توصيفگر ها :
تقويت , ستون بتن آرمه , كامپوزيت FRP , ژاكت ECC , روش نصب خارجي (EBR) , روش نصب خارجي بر روي شيار (EBROG) , بارگذاري چرخهاي خارج از مركز يك طرفه
چكيده فارسي :
سازههاي بتن آرمه به دلايلي همچون ضعفهاي طراحي، آسيبهاي ناشي از زلزله، روشهاي اجرايي غير استاندارد، با كاهش مقاومت مواجه ميشوند كه اين امر ضرورت تقويت و تعمير آنها را افزايش ميدهد. ستونها به عنوان اعضاي كليدي سازه تحت تاثير تركيبي از نيروهاي محوري و لنگرهاي خمشي قرار دارند كه اين امر سبب پيچيدگي در رفتار آنها ميشود. روشهاي مرسوم تقويت ستونها شامل استفاده از ژاكتهاي بتني و فولادي است كه داراي محدوديتهايي ميباشند. به همين سبب ورقهاي كامپوزيت FRP به عنوان جايگزيني مناسب با وزن و ضخامت كم، مقاومت كششي بالا و نصب آسان مطرح شدهاند؛ اما مشكلاتي مانند جدا شدگي زودرس، مقاومت پايين در برابر آتش و آسيبهاي فيزيكي، استفاده از آنها را محدود ميكند. كاربرد ورق كامپوزيتFRP به صورت طولي (در راستاي ارتفاع) در ستونها ميتواند باعث افزايش اندك و گاهي كاهش در شكل پذيري و رفتار ترد در آنها شود. همچنين در نواحي تحت فشار، احتمال جدا شدگي ورقها وجود دارد. علاوه بر آن، ايجاد تركهاي خمشي به علت اتصال نامناسب بين FRP و بتن ممكن است منجر به جدا شدگي آن از سطح بتن شود. امروزه علاوه بر روشهاي ذكر شده براي تقويت ستونها، كامپوزيت سيماني مهندسي شده (ECC) با مزايايي همچون مقاومت كششي و شكل پذيري بالا، كاهش عرض تركها و رفتار كرنش سخت شدگي به عنوان گزينهاي مناسب جهت مقاوم سازي ستونها مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، به منظور بهبود عملكرد مقاوم سازي ستونهاي بتن آرمه، از يك سيستم تركيبي شامل تقويت همزمان با ژاكت ECC و ورقهاي FRP طولي استفاده شده است. هدف اصلي اين تركيب، بهره برداري از مزاياي هر دو ماده براي كاهش ضعفهاي مرتبط با استفادهي مستقل از هر يك از اين روشها ميباشد. براي اين منظور، 13 نمونهي ستون بتن آرمه به عنوان هستهي بتني با ابعاد 133×133 ميلي متر و ارتفاع 500 ميلي متر كه پس از تقويت با ژاكت ابعاد آنها به 160×160 ميلي متر افزايش يافته و 5 نمونهي مرجع با ابعاد 160×160 و ارتفاع 500 ميلي متر ساخته شده و تحت بارگذاري چرخهاي خارج از مركز يك طرفه قرار گرفتند. در تقويت ستونها با ژاكت بتني از سه طرح مخلوط ECC استفاده شد و آماده سازي سطح بتن به دو روش ماسه پاشي و شيار زني انجام شد؛ همچنين تقويت با ورقهاي FRP طولي با روشهاي EBR و EBROG انجام شد. تعدادي از نمونهها نيز به صورت همزمان با ژاكت بتني و ورقهاي FRP تقويت و در دو خروج از مركزيت 60 و 90 ميلي متر آزمايش شدند. نتايج نشان داد كه در اتصال ژاكت به هستهي بتني، روش شيار زني برتري داشته است و منجر به افزايش قابل توجهي در ظرفيت باربري و شكل پذيري شده است. انتخاب طرح مخلوط بتن ژاكت، در عملكرد آن نقش بسزايي ايفا ميكند، به طوري كه طرح داراي 2 درصد الياف PAV با افزايش 57 درصدي در ظرفيت باربري، بالاترين مقاومت را ارائه داده است، در حالي كه طرح داراي 2 درصد الياف فولادي عملكرد بهتري در شكل پذيري داشته است. در بررسي روشهاي اتصال ورق FRP، روش EBROG به طور قابل ملاحظهاي كار آمدتر از روش EBR بوده است. همچنين، اين روش با به تأخير انداختن جدا شدگي ورق FRP و تغيير نوع گسيختگي از جدا شدگي زود هنگام به پارگي ورق، عملكرد مطلوبي را به نمايش گذاشته است. تركيب همزمان ژاكت بتني و ورق FRP، باعث افزايش قابل توجهي در ظرفيت باربري هستهي بتني شده و بار جدا شدگي ورق FRP در ناحيهي فشاري، در روش EBR و EBROG به ترتيب 1/33 و 37 درصد افزايش يافته است. علاوه بر اين وجود ژاكت نوع گسيختگي ورق FRP را از جدا شدگي زود هنگام به پارگي در هر دو روش اتصال تغيير داده است. اثر تعامل بين ژاكت و ورق FRP، به نوع بتن ژاكت و روش اتصالFRP وابسته است؛ به طوري كه طرح مخلوط حاوي الياف PVA در روش EBROG بيشترين تعامل (8/43 درصد) را نشان داده است.
چكيده انگليسي :
Reinforced concrete (RC) structures often experience reduced load-carrying capacity due to factors such as design deficiencies, earthquake-induced damages, and poor construction quality, necessitating rehabilitation and strengthening. Among structural elements, RC columns are particularly critical given their complex axial load–moment interaction. Fiber reinforced polymer (FRP) sheets have gained widespread use in recent decades due to their high tensile strength, lightweight nature, and ease of application; however, they suffer from premature debonding and limited fire resistance. Engineered cementitious composites (ECC), on the other hand, offer superior tensile strength, ductility, crack control, and durability, making them a promising alternative.This study employed a hybrid strengthening approach combining ECC jacketing and longitudinal FRP sheets to exploit the synergistic benefits of both methods. A total of 13 ECC-RC columns (133 × 133 mm cross-section, 500 mm height) were tested, with ECC jacketing increasing the cross-section to 160 × 160 mm. The specimens were subjected to non-reversed cyclic eccentric loading (NRCEL) with eccentricities of 60 mm and 90 mm. Three ECC mix designs were utilized, and surface preparation included sandblasting and grooving. FRP strengthening was applied using two techniques: externally bonded reinforcement (EBR) and externally bonded reinforcement on grooves (EBROG). Some columns were strengthened by the combined application of FRP sheets and ECC jacketing.Results showed the EBROG method provided superior bond efficiency, enhancing both load capacity and ductility, while also delaying debonding and changing the failure mode from premature debonding to rupture. The ECC mix with 2% PVA fibers yielded the greatest load capacity improvement (57%), whereas the mix with 2% steel fibers achieved superior ductility. The combined ECC-FRP application substantially improved column performance, with FRP debonding loads increasing by 33.1% (EBR) and 37% (EBROG). The interaction between ECC jackets and FRP sheets depended on both the mix design and strengthening method, with the PVA-based ECC mix combined with EBROG showing the highest interaction effect (43.8%).
