مقاوم‌سازي تيرهاي ساده پيش‌تنيده با استفاده از الياف پليمري تقويتي كربن و شيشه

Strengthening of Simple Prestressed Beams Using Carbon and Glass Reinforcing Polymer Fibers

در اين پژوهش بعد از سنجش توانايي نرم افزار آباكوس و اطمينان از نتايج، دو عدد تير پيش‌تنيده مقاوم‌سازي نشده به‌عنوان مدل‌هاي مرجع و 24 عدد تير پيش‌تنيده مقاوم‌سازي شده با الياف تقويتي كربن و شيشه و كاربرد بتن­هاي با مقاومت 30، 40 و 50 مگاپاسكال و كابل­هاي پيش‌تنيدگي به اقطار 20،16 و 22، ميلي‌متر مدل­سازي شدند. پس از تحليل عددي تيرهاي بتن­مسلح پيش‌تنيده با و بدون الياف تقويتي، ظرفيت باربري آنها بررسي شد. نتيجه شد كه در تيرهاي ساده بتن ­مسلح و پيش‌تنيده، ترك‌هاي حاصل از خسارت كششي در مقطع مياني تيرها با حداكثر تنش، به شكل پيوسته به سمت تكيه‌گاه‌ها با شيب ملايم كاهش يافته‌اند. در تيرهاي ساده بتن ­مسلح و پيش‌تنيده، بيش‌ترين تنش‌ها در آرماتورهاي كششي در پايين تير ايجاد شدند و در آرماتورهاي برشي نيز تنش در مقطع مياني تيرها شروع شده و در وجه پايين مقطع تير بيشينه خود را نشان دادند. به ­علاوه، در تيرهاي ساده بتني پيش‌تنيده با افزايش تعداد كابل هاي پيش‌تنيدگي از 1 به 2 و 3، ظرفيت افزايش يافت؛ ظرفيت تيرهاي داراي 3 كابل، نسبت به تيرهاي داراي 1 و2 كابل به ترتيب، %79 و % 22 افزايش داشتند. ظرفيت تيرهاي بتني‌ پيش‌تنيده با بتن 50 مگاپاسكال به تيرهاي بتني پيش‌تنيده ساخته شده از بتن­هاي با مقاومت 30 و 40 مگاپاسكال به ترتيب به ميزان، %6 و %5 افزايش نشان دادند. با مقايسه مدل‌هاي مقاوم‌سازي شده با استفاده از الياف كربن نسبت به شيشه، به‌طور ميانگين ظرفيت در تيرهاي حاوي الياف كربن نسبت به تيرهاي حاوي الياف شيشه، حدود %12 افزايش داشته است.

In this study, after evaluating the capability of Abaqus software and ensuring the results, two non-reinforced prestressed beams as reference models and 24 reinforced prestressed beams with carbon and glass reinforcing fibers and application of concrete with strength of 30, 40 and 50 MPa and prestressed cables with diameters of 16, 20 and 22 mm were modeled. After numerical analysis of prestressed concrete beams with and without reinforcing fibers, their bearing capacity was investigated. After numerical analysis of prestressed concrete beams with and without reinforcing fibers, their bearing capacity was investigated. It was concluded that in the simple reinforced concrete and prestressed beams, cracks resulting from tensile damage in the middle cross section of the beams with maximum stress are continuously reduced with a gentle slope towards the supports. In simple reinforced concrete and prestressed beams, the highest stresses were created in the tensile reinforcements at the bottom of the beam and in shear reinforcements, the stress get started in the middle section of the beams and exhibited its maximum in the lower part of the beam section. In addition, in simple prestressed concrete beams, the capacity was increased by raising the number of prestressed tendons from 1 to 2 and 3. The capacity of beams with 3 tendons has increased by 79% and 22% compared to the beams with 1 and 2 tendons, respectively. The bearing capacity of prestressed concrete beams with C50 consumption category were increased by 6% and 5% contrasted to the prestressed concrete beams made of C30 and C40 concrete categories, respectively. By comparing the reinforced models using carbon reinforcement sheets in comparison with the glass type, the bearing capacity of beams containing carbon fibers are enhanced by about 12% (on average) compared to different types of glass fibers.