مدل سازی تیرهای بتن آرمه دارای خرابی داخلی تقویت شده با FRP و مقایسه با نمونه آزمایشگاهی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

تشخیص نوع و میزان خرابی در تیرها و سازه از جهت عملکرد و میزان تاثیر گذاری از اهمیت بالایی برخوردار است. با وجود تحقیقات بسیار در مورد کاربردCFRP، استفاده از آن به صورت Strips را می‌توان به عنوان یکی از روش‌های مهم عنوان کرد. استفاده از مقیاس half scale در ساخت سازه و تیرهای آزمایشگاهی، نتایج قابل استنادتری را در اختیار قرار می‌دهد. با توجه به نوع خرابی و میزان پیشرف ترک های بوجود آمده بر روی سطح تیر و همچنین رشد ترک ها متفاوت می‌باشد. در تمامی ساخت و سازه‌های صورت گرفته، نحوه اجرا و کیفیت مصالح بکار رفته 2 اصل بسیار مهم در نوع عملکرد و میزان بازدهی سازه می‌باشد. در این تحقیق به شناسایی نوع خرابی های موجود در تیر بتن آرمه به روش غیر مخرب پرداخته شده است.در این روش استفاده از اجزای محدود در شناسایی نوع خرابی تیر، بدون رسیدن تیر به وضعیت ناپایدار را می‌توان در رده آزمایشات غیر مخرب قرار داد. که از نظر اقتصادی بسیار قابل اهمیت می باشد. از این رو 16 تیر بتنی با ابعاد 250 × 250 × 2100 میلی متر ساخته شده و به دو دسته دارای کامپوزیت FRP و بدون آن تقسیم شده است. هرگروه دارای یک تیر کنترل بوده و باقی نمونه ها دارای خرابی ایجاد شده در بتن و میلگرد می‌باشند. تیرهای تهیه شده تحت آزمایش 4 نقطه‌ای قرار گرفته و پس از جمع‌آوری نتایج و بررسی و تحلیل داده‌ها، مدل سازی تیرها آغاز گردیده است. با استفاده از روش اجزای محدود به مدل سازی تمامی تیرهای ساخته شده در آزمایشگاه پرداخته شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل مدل سازی و آزمایشگاهی در قالب نمودار بار-تغییر مکان با یکدیگر مقایسه شده است. می‌توان نتایج مدل سازی را تقریب مناسبی از نمونه‌های آزمایشگاهی دانست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Modeling Reinforced Concrete Beam with Reinforced Internal Failure by FRP and Comparing It with Laboratory Sample

نویسندگان [English]

  • Mohammad Abbasi 1
  • Hosein Naderpour 2
1 Ph.D. Candidate, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Diagnosing type and amount of deficits in beams and structure is highly important in terms of performance and impact. Despite of paramount studies on CFRP application, its usage as Strips can be mentioned as one of the most important ways. Using Half Scale in building structure and lab beams would provide more adducible results. Considering type of breakdown and its progress, the growth cracks on the surface of beams is different. In all constructions, the manner of implementation and the quality of materials are two important principles in terms of performance and efficiency of the structure. In present study, type breakdown in the beam of reinforce concrete is addressed in a nondestructive manner. In this technique, by using finite element method in identifying beam breakdown without creating an unstable condition, one can achieve a nondestructive situation in experiments which is significantly cost – effective. Hence, 16 250mm × 250mm × 2100mm concrete beams were built and divided into two groups with and without FRP composite. Each group has a control beam and remained samples have breakdown in concrete and rebar. Prepared beams were put in a 4 – point experiment and, upon gathering and analyzing relevant data, beams prototyping was begun. By using finite element method, all beams were prototyped in lab. The findings from prototyping and lab analyses are compared in the format of load – location change graph. One can consider the results of prototyping as a proper approximation of lab samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reinforced concrete beam
  • Ansys modeling
  • CFRP
  • Reinforcement
  • Failure detection

مراجع

[1]  A. Godat, P. Labossière, K. W. Neale, and O. Chaallal, “Behavior of RC members strengthened in shear with EB FRP: Assessment of models and FE simulation approaches,” Comput. Struct., vol. 92–93, pp. 269–282, Feb. 2012, doi: 10.1016/j.compstruc.2011.10.018.
[2]  P. Carrara and D. Ferretti, “A finite-difference model with mixed interface laws for shear tests of FRP plates bonded to concrete,” Compos. Part B Eng., vol. 54, pp. 329–342, Nov. 2013, doi: 10.1016/j.compositesb.2013.05.030.
[3]  F. Minghini, N. Tullini, and F. Laudiero, “Buckling analysis of FRP pultruded frames using locking-free finite elements,” Thin-Walled Struct., vol. 46, no. 3, pp. 223–241, Mar. 2008, doi: 10.1016/j.tws.2007.09.001.
[4]  A. Hosseini and D. Mostofinejad, “Effect of groove characteristics on CFRP-to-concrete bond behavior of EBROG joints: Experimental study using particle image velocimetry (PIV),” Constr. Build. Mater., vol. 49, pp. 364–373, Dec. 2013, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2013.08.036.
[5]  H. Amoushahi and M. Azhari, “Buckling of composite FRP structural plates using the complex finite strip method,” Compos. Struct., vol. 90, no. 1, pp. 92–99, Sep. 2009, doi: 10.1016/j.compstruct.2009.02.006.
[6]  M. Madqour and H. Hassan, “Experimental and analytical investigations of reinforced concrete beams strengthened by different CFRP sheet schemes.,” Frat. ed Integrità Strutt., vol. 15, no. 56, pp. 123–136, 2021.
[7]  G. Camata, E. Spacone, and R. Zarnic, “Experimental and nonlinear finite element studies of RC beams strengthened with FRP plates,” Compos. Part B Eng., vol. 38, no. 2, pp. 277–288, Mar. 2007, doi: 10.1016/j.compositesb.2005.12.003.
[8]  G. Milani, “3D FE limit analysis model for multi-layer masonry structures reinforced with FRP strips,” Int. J. Mech. Sci., vol. 52, no. 6, pp. 784–803, Jun. 2010, doi: 10.1016/j.ijmecsci.2010.01.004.
[9]  H. N. G. Al-Maliki, M. M. Abbass, and J. J. Al-kaabi, “Simulation Nonlinear of Structural Behavior of Hollow Reinforced Concrete Deep Beams Strengthened By CFRP.,” in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 928, no. 2, p. 22119.
[10]        J. G. Teng, S. S. Zhang, J. G. Dai, and J. F. Chen, “Three-dimensional meso-scale finite element modeling of bonded joints between a near-surface mounted FRP strip and concrete,” Comput. Struct., vol. 117, pp. 105–117, Feb. 2013, doi: 10.1016/j.compstruc.2012.12.002.
[11]        S. M. R. Khalili and B. Saboori, “Transient dynamic analysis of tapered FRP composite transmission poles using finite element method,” Compos. Struct., vol. 92, no. 2, pp. 275–283, Jan. 2010, doi: 10.1016/j.compstruct.2009.07.026.
[12]        X. Lin and Y. X. Zhang, “Bond–slip behaviour of FRP-reinforced concrete beams,” Constr. Build. Mater., vol. 44, pp. 110–117, Jul. 2013, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2013.03.023.
[13]        A. Caggiano and D. Said Schicchi, “A thermo-mechanical interface model for simulating the bond behaviour of FRP strips glued to concrete substrates exposed to elevated temperature,” Eng. Struct., vol. 83, pp. 243–251, Jan. 2015, doi: 10.1016/j.engstruct.2014.10.017.
[14]        M. Z. Naser, R. A. Hawileh, and J. A. Abdalla, “Modeling Strategies of Finite Element Simulation of Reinforced Concrete Beams Strengthened with FRP: A Review,” J. Compos. Sci., vol. 5, no. 1, p. 19, 2021.
[15]        M. A. H. Hassanen and M. Raoof, “Design against premature peeling failure of RC beams with externally bonded steel or FRP plates,” Mag. Concr. Res., vol. 53, no. 4, pp. 251–262, Aug. 2001, doi: 10.1680/macr.2001.53.4.251.
[16]        R. de Borst, “Integration of plasticity equations for singular yield functions,” Comput. Struct., vol. 26, no. 5, pp. 823–829, Jan. 1987, doi: 10.1016/0045-7949(87)90032-0.
[17]        A. C. 318, “318-14: Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary,” p. 520, 2014.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 03 آبان 1399
  • تاریخ بازنگری: 05 اردیبهشت 1400
  • تاریخ پذیرش: 17 اردیبهشت 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار