بررسي رفتار خمشي عرشه ها و تيرهاي پل هاي بتني مسلح شده با ميلگردهاي طولي غيرفولادي اليافي پليمري FRP

Investigation of Flexural Behavior of Concrete Bridge Decks and Beams Reinforced with Non-metallic Fiber Polymer FRP Bars

سال­ هاست كه از ميلگردهاي فولادي براي تسليح اعضاي سازه هاي بتني استفاده مي شود. اگرچه فولاد، كاربري مناسبي از خود نشان داده، اما در شرايط محيطي مهاجم، زوال سازه هايي مانند پايه ­ها يا عرشه هاي پلهاي بتن مسلح، به دليل خوردگي فولاد، اتفاق مي­افتد. لذا، بهره ­گيري از آرماتورهاي FRP راه مناسبي در حل اين معضل شناخته شده زيرا اين مصالح در محيط­ هاي اسيدي، پايايي و دوام خوبي از خود نشان مي­ دهند. تأثير پارامترهاي مختلف، از جمله مدول الاستيسيته، مقطع و درصد آرماتورهاي كششي FRP بر ظرفيت، جابه ­جايي و لنگر نهايي و رفتار خمشي عرشه ها و تيرهاي پل هاي مسلح به صورت عددي در اين مقاله بررسي شده است. به اين منظور، رفتار 18 تير با ميلگردهاي FRP به روش المان محدود شبيه ­سازي و تحليل شده و تأثير عوامل ذكر شده بر ميلگردهاي FRP بررسي گشته­ است. نتايج نشان داد كه به طور ميانگين، در تيرهاي مسلح به ميلگردهاي FRP، با افزايش 73/62 درصدي ميزان آرماتور كششي مقطع، بار نهايي نيز افزايش16/45 درصدي و با افزايش35/3 درصدي مدول الاستيسيته آرماتور كششي مقطع، بار نهايي افزايش 9/75 درصدي اتفاق مي ­افتد. بنابراين، با كاربرد ميله هاي FRP بجاي ميلگرد متداول فلزي در اعضاي بتني پل ها، علاوه بر محافظت در مقابل زوال احتمالي، باعث افزايش ظرفيت تيرهاي بتني مي شود.

Steel bars are widely used for reinforcing of structural concrete members. Although the steel bars have suitable application, but its deterioration and corrosion in aggressive environmental conditions such as reinforced decks or beams in bridges was displayed as a disaster. Replacing steel bars with Fiber Reinforced Polymer (FRP) bars is a good way to solve this problem, because FRP materials have high durability in acidic and aggressive environments. The influence of different parameters such as modulus of elasticity, section, and percentage of FRP tensile reinforcement on capacity, displacement and ultimate moment and the overall flexural behavior of RC decks and beams of bridges were numerically investigated in this paper.In order to evaluate the effectiveness of considered parameters with FRP, the behavior of 18 beams, reinforced with FRP bars, was simulated via finite element method. Results indicated that the ultimate capacity of beams reinforced with FRP bars was increased up to 16.45% due to increasing amount of longitudinal tensile bar percentage up to 73.62%. Also, after increasing the modulus of elasticity of FRP bars up to 35.3%, the ultimate capacity of beams was increased up to 9.75%. Therefore, application of FRP bars in bridges members can prevent probable deterioration and also increase load capacity.