بررسی آزمایشگاهی و عددی اثر جایگزینی خاموت‌های دست‌ساز ساخته شده از الیاف FRP به‌جای خاموت‌های فلزی در تیرهای بتن مسلح

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه سمنان

چکیده

در بسیاری از سازه‌های امروزی به‌خصوص در سازه‌هایی که در سواحل دریا ساخته می‌شوند بحث خوردگی آرماتورها و کاهش ظرفیت سازه برای تحمل بارهای ثقلی و جانبی یک موضوع جدی می‌باشد. استفاده از الیاف پلیمری FRP تا حدودی می‌تواند این مشکل را مرتفع سازد. در مقاله‌ی حاضر یک تحقیق آزمایشگاهی و عددی بر روی اثر جایگزینی خاموت‌های ساخته شده از الیاف FRP به‌جای خاموت‌های فلزی تحت بارگذاری استاتیکی صورت گرفته است. به‌همین منظور سه نمونه تیر بتنی ساخته و تحت بارگذاری تک‌نقطه‌ای در وسط دهانه آزمایش گردید. از سه نمونه تیر یک تیر به‌عنوان مرجع دارای خاموت فلزی و دو تیر دیگر دارای خاموت ساخته شده از الیاف FRP در محل کارگاه بودند. آرماتورهای طولی همه‌ی نمونه‌ها فلزی بودند. ضمناً دو تیر آزمایشگاهی دارای خاموت فلزی و FRP به‌وسیله‌ی نرم‌افزار المان محدود ANSYS مدل‌سازی گردید و پس از اعتبار‌‌سنجی، دو گروه تیر بتنی دیگر نیز مدل‌سازی و تحلیل شد. نتایج حاصل نشان دادند که خاموت‌های FRP دارای عملکرد ظرفیت برشی مناسبی در مقایسه با خاموت‌های فلزی بودند و در مواردی کرنش نهایی خاموت‌های ساخته شده از FRP تا 8/0 درصد نیز رسید که دو برابر مقادیر پیشنهادی آیین‌نامه‌ها برای طراحی این‌گونه سازه‌های بتنی با الیاف کامپوزیت می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental and Numerical Investigation of Replacing Steel Stirrups with FRP Rebars Concrete in Beams

نویسندگان [English]

  • M.K. Sharbatdar
  • A. Dalvand
  • A. Hamzenezhadi
چکیده [English]

Today, corrosion in reinforcements is an important issue in many structures, especially those made in off-shore, resulting of reduction of the structural capacity under gravitational and lateral loads. Using FRP polymer can reduce this effect to some extents. A numerical and experimental investigation has been conducted on three different concrete beams to find out the effect of replacing steel stirrups with FRP ones under static loading. So, three beams were tested under concentrated loading on the middle of the span. One of the three beams, as the reference had steel stirrups, while the other two contained in-place FRP made stirrups. Longitudinal steel reinforcements were used in all three specimens. Also, two different beams with steel and FRP stirrups were analyzed by finite element method in ANSYS. After calibration, two other groups of concrete beams were modeled and analyzed. The results demonstrated that FRP stirrups had the better shear capacity performance compared to steel stirrups and the final strain in FRP stirrups reached %0.8 which is two times of the value suggested by design code provisions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Structural Capacity
  • FRP Polymer
  • Experimental Investigation
  • Steel Stirrups
  • FRP Made Stirrups
  • Concrete Beams
  • Shear Capacity

مراجع

1. Fukuyama, H. and Masuda, Y. "Structural Performances of Concrete Frame Reinforced with FRP Reinforcement," Non-metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures. Edited by Taerwe. E&FN Spon, London, p.275-286, (1995).
2. Sharbatdar, M. K., "Concrete Columns and Beams Reinforced with FRP Bars and Grids under Monotonic and Reversed Cyclic Loading", Ph.D. Thesis, University of Ottawa, Ottawa, Canada, (2003).
3. M. K. Sharbatdar and M. Saatcioglu, "Behavior of FRP reinforced concrete under simulated seismic loading", 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada, (2004).
4. M. K. Sharbatdar and M. Saatcioglu, B.Benmokrane, "Seismic Flexural Behaviour of Concrete Connections Reinforced with CFRP Bars & Grids", Journal of composite structures,Vol 93, Issue 10, September 2011, Page 2439-2449, (2011).
6. ACI Committee 440, "Guide for the Design and Construction of Concrete Reinforced with FRP Bars", ACI440.1R-03, American Concrete Institute, USA, 41p, (2003).
7. Canadian Standards Association, S806-02. Design and Construction of Building Components with Fiber-Reinforced Polymers. CSA, Rexdale Ontario, May, (2002).
8. Japanese Society of Civil Engineers (JSCE). "Recommendation for Design and Construction of Concrete Structures Using Continuous Fiber Reinforcing Materials", Concrete Engineering Series 23.Tokyo, (1997).
9. Nanni, A., "North America design Guidelines for Concrete Reinforcement and Strengthening Using FRP: Principles, Applications, and Unresolved Issues", FRP Composites in Civil Engineering, Vol 1, Conference proceeding, Hong Kong, (2001).
10. Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings. Standard no. 2800. 3rd edition. Building and Housing Research Center, ( 2004).
11. ACI Committee 318. Building code requirements for reinforced concrete (ACI 318-95) and commentary (ACI 318R-95), American Concrete Institute, Detroit, Michigan, (1989).
12. ACI Committee 318. Building code requirements for structural concrete (ACI 318-05) and commentary (ACI 318R-05), Farmington Hills (MI): American Concrete Institute, (2005).
13. CSA Standard A23.3.04, “ Design of Concrete Structures”, CPCA, Ontario, (2005).
14. ANSYS standard user’s manual, version 11.
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار