاومت و خيز اعضاء خمشي بتن مسلح مقاوم شده با الياف پليمري (FRP)

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

يك روش موثر جهت مقاوم‌كردن و بازسازي تيرهاي بتن مسلح در برابر خمش استفاده از ورقه‌هاي پليمري بر روي سطح تير مي‌باشد. مزاياي زياد استفاده از اين گونه ورق‌ها جهت مقاوم‌كردن سازه‌ها باعث گرديده كه مطالعات مختلف و متعددي در اين زمينه انجام شود. يكي از مزاياي مقاوم‌كردن سازه‌هاي بتن مسلح با استفاده از الياف پليمري عدم افزايش چشمگير وزن سازه مي‌باشد، ضمنا استفاده از الياف مصنوعي براي مقاوم‌كردن سازه‌هاي بتني به سادگي انجام مي‌گيرد. جهت محاسبه خيز در اين گونه تيرها مطالعات محدودي انجام گرفته است و در اين مطالعات اكثرا جهت برآورد خيز از روش اجزاء محدود استفاده شده است. در اين تحقيق با استفاده از معادلات تعادل نيروها، سازگاري كرنش‌ها و فرضيات مناسب روشي جهت آناليز تيرهاي بتن مسلح مقاوم شده با الياف پليمري ارائه گرديده است. در اين تحقيق با استفاده از فرمولبندي مرجع] 11[ ولي تغيير در روابط تنش-كرنش ميلگرد و بتن ضرائب عددي متفاوت جهت محاسبه نيروي فشاري بتن و لنگر نيروي فشاري بتن حول محور خنثي استخراج شد. مقايسه نتايج حاصل از چند مثال عددي حل شده با روش ارائه شده و نتايج آزمايشگاهي نمايانگر دقت و كارايي قابل قبول آن مي‌باشد. نتايج حاصل از فرمولبندي اين تحقيق در حالت نهايي (لنگر و خيز نهايي) هماهنگي و انطباق بسيار خوبي با نتايج آزمايشگاهي نسبت به حالت تسليم فولادهاي كششي دارد و از آن جا كه نتايج حالت نهايي بسيار مهم و مورد استفاده مي باشند لذا نتايج اين تحقيق مي تواند به صورت محافظهكارانه جهت برآورد مقاومت و خيز اعضاء خمشي بتني مقاوم شده با الياف پليمري مورد استفاده قرار گيرد.

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.