رفتار محوري ستون هاي بتن آرمه مربعي محصور شده با استفاده از نوارهاي FRP در گوشه‌ها و بست هاي FRP در وجوه

Axial behavior of square RC columns confined with FRP strips at corners and FRP battens at sides

يكي از روش هاي رايج براي تقويت اعضاي بتن‌آرمه از جمله ستون ها، محصورسازي آن ها توسط كامپوزيت هاي FRP مي باشد. بر‌اساس تحقيقات انجام گرفته، هنگامي كه كامپوزيت FRP به صورت دورپيچ چسبيده به بتن، براي محصورسازي ستون ها به كار رود، از تمامي ظرفيت كششي آن استفاده نمي شود؛ به طوري كه FRP در كرنشي بسيار كمتر از مقدار ظرفيت كششي گزارش شده طبق آزمايش نمونههاي تخت گسيخته مي شود. به علاوه، پارگي زودهنگام FRP در ستون هاي با مقطع چهارگوش به علت توزيع غيريكنواخت فشار محصوركننده روي محيط مقطع و تمركز تنش در گوشه هاي آن مورد توجه بيش تري مي باشد. در تحقيق حاضر تكنيك جديدي تحت عنوان استفاده از نوارهاي گوشه به همراه بست هاي FRP، جهت محصورسازي ستون هاي بتني چهارگوش، مورد بررسي قرار گرفته است. در اين روش سعي شده كه با كاهش انحناي ورقه هاي FRP در حين محصورسازي نمونه و نزديك نمودن عملكرد آن به نمونه هاي تخت، از كارايي كامپوزيت در حد مطلوبي استفاده گردد. براي مقايسه روش جديد ذكر شده با ساير روش هاي محصورسازي، 11 نمونه ستون بتن‌آرمه مربعي به ابعاد 500 133 133 ميلي متر، تحت آزمايش فشار تك محوري قرار گرفتند. پارامترهاي مورد مطالعه در اين نمونه ها شامل تاثير روش تقويتي، پيوستگي يا غيرپيوستگي نوارهاي گوشه در ارتفاع و حجم الياف مصرفي مي باشد. نتايج حاصل نشان دادند كه استفاده از تكنيك جديد نوار گوشهبست، شرايطي را فراهم مي‌سازد كه نوارهاي بست محصوركننده به صورت كاملاً يكنواخت تحت كشش ناشي از محصورشدگي قرار گيرند؛ بنابراين با ايجاد محصورشدگي يكنواخت در مقطع و همچنين حذف اثرات منفي ناشي از تمركز تنش در گوشه ها، ميزان مقاومت و شكل پذيري نمونه را به ميزان قابل ملاحظه اي نسبت به نمونه دورپيچ شده به صورت معمول افزايش مي دهند.

The application of fiber reinforced polymer (FRP) composites has been successfully promoted for external strengthening of reinforced concrete (RC) columns. Recent studies showed that when these jackets are formed in a wet lay-up process for confinement of columns, an average rupture strain of FRP in specimens substantially fall below those of flat coupon tensile tests. The problem is more important in square columns because of premature rupture of FRP at corners due to stress concentration. In this paper, a new method is introduced for confinement of square concrete columns as using FRP strips at corners and FRP battens at sides. In this method, FRP battens does not experience any curvature in confining of section and its behavior is very close to flat coupons. To compare the new proposed method with other FRP-confining techniques, 11 square RC columns with 133 x 133 mm cross section and 500 mm height were experimentally tested under uniaxial compression. The test parameters included influence of confining method, continuity or discontinuity of corner strips along height of column and the volume of fibers used. The experimental results clearly demonstrated that confining battens in the new method of corner strip-batten uniformly stretched under the tension stresses of confinement; therefore, uniform distribution of confining pressure on section occurred and the stress concentration at corners was eliminated. Thus, in the proposed method, better performance of FRP in confinement was observed and the compressive behavior of the strengthened column was significantly improved compared to those confined using conventional FRP wraps.