تقويت خمشي تيرهاي بتن آرمه با ميلگرد فولادي پيش‌تنيده

Flexural Strengthening of RC Beams with Pre-stressed steel rebar

امروزه روش‌هاي گوناگوني براي تعمير و مقاوم‌سازي تير‌هاي بتني گسترش داده شده‌ است كه يكي از اين روش‌هاي موفق، روش كاشت نزديك سطح مي‌باشد. در اين روش مصالح تقويت به شكل ميلگرد، تسمه يا كابل با چسب مناسب درون شيار ايجاد شده در پوشش بتن در وجه كششي تير قرار داده مي‌شود. از مزيت‌هاي اين روش تقويت، حفاظت نسبي مصالح تقويتي توسط شيار و چسب است كه كمتر در معرض آسيب مكانيكي، بارگذاري ضربه و آتش سوزي قرار مي‌گيرد؛ همچنين پيش‌تنيدگي مصالح مي‌تواند ضمن بستن ترك‌هاي ايجاد شده در اثر ضعف خمشي عضو، خيز محتمل اضافي آن را هم كاهش دهد و امكان بهره‌برداري مناسب را فراهم سازد. روش مورد ارزيابي در اين پژوهش، تقويت خمشي تيرهاي بتن‌آرمه، كاشت ميلگرد فولادي پيش‌تنيده به روش NSM است. برنامه آزمايشگاهي شامل 5 نمونه تير بتن‌آرمه به ابعاد 1700×200×200 ميلي‌متر بوده كه يك نمونه بدون تقويت به عنوان نمونه شاهد و 4 نمونه تير ديگر ابتدا تا حد ترك خوردگي پيش‌ بارگذاري شدند و پس از باربرداري با كاشت نزديك سطح ميلگرد فولادي تقويت شدند. تيرها تحت خمش چهار نقطه‌اي مورد آزمايش قرار گرفتند و مقادير بار وارده و تغييرمكان متناظر با آن در وسط تير اندازه‌گيري شد. در تقويت خمشي تيرها به روش كاشت نزديك سطح از مهار انتهايي و چسب اپوكسي به عنوان عامل اتصال استفاده شد. جهت اعمال بار پيش تنيدگي، دو انتهاي ميلگردهاي تقويتي رزوه شده و نيروي پيش‌تنيدگي به صورت پس‌كشيده با سفت نمودن مهره‌هاي انتهايي به كمك تورك‌‌متر اعمال و تنظيم گرديد. نتايج بدست‌آمده حاكي از نقش بسيار موثر اين روش جهت تقويت خمشي تيرهاي بتن‌آرمه بود و ظرفيت نهايي نمونه‌هاي تقويت‌شده تا حدود دو برابر نسبت به نمونه شاهد افزايش يافت. همچنين اين روش تقويت باعث بسته شدن تركهاي قبلي و كاهش خيز نمونه‌ها و همچنين افزايش جذب انرژي نمونه‌ها گرديد.

Various methods have been developed for the retrofit and strengthening of RC beams. One of the successful methods is the near-surface mounting (NSM) method. In this method, the reinforcing rebar is inserted and glued into the groove in the concrete cover. This groove is created in the tensile face of the beam. The relative protection of reinforcing materials, which are less exposed to mechanical damage, shock and fire loading is an important advantage of this strengthening method. Pre-stressing can close the cracks caused by the weak flexural strength of the member and reduce its excess deflection. The proposed strengthening method in this research was near surface mounting of pre-stressed rebars to enhance the flexural behavior of RC beams. The test program consisted of testing 5 RC beams of 200×200 ×1700 mm. One was the control sample and was tested without strengthening. Four other beams were first pre-loaded to the cracking stage and, after unloading, were strengthened by near surface mounting of the steel bars. The beams were tested under four-point bending. The applied load and the corresponding displacement in the middle of the beam were measured. In the flexural strengthening of the beams by proposed NSM method, end-anchorage and epoxy adhesive, both provided the proper bond. Tightening the end nuts with the aid of a torque meter, was the selective method to pre-stress the reinforcing bar. The results showed that this method was very effective for the flexural strengthening of RC beams, so the final load capacity of beam samples increased about twice as much as the control sample. The proposed method also led to the closure of the bending cracks and the reduction of the samples’ deflection, as well as the increase in energy absorption of the samples.