استفاده از تحليل‌هاي عددي و حساسيت براي بررسي رفتار تيرهاي خمشي بتن مسلح تقويت شده با ورق‌هاي FRP

Numerical and sensitivity analysis of RC beams strengthened with FRP

در اين مقاله، با بهره گرفتن از روش هاي عددي و نتيجه‌هاي آزمايشگاهي، رفتار تيرهاي خمشي بتن مسلح تقويت شده با ورق‌هايFRP مورد بررسي قرار مي گيرد. در تحليل عددي، از الگو آسيب ديدگي مومسان بتن براي شبيه سازي رفتار غير خطي بتن و نرم شوندگي كرنش آن استفاده مي شود. در بخش آزمايشگاهي 8 عدد تير بتن مسلح تقويت شده با ورق هاي FRP به ابعاد مقطع 150 و 200 ميلي متر و طول 2300 ميلي متر در آزمايشگاه ساخته و آزمايش شدند. رفتار خمشي اين تيرها و 4 نمونه تير آزمايشي ديگر پژوهشگران (در مجموع 12 نمونه) به كمك نرم افزار توانمند اجزاي محدود ABAQUS كه از توانايي كاربرد الگوي آسيب ديدگي مومسان بتن برخوردار است، تحليل شدند. مقايسه بين نتيجه‌هاي تحليل‌هاي عددي و آزمايشگاهي نشان مي‌دهد كه تحليل عددي انجام شده با دقت بالايي مي‌تواند نمودار بار- جابه جايي، بار بيشينه، توزيع كرنش و حالت شكست تيرهاي بتني تقويت شده با FRP را پيش‌بيني مي‌كند. براي تعيين اثر عامل‌هاي مختلف بر نتيجه‌هاي حاصل از تحليل عددي و همچنين براي تعيين شرايط بهينه الگو سازي عددي، تحليل حساسيتي بر روي بعضي از نمونه‌ها انجام شده است. بر اساس تحليل حساسيت انجام شده، از مهمترين عامل‌هاي اثرگذار الگو درتحليل عددي، كارمايه، شكست مي باشد كه نقش تعيين كننده اي در پيش بيني شكست‌هاي ناشي از جدا شدگي FRP ايفا مي كند.

In this paper, using numerical methods and test results, the behavior of reinforced concrete beams strengthened with Fiber-Reinforced Polymers (FRP) is investigated. In the numerical analysis, the concrete damaged plasticity model is used for considering the nonlinear behavior and strain softening of concrete. The ABAQUS finite element program is utilized for the analysis of 12 flexural beams strengthened with FRP sheets. Comparison between the test results and values obtained from the analysis shows that the numerical method can accurately predict the load-deflection, failure load, strain distribution and failure mode of the strengthened beams. In order to evaluate the effect of different parameters on the numerical results, a sensitivity analysis was carried out. Based on the sensitivity analysis, it was found the concrete fracture energy is an important parameter in the prediction of the behavior of the strengthened beams.