تحلیل غیر خطی تیرهای بتنی پیش تنیده با ورق GFRP به روش اجزای محدود

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی سازه، دانشکده عمران ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، نجف آباد، ایران

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد ، نجف آباد ، ایران

چکیده

در این مقاله یک روش عددی برای تحلیل کامل تیرهای خمشی بتنی پیش تنیده، تقویت شده با ورق های پلیمر مسلح شده با الیاف شیشه با تمرکز بر رفتار شکل پذیری و مقاومت خمشی معرفی می گردد. پیش تنیده نمودن سازه های بتنی باعث افزایش ظرفیت خمشی این گونه سازه ها شده و باعث افزایش مقاومت سازه ها و افزایش طول دهانه و کاهش تغییر مکان تیرها می شود. که هم از لحاظ کارامدی و هم از لحاظ سازه ای مقرون به صرفه است. بررسی شکل پذیری این سازه ها که امروزه بسیار مورد استفاده قرار می گیرند، از اهمیت بالایی برخوردار است چرا که بیانگر توان سازه در تغییر شکل غیر ارتجاعی قبل از تخریب اعضا می باشد. در تحقیق حاضر سعی بر آن است که تاثیر استفاده از ورق GFRP پیش تنیده بر شکل پذیری و تغییر شکل، در رفتار تیرهای مقاوم سازی شده به این روش بررسی شود. بدین منظور با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ANSYS ابتدا به مدل سازی چندین نمونه تیر با شرایط مختلف پرداخته شد. پس از مقایسه ی نتایج تحلیل عددی تیر بتنی با ورق GFRP با نتایج تحلیل عددی دو نوع تیر بتنی پیش تنیده با مفتول و اثبات کارایی مدل ارائه شده، به بررسی شاخص شکل پذیری انرژی و جابجایی، تغییر شکل نهایی، مقاومت و مقدار جابجایی تیرهای بتنی پرداخته شده است. برای این منظور سه عدد تیر با ابعاد ×160mm 280mm× 3600mm مورد مدل سازی قرار گرفتند. به طور خلاصه نتایج این تحقیق حاکی از آن است که استفاده از ورق GFRP پیش تنیده باعث می شود مقدار جابجایی تیر بر اثر نیرو دارای کمترین مقدار و لذا لایه GFRP موجب افزایش 10 در صدی و 4/10 در صدی بر سختی خمشی و شکل پذیری خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Nonlinear Analysis of Prestressed Concrete Beams with GFRP Sheets by Finite Element Method

نویسندگان [English]

  • mohsen izadinia 1
  • Mohammad Sina Sharifi 2
1 structure department, civil engineering faculty, islamic azad university najafabad branch, najafabad, iran
2 Islamic Azad University Najafabad Branch, Najafabad , Iran
چکیده [English]

This paper describes a numerical method for the full-range analysis of prestressed concrete flexural beams strengthened with prestressed glass fiber-reinforced polymper (GFRP) sheets, focusing on ductility and flexural strength behaviour. Prestressing concrete structures cause increased flexural strength of these structures thus increased resistance of structures, increased span length, and reduced displacements of beams are resulted, which is very effective and economically feasible. The study of ductility of these structures that have been used a lot nowadays, has a great importance because it expresses the capability of structure in inelastic deformations before destruction of members. Present paper attempts to investigate the effect of prestressed GFRP sheets on ductility and deformation of beams strengthened by this method. Regarding to this, the modelling of three sample of beams in different conditions was studied using finite element software ANSYS. After comparing the results of numerical analysis of concrete beam with GFRP sheet and the numerical results of two types of prestressed concrete beam with wire and proofing the efficiency of presented model, the displacement and energy ductility index, deformation, resistance and the amount of displacement of concrete beams have been investigated. Three beams with 160mm*280mm*3600mm dimensions have been modelled. In summary, the results express that the application of prestressed GFRP sheet may cause the least displacements of beam and an increase of 10% and 10.4% will be achieved in the flexural stiffness and ductility.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ductility
  • Finite Element
  • Glass fiber reinforced polymers
  • prestressing
  • Ansys
[1] Fintel, M., (1974), "Ductility of structral element", Hank book of Concrete Engineering, Chapter 8.
[2] Kim, Y.J., Chi, C., Green, M.F., (2008) "Ductility and cracking behavior of prestressed concrete beams strengthend with prestressed CFRP sheets", Journal of Composites for Construvtion, ASCE.
[3] Oudah, F., El- Hacha, R., (2012) "A new ductility model of reinforced concrete beams strengthened using fiber reinforced polymer reinforcement", Composite: Part B, 43, Vol. 3338- 3347.
[4] Du, J.S., Cheung, F.T.K., Kwan, A.K.H., (2008) "Ductility analysis of prestressed concrete beams with unbonded tendons", Engineering Structure, 30, pp. 13-21.
[5] Ghallab, A., (2014), "Ductility of externally prestressed continuous concrete beams", KSCE Journal of Civil Engineering, pp. 595- 606.
[6] Parandman, P., Jayaramam, M., (2014), "Finite element analysis of reinforced concrete beam retrofitted with different fiber composites", Middle- East Journal of Scientific Research, 22, pp. 948- 953.
[7] Prashant B, K., Sudhir P, P.P., Keshav K, S., (2014), "Finite element analysis of prestressed beam", International Journal of Advance Foundation and Research in Science & Engineering (IJAFRSE), 1(3).
[8] Kast, A.S., Varghese, V.,(2012) "Finite element analysis of prestressed concrete beams", International Journal of Advance Technlogy in Civil Engineering, Vol. 1.
[9] Subramani, T., Jayalakshmi, J., (2015), "Analyrical investigation of bonded glass fiber reinforced polymer sheets with reinforced concrete beam using ansys", International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management, Vol. 4.
[10] Chen, W., Hao, H., Chen, S., (2015), "Numerical analysis prestressed reinforced concrete beam subjected to blast loading", Material and Design, 65, pp. 662-674.
[11] Vasudevan, G., Kothandaraman, S., (2011), "Parametric study on nonlinear finite element analysis on flexural behavior of RC beams using", International Journal of Civil and Structural Engineering, 2(1).
[12] Amer M, I., Saad K , M., Qusay W, A., (2012), "Finite element modeling of coposite steel- concrete beams with external prestressing", International Journal of Civil and Structural Engineering, 3(1).
[13] Jayajothi, P., Kumutha, R., Vijai, K., (2013) "Finite element analysis of FRP strengthened RC beams using ansys", Asian Journal of Civil Engineering (BHRC), 1(4).
[14] Rose Joshuva, N., Saibabu, S., Eapen Sakaria, P., Lakshmikandhan, K.N., Sivakumar, P., (2012), "Finite element analysis of reinforced and pr-tensioned concrete", International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Vol. 4.