مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی عددی عملکرد ورقه‌های پیش‌ساخته کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند در بهبود مقاومت خمشی و برشی تیرهای بتن مسلح

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده
استادیار گروه مهندسی عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران
10.22065/jsce.2026.547876.3819
چکیده
در این پژوهش، عملکرد سازه‌ای تیرهای بتن مسلح تحت تقویت خمشی و برشی با استفاده از ورقه‌های کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند مورد بررسی قرار گرفته است. در تقویت خمشی، ورقه‌های کامپوزیت همراه با میلگردهای پلیمری در ناحیه کششی تیر به‌کار گرفته شدند، در حالی‌که در تقویت جانبی، همین ورقه‌ها بدون استفاده از میلگرد پلیمری در جان تیرها نصب گردیدند. به‌منظور ارزیابی خواص مکانیکی این سیستم، آزمایش‌های کشش مستقیم، مقاومت فشاری و خمش سه‌نقطه‌ای بر روی نمونه‌های کامپوزیت انجام شد. همچنین، دو نمونه تیر بتن مسلح تحت بارگذاری یکنواخت در آزمون خمش چهار نقطه‌ای قرار گرفتند و مدل‌سازی عددی با نرم‌افزار آباکوس برای اعتبارسنجی نتایج تجربی صورت پذیرفت. در ادامه، ۴۵ مدل تیر به‌صورت عددی تحلیل شدند که در آن‌ها متغیرهایی نظیر نوع تقویت جانبی، آرایش تقویت خمشی و قطر میلگردهای فولادی در بازه ۸ تا ۱۶ میلی‌متر مورد بررسی قرار گرفت. در قطر میلگرد ۸ میلی‌متر، ظرفیت باربری از 83/15 به 52/156 کیلونیوتن و ظرفیت جذب انرژی از 34/364 به 33/5249 کیلونیوتن افزایش یافت که به ترتیب معادل 889 درصد و 1341 درصد رشد نسبت به نمونه کنترل بود. همچنین در قطر ۱۲ میلی‌متر، ظرفیت باربری به 59/182 کیلونیوتن و جذب انرژی به 50/6534 کیلونیوتن رسید که نسبت به نمونه پایه، افزایش‌هایی معادل 466 درصد و 607 درصد را نشان دادند. این نتایج نشان می‌دهد که استفاده هدفمند از ورقه‌های کامپوزیت در تقویت خمشی و جانبی، همراه با طراحی مناسب اجزای مقاوم‌سازی، تأثیر قابل‌توجهی در ارتقاء ظرفیت باربری و جذب انرژی تیرهای بتن مسلح دارد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Numerical Study on Prefabricated Fiber-Reinforced Cementitious Sheets for Enhancing Flexural and Shear Strength of Reinforced Concrete Beams

نویسنده English

Reza Khaleghi
Assistant professor, Department of Civil Engineering, Ker.C., Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
چکیده English

This study investigates the structural performance of reinforced concrete beams strengthened in flexure and shear using high-performance fiber-reinforced cementitious composite (HPFRCC) sheets. In flexural strengthening, HPFRCC sheets were applied in the tensile zone of the beam in combination with polymer (GFRP) rebars, while in shear strengthening, the same sheets were installed independently along the beam web without polymer reinforcement. To evaluate the mechanical properties of the composite system, direct tensile, compressive strength, and three-point bending tests were conducted on HPFRCC specimens. Additionally, two reinforced concrete beams were subjected to four-point bending tests under uniform loading, and numerical modeling was performed using Abaqus to validate the experimental results. Subsequently, 45 beam models were analyzed numerically, examining variables such as shear strengthening type, flexural reinforcement configuration, and steel rebar diameter ranging from 8 to 16 mm. For beams with 8 mm steel rebars, the load-carrying capacity increased from 15.83 to 156.52 kN and energy absorption from 364.34 to 5249.33 kN·mm, corresponding to improvements of 889% and 1341%, respectively, compared to the control specimen. For 12 mm rebars, the load capacity reached 182.59 kN and energy absorption rose to 6534.50 kN·mm, representing increases of 466% and 607%. These findings demonstrate that targeted use of HPFRCC sheets in both flexural and shear strengthening, combined with optimized reinforcement design, significantly enhances the load-bearing capacity and energy absorption of reinforced concrete beams.

کلیدواژه‌ها English

RC beam
Brittle Shear Failure
HPFRCC sheets
Flexural and Shear Strengthening
Load–Displacement Curve

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 01 اسفند 1404

  • تاریخ دریافت 19 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 08 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 01 اسفند 1404