بررسی تأثیر الیاف تقویتی پلیمری کربنی CFRP در میزان باربری دال‌های بتن مسلح دوطرفه مربعی‌شکل دارای بازشو در لبۀ کناری و گوشۀ دال

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسنده

• مجتبی لبیب زاده

دانشگاه شهید چمران اهواز

10.22067/civil.v29i1.21662

چکیده

در دال‌ها بهدلیل وجود داکت‌های تأسیساتی، وجود آسانسور، سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی و غیره ایجاد بازشو اجتناب‌ناپذیر است. بازشوهای با ابعاد کوچک معمولاً تأثیر چندانی در عملکرد دال نمی‌گذارند ولی رفتار دال‌های دارای بازشو با ابعاد نسبتاً بزرگ متفاوت است و معمولاً باعث تمرکز تنش در اطراف بازشوها می‌گردد. درنتیجه یک نقطه‌ضعف در سازه ایجاد می‌گردد و غفلت از این موضوع می‌تواند باعث ایجاد خسارت سازه‌ای در اطراف بازشوها شود. یکی از روش‌های ترمیم و مقاوم‌سازی این‌گونه دال‌ها که بعد از اجرا در آنها بازشو ایجاد می‌شود، استفاده از مصالح کامپوزیت پلیمری(Fiber Reinforced Polymer) یا بهاختصار FRP می‌باشد. در این تحقیق، تأثیر بازشوها و هم‌چنین تأثیر نحوۀ قرارگیری صفحات FRP روی ظرفیت خمشی دال‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. در انتهای تحقیق مشخص شد که نتایج این پژوهش می‌تواند برای تقویت دال‌های موجود که در آنها ایجاد بازشو شده است، استفاده شود و ظرفیت باربری آنها در مقایسه با حالت هموژن (بدون تقویت) می‌تواند افزایش یابد بهطوری که براساس نتایج بهدست آمده از تحلیل مقاومت نهایی نسبت به نمونۀ شاهد (دارای بازشو و بدون تقویت) در گروه Se (دال دارای بازشو در لبۀ کناری دال) از 12 تا 30 درصد و در گروهSco (دال دارای بازشو در گوشۀ دال) از 1 تا 10 درصد بسته به نحوۀ قرارگیری الیاف تقویتی FRP افزایش داشته است.

کلیدواژه‌ها

• دال بتن مسلح دوطرفه
• بازشوی کناری و گوشه
• الیاف CFRP
• ظرفیت باربری

---

عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effects of CFRP on Load Bearing Capacity of Strengthened Two-Way RC Squared Slabs with Side and Corner Openings

نویسنده [English]

• mojtaba labibzadeh

Shahid Chamran University of Ahvaz

چکیده [English]

Due to existence of the facility ducts, such as elevators, heating, and cooling systems in buildings, creating of the openings in the reinforced concrete slabs is inevitable. Usually, small openings have negligible effects on the slab performance whereas the large openings can affect significantly on the slab behavior and can cause the stress concentration adjacent to the openings. In some cases, ignoring this issue can cause serious problems in the integrity, stiffness and even stability of structures. One of the rehabilitation and strengthening methods of such slabs is the use of Fiber Reinforce Polymers sheets (FRPs). In this research, the influence of the lateral and corner openings as well as the impact of using a kind of FRPs known as CFRP (Carbon Fiber Reinforce Polymer sheets) for strengthening of two-way slabs were investigated. The obtained results indicate that this method can be successfully employed in remedy operations for mentioned slabs. CFRP sheets can recover the lost flexural rigidity of the slab considerably and even in some cases can improve it in comparison to that of homogeneous slab (slab with no opening). The results also show that by implementing this method the flexural rigidity of the slab can be increased between 12 to 30 percent in the case of slabs with lateral opening and between 1 to 10 percent in the case of slabs with the corner opening relative to the original weakened slab (slab with opening without strengthening).

کلیدواژه‌ها [English]

• Two-Way RC Squared Slabs
• CFRP
• Load Bearing Capacity
• Side and Corner Openings

مراجع

1. Erhard, G. "Designing with Plastics", Hanser Gardner Publication, Inc., (2006).

2. Arduini, M., D'Amrisi, A., and Tommaso, A. D. "Shear failure of concrete beams reinforced with FRP plates", In proceedings, infrastructures: A new materials and methods of repair, proceedings of the third materials engineering conference, San Diago, CA, USA, pp. 123-130, (1991).

3. GangaRao, H. V. S. and Vijay, P. V. "Bending behavior of concrete beams wrapped with carbon fabric", Journal of structural engineering, Vol. 124(1), pp. 3-10, (1998).

4. Triantafillou, T. C. "Shear strengthening of reinforced concrete beams using epoxy-bonded FRP composites", ACI Structural Journal, Vol. 95(2), pp.107-115, (1998).

5. Nitereka, C. and Neale, K. "Analysis of reinforced concrete beams strengthened in flexure with composite laminates", Canadian journal for civil engineering, Vol. 26, pp. 646-654, (1999).

6. Julio, F. D., and Pizhong, Q. "A computational approach for analysis and optimal design of FRP beams", Computers and Structures, Vol. 70(2), pp. 169-183, (1999).

7. Wu, Y., Zhu, Y., Lai, Y., and Pan, W., "Analysis of shear lags and shear deformation effects in laminated composite box beams under bending loads", Composite Structures, Vol. 55(2), pp. 147-156, (2002).

8. Zheng, Z., and Taheri, F., "Numerical studies on dynamic pulse buckling of FRP composite laminated beams subject to an axial impact", Composite Structures, Vol. 56(3), pp. 269-277, (2002).

9. Håkan, N., and Täljsten, B., "Testing of hybrid FRP composite beams in bending", Composites Part B: Engineering, Vol. 35(1), pp. 27-33, (2004).

10. Wegian, F. M., and Abdalla, H. A. "Shear capacity of concrete beams reinforced with fiber reinforced polymers", Composite Structures, Vol. 71(1), pp. 130-138, (2005).

11. Jae, H. L., Lopez, M., and C., Bakis, Bakis, "Slip effects in reinforced concrete beams with mechanically fastened FRP strip", Cement and Concrete Composites, Vol. 31(7), pp. 496-504, (2009).

12. Naghipour, M., Nematzadeh, M., and Yahyazadeh, Q., "Analytical and experimental study on flexural performance of WPC–FRP beams", Construction and Building Materials, Vol. 25(2), pp. 829-837, (2011).

13. Ebead, U., Marzouk, H. and Lye. M., "Strengthening of two-way slabs using FRP materials: a simplified analysis based on response surface methodology", 2nd World Engineering Congress, Sarawak, Malaysia, 22-25 July, (2002).

14. Ebead, U., and Marzouk. H., "Tension-stiffening model for FRP-strengthened RC concrete two-way slabs", Materials and Structures, Vol. 38, pp. 193-200, (2004).

15. Mosallam, A. S., and Mosalam, K. M., "Strengthening of two-way concrete slabs with FRP composite laminates", Construction and building materials, Vol. 17, pp. 43-54, (2003).

16. El-sayed, W. E., Ebead, U. A., and Neale, K. W., "Mechanically Fastened FRP-Strengthened Two-Way Concrete Slabs with and without Cutouts", Journal of Composites for Construction, ASCE, Vol. 13(3), pp. 198-207, (2009).

17. Lubliner, J., Oliver, J., Oller, S. and On˜ate, E. "A plastic-damage model for concrete", International Journal of Solids and Structures, Vol. 25(3), pp. 229–326, (1989).

18. Enochsson, O., Lundqvist, J., Ta¨ljsten, B., Rusinowski, P. and Olofsson, T., "CFRP strengthened openings in two-way concrete slabs –An experimental and numerical study", Construction and Building Materials, Vol. 21, pp. 810-826, (2007).