بررسی اثرات لایۀ میانی در محصورشدگی ستونهای بتن آرمۀ تقویت‌شده با ورقه های CFRP

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 5، دوره 28، شماره 1 - شماره پیاپی 15، دی 1395، صفحه 49-64   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/civil.v28i1.35206

نویسندگان

حمید کریمی زاده^* ؛ محمدرضا افتخار

دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

امروزه استفاده از مواد کامپوزیتی پلیمری (FRP) به‌عنوان یک مادۀ تقویتی برای تعمیر و تقویت اجزای مهم سازه های بتن آرمه
به خصوص ستون ها، رواج گسترده ای پیدا کرده است. در این تحقیق با انجام آزمایش بارگذاری محوری، تأثیر لایه ی میانی بر بهبود رفتار محصورشدگی ستون های بتن آرمه بررسی شده است. برای این هدف، 14 عدد ستون بتن آرمه به قطر 150 و ارتفاع 500 میلی متر و به
روش های مختلف توسط یک یا دو لایه ورقFRP تقویت‌شده و تحت بار فشاری محوری قرار گرفته است. در این رابطه تأثیر محصورشدگی با نوارهای منقطع CFRPدر حالت سنتی (بدون استفاده از لایۀ میانی) و با استفاده از شیوۀ نوین بررسی شده در تحقیق حاضر، با یکدیگر و با نتایج بارگذاری ستون های با تسلیح داخلی و بدون تقویت خارجی (به‌عنوان نمونه شاهد) مقایسه شده است. روش جدید شامل استفاده از یک لایه ورق نازک گالوانیزه به ضخامت 13/0 میلی متر می باشد که با نصب این ورق در زیر نوار FRP از انتقال تمرکز تنش ناشی از ترک خوردگی بتن به ورق FRP ممانعت می شود. وجود لایه میانی ضمن کاهش انتقال تنش های دومحوره به ورق FRP، باعث افزایش قابل توجه مقاومت و شکل‌پذیری نمونه های تقویت‌شده با لایۀ میانی نسبت به نمونه های تقویت‌شده در حالت سنتی می شود.

کلیدواژه‌ها

ستون بتن آرمه؛ لایۀ میانی؛ محصورشدگی؛ کامپوزیت؛ FRP؛ مقاومت فشاری؛ شکل پذیری

سایر فایل های مرتبط با مقاله

4-karimizade.pdf

مراجع

1. Samaan, M., Mirmiran, A., and Shahawy, M., "Model of Concrete Confined By Fiber Composites", Journal of Structural Engineering, Vol. 124, pp. 1025-1031, (1998).

2. Structures, C., "ACI Committee 440", American Concrete Institute, ACI, Vol., (2008).

3. No, D.M., "ISIS CANADA RESEARCH NETWORK", (2007).

4. Parretti, R., and Nanni, A., "Axial Testing of Concrete Columns Confined with Carbon FRP: Effect of Fiber Orientation", Proceedings. CD Proc. of the third international conference on composites in infrastructure, (2002).

5. Chaallal, O., Shahawy, M., and Hassan, M., "Performance of Axially Loaded Short Rectangular Columns Strengthened with Carbon Fiber-Reinforced Polymer Wrapping", Journal of Composites for Construction, Vol. 7, pp. 200-208, (2003).

6. Theriault, M., Neale, K.W., and Claude, S., "Fiber-Reinforced Polymer-Confined Circular Concrete Columns: Investigation of Size and Slenderness Effects", Journal of Composites for Construction, Vol. 8, pp. 323-331, (2004).

7. Matthys, S., Toutanji, H., and Taerwe, L., "Stress–Strain Behavior of Large-Scale Circular Columns Confined with FRP Composites", Journal of Structural Engineering, Vol. 132, pp. 123-133, (2006).

8. Al-Salloum, Y.A., "Influence of Edge Sharpness on the Strength of Square Concrete Columns Confined with FRP Composite Laminates", Composites Part B: Engineering, Vol. 38, pp. 640-650, (2007).

9. Hadi, M., "Behaviour of FRP Wrapped Normal Strength Concrete Columns Under Eccentric Loading", Composite structures, Vol. 72, pp. 503-511, (2006).

10. Yang, X., Nanni, A., and Chen, G., "Effect of Corner Radius on the Performance of Externally Bonded FRP Reinforcement", Proceedings.5th international. conference. on Non-Metallic Reinforcement for Concrete Structures, (2001).

11. Yang, X., Wei, J., Nanni, A., and Dharani, L.R., "Shape Effect on the Performance of Carbon Fiber Reinforced Polymer Wraps", Journal of Composites for Construction, Vol. 8, pp. 444-451, (2004).

12. Toutanji, H., "Stress-Strain Characteristics of Concrete Columns Externally Confined with Advanced Fiber Composite Sheets", ACI Materials Journal, Vol. 96, (1999).

13. Xiao, Y., and Wu, H., "Compressive Behavior of Concrete Confined by Carbon Fiber Composite Jackets", Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 12, pp. 139-146, (2000).

14. Lam, L., and Teng, J., "Ultimate Condition of Fiber Reinforced Polymer-Confined Concrete", Journal of Composites for Construction, Vol. 8, pp. 539-548, (2004).

15. Cole, C.B., "Performance of FRP-Jacketed Reinforced Concrete Columns Subjected to Uniaxial Compression", Master of Science in Civil Engineering, University of Missouri–Rolla, Rolla, MO, (2001).

16. De Lorenzis, L., and Tepfers, R., "Comparative Study of Models on Confinement of Concrete Cylinders with Fiber-Reinforced Polymer Composites", Journal of Composites for Construction, Vol. 7, pp. 219-237, (2003).

17. Pessiki, S., Harries, K.A., Kestner, J.T., Sause, R., and Ricles, J.M., "Axial Behavior of Reinforced Concrete Columns Confined with FRP Jackets", Journal of Composites for Construction, Vol. 5, pp. 237-245, (2001).

18. Shahawy, M., Mirmiran, A., and Beitelman, T., "Tests and Modeling of Carbon-Wrapped Concrete Columns", Composites Part B: Engineering, Vol. 31, pp. 471-480, (2000).

19. Matthys, S., Taerwe, L., and Audenaert, K., "Tests on Axially Loaded Concrete Columns Confined by Fiber Reinforced Polymer Sheet Wrapping", ACI Special Publication, Vol. 188, (1999).

20. Fraldi, M., Nunziante, L., Carannante, F., Prota, A., Manfredi, G., and Cosenza, E., "On the Prediction of the Collapse Load of Circular Concrete Columns Confined by FRP", Engineering Structures, Vol. 30, pp. 3247-3264, (2008).

21. Fam, A.Z., and Rizkalla, S.H., "Confinement Model for Axially Loaded Concrete Confined by Circular Fiber-Reinforced Polymer Tubes", ACI structural journal, Vol. 98,( 2001).

22. Harries, K.A., and Carey, S.A., "Shape and “Gap” Effects on the Behavior of Variably Confined Concrete", Cement and Concrete Research, Vol. 33, pp. 881-890, (2003).

23. Campione, G., "Influence of FRP Wrapping Techniques on the Compressive Behavior of Concrete Prisms", Cement and concrete composites, Vol. 28, pp. 497-505, (2006).

24. ایلیا، الهه، « بررسی رفتار محوری ستون‌های محوری چهارگوش تقویت‌شده با نوارهای FRP در گوشه‌ها و بست‌های FRP در وجوه»، پایان-نامه کارشناسی ارشد، دانشکده عمران دانشگاه صنعتی اصفهان.(1391)

25. Mirmiran, A., Shahawy, M., Samaan, M., Echary, H.E., Mastrapa, J.C., and Pico, O., "Effect of Column Parameters on FRP-Confined Concrete", Journal of Composites for Construction, Vol. 2,

pp. 175-185, (1998).

26. Rousakis, T. C., Karabinis, A. I., Kiousis, P. D., "FRP-Confined Concrete Members: Axial Compression Experiments and Plasticity Modeling". Engineering Structures, Vol. 29, No. 7, pp. 1343–1353, (2007).

27. Piekarczyk, J., Piekarczyk, W., Blazewicz, S., "Compression Strength of Concrete Cylinders Reinforced with Carbon fiber Laminate", Construction and Building Materials, Vol. 25, pp. 2365-2369, (2011).