بررسی ظرفیت، گسیختگی و شکل پذیری ستون های بتن مسلح با پوسته GRP با و بدون کاربرد CFRP تحت بار خارج از مرکز

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه عمران، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

2 دانشجوی دکتری عمران- سازه، گروه عمران، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه لرستان

چکیده

در این تحقیق ظرفیت، گسیختگی و شکل‌پذیری ستون‌های بتن‌مسلح دایره‌ای شکل که با استفاده از غلاف لوله‌های پلاستیکی تقویت شده با الیاف شیشه و دورپیچ الیاف پلیمری تقویتی کربنی ، تقویت شدند، تحت نیروی خارج از مرکز، بررسی گردید. اثرات خارج از مرکزیت، غلاف، دورپیچ و تعداد لایه‌های آن بر رفتار ستون‌ها ارزیابی شدند. 18 ستون‌ دایره‌ای با و بدون غلاف و به ترتیب با قطر و ارتفاع 150 و 600 میلی‌متر، تحت بار محوری با خروج از مرکزیت‌های 20 و 50 میلی‌متر قرار گرفتند و اثرات GRP و CFRP به عنوان عوامل محصور‌کننده ستون‌ها بررسی شدند. نتایج نشان داد که کاربرد دورپیچ و غلاف به‌صورت جداگانه و همزمان باعث افزایش قابل-توجه در ظرفیت فشاری ستون‌ها می‌شوند. افزودن یک لایه و دو لایه دورپیچ به‌طور متوسط و به ترتیب در ستون های بدون غلاف و غلافدار، سبب افزایش ظرفیت آنها به میزان %24، %34 ، %3/6 و %12 شدند. تعداد لایه‌های دورپیچ اثر زیادی بر ظرفیت فشاری نهایی در ستون‌های غلافدار نداشت؛ در حالی که غلاف به‌طور متوسط موجب افزایش 5/3 برابری ظرفیت فشاری ستون‌ها شد. گسیختگی در ستون‌های بدون غلاف اکثرا به صورت موضعی و به تدریج، و در ستون‌های غلافدار کامل اتفاق افتاد؛ علت آن را می‌توان در میزان بسیار زیاد محصوریت ناشی از غلاف دانست. کاربرد غلاف باعث افزایش شکل‌پذیری ستون‌های بتن‌‌مسلح به مقدار زیادی شد، به‌گونه‌ای که میانگین افزایش تغییرمکان محوری در ستون‌های غلافدار نسبت به ستون‌های مشابه بدون غلاف، %399 بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of capacity, rupture and ductility of RCC’s with GRP casing with and without CFRP application under eccentric load

نویسندگان [English]

  • Seyed Fathollah Sajedi 1
  • Mehran Zolfaghari Hamooleh 2
  • Ahmad Dalvand 3
1 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
2 PhD Student in Civil Engineering, Department of Civil Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
3 Assistant professor, Faculty of engineering, Lorestan University,Khorramabad, Iran
چکیده [English]

In this study, the capacity, rupture and ductility of circular reinforced concrete columns reinforced with glass-fibre reinforced plastic pipes and carbon- fibres reinforced plastic, under eccentric load was checked. The effects of eccentricity, casing, twist and number of layers on the behaviour of the columns were evaluated. Eighteen circular columns with and without casings, with diameters and heights of 150 and 600 mm, respectively, were subjected to axial loads with eccentricity of 20 and 50 mm, and the effects of GRP and CFRP as the enclosing factors of the columns were investigated. The results showed that the use of casing and twist separately and simultaneously causes a significant increase in the compressive capacity of the columns. On average, the addition of one layer and two twisted layers with and without casing, increased their capacity by 24%, 34%, 6.3% and 12%, respectively. The number of twisting layers did not have much effect on the ultimate compressive capacity in the columns with casing; while the casing increased the compressive capacity of the columns by 3.5 times on average. Rupture occurred in columns without casing mostly locally and gradually, and in columns with casings completely; the cause can be attributed to the very high degree of enclosure caused by the casing. The use of casing increased the ductility of reinforced concrete columns by a large amount, so that the average increase in axial displacement in columns with casing compared to similar columns without casing, was 399%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reinforced concrete circular column
  • Eccentric load
  • GRP casing
  • CFRP twist
  • Capacity
  • Rupture
  • Ductility

مراجع

[1]  اصفهانی،م.، صالحیان،ح.، "بررسی رفتار ستون­های بتن­آرمۀ تقویت شده با دورپیچ CFRP تحت اثر نیروی برون­محور"  نشریه دانشکده فنی، شماره 5، صص 569-559 ، 1384.
[2] EL Maaddawy, T., EL Sayed, M.,­and Abdel-Magid, B.,(2010), The effects of cross-sectional shape and loading condition on performance of reinforced concrete members confined with Carbon Fiber-Reinforced Polymers. Materials and Design, (31): 2330–2341
[3] Mirmiran, A., Shahawy, M., Samaan, M., El Echary, H., Mastrapa. J.C, and Pico, O., (1998), Effect of column parameters on FRP-confined concrete, Journal of Composites Science, 2(4): 175–185.
[4] Tan, K.H., Bhowmik, T. and Balendra, T., (2013), Confinement model for FRP-bonded capsule-shaped concrete columns. Engineering Structures, (51): 51–59.
[5] Kumutha, R., Vaidyanathan, R. and Palanichamy, M.S., (2007), Behavior of reinforced concrete rectangular columns strengthened using GFRP. Cement & Concrete Composites, (29): 609–615.
[6] Matsuda, S., M. Hojo, and S. Ochiai, Trans. Jpn. Soc. Mech. Eng. Trans. Jpn. Soc. Mech. Eng. 56 (526), 1327-1342, 1990. Trans. Japan Society of Mechanical Engineers, 1990. (56):1327-1342.
[7] Samaan M., Mirmiran, A. and Shahawy, M. (1998)."Model of concrete confined by fiber composite" Journal of Structural Engineering, (9):1025-1031.
[8] Pan, J. L., Xu, T., and Hu, Z. J. (2007). “Experimental investigation of load carrying capacity of the slender reinforced concrete column wrapped with FRP.” Construction and Building Materials, (11):1991–1996.
[9] M.N.S. Hadi, (2006) “Comparative study of eccentrically loaded FRP wrapped columns”, Composite Structures, (74):127-135,
[10] M.N.S. Hadi, (2007), “The behavior of FRP wrapped HSC columns under different eccentric loads”, Composite Structures, (78): 560-566.
[11] J.C. McCormac, R.H. Brown, Design of reinforced concrete 10The Edition, John Wiley & Sons, 2015
[12] M.N.S. Hadi, (2007) “Behaviour of FRP strengthened concrete columns under eccentric compression loading, Composite Structures, (77): 92-96
[13] M. Shahawy, A. Mirmiran, T. Beitelman, (2000) "Tests and modeling of carbon-wrapped concrete columns", Composites Part B: Engineering, (31): 471-480.
[14] T. Ozbakkaloglu, M. Saatcioglu, Seismic performance of high-strength concrete columns cast in stay-in-place FRP formwork, in:  Proceedings of 13th world conference on earthquake engineering, 2004.
[15] M.N.S. Hadi, (2009) “Behavior of eccentric loading of FRP confined fiber steel reinforced concrete columns“, Construction and Building Materials, (23): 1102-1108
[16] J.H. Park, B.-W. Jo, S.-J. Yoon, S.-K. Park, Experimental investigation on the structural behavior of concrete filled FRP tubes with/without steel re-bar, KSCE Journal of Civil Engineering, (15): 337-345.
[17] Y.Kusumawardaningsih, M.N.S. Hadi, (2010) “Comparative behavior of hollow columns confined with FRP composites“, Composite Structures, (93): 198-205.
[18] K. Tan, T. Bhowmik, T. Balendra, (2013) “Confinement model for FRP-bonded capsule-shaped concrete columns“, Engineering Structures, (51): 51-59.
[19] W. Hassan, O. Hodhod, M. Hilal, H. Bahnasaway, Behavior of eccentrically loaded high strength concrete columns jacketed with FRP laminates, Construction and Building Materials, (138): 508-527.
[20] Shafieinia, M., Sajedi, f., (2019)"Evaluation and comparison of GRP and FRP applications on the behavior of RCCs made of NC and HSC", smart structures and systems, (5): 495-506,
[21] ASTM D7565/D7565M-10, Standard test method for determining tensile properties of fiber reinforced polymer matrix composites used for strengthening of civil structures, United States: ASTM International, 2010.
[22] ASTM D2996-01, Standard Specification for Filament-Wound Fiberglass (Glass-Fiber- Reinforced Thermosetting- Resin) Pipe, ASTM Committee D29, 2001.
[23] ASTM D638-02, Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics, ASTM Committee D63, 2002.
[24] ASTM D2996-01, Standard Specification for Filament-Wound Fiberglass (Glass-Fiber-Reinforced Thermosetting-Resin) Pipe, ASTM Committee D29, 2001.
[25] ACI Committee 211, Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight and Mass Concrete (Reapproved 2009), ACI 211.1-91. Farmington Hills, MI, USA, 1991
[26] ASTM C39/C39M-03, Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens, ASTM Committee C39, 2003.
مهندسی سازه و ساخت
دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 55
اردیبهشت 1401
صفحه 198-214

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 27 مرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 13 مهر 1400
  • تاریخ پذیرش: 10 آبان 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار