توصيفگر ها :
ستون هاي بتن آرمه , بارگذاري چرخهاي دو طرفه , كامپوزيتهاي FRP , بتن خود تراكم , روش شيار زني EBROG , روش شيار زني EBRIG , روش دورپيچ متناوب (IW) , مقاوم سازي
چكيده فارسي :
با توجه به نقش حياتي ستونها در پايداري سازههاي بتن آرمه و آسيب پذيري آنها در برابر بارهاي لرزهاي، مقاوم سازي اين اعضا همواره مورد توجه محققان بوده است. يكي از روشهاي نوين و مؤثر در زمينه¬ي مقاوم سازي اين اعضا، استفاده از كامپوزيتهاي FRP است كه جاي¬گزين مناسبي براي روشهاي سنتي نظير ژاكتهاي بتني و فولادي به شمار ميآيند. در سالهاي اخير، اكثر پژوهشها به بررسي رفتار ستونهاي تقويت شده با كامپوزيت¬هاي FRP تحت بارگذاري يكنوا پرداختهاند؛ اما مطالعات محدودتري روي رفتار اين اعضا تحت بارگذاري چرخهاي انجام شده است؛ اين در حالي است كه اين نوع بارگذاري، شرايط واقع بينانهتري از زلزله را شبيه سازي ميكند. در پژوهش حاضر، با بهرهگيري از دستگاه بارگذاري چرخهاي موجود در دانشگاه صنعتي اصفهان كه داراي قابليت اعمال بار با خروج از مركزيت دو طرفه مي¬باشد، به بررسي رفتار ستونهاي بتن آرمه¬ي تقويت شده با كامپوزيت¬هاي FRP تحت بارگذاري رفت و برگشتي پرداخته شده است.
در پژوهش حاضر 12 نمونه¬ي ستون بتن آرمه¬¬¬ با مقطع مربعي به ابعاد 125×125 ميلي متر و ارتفاع 500 ميلي متر در سه خروج از مركزيت صفر، 30 و 90 ميلي متر مورد بررسي قرار گرفتند. به منظور ساخت نمونهها از بتن خود تراكم با مقاومت فشاري 35 مگا پاسكال استفاده گرديد. در هر خروج از مركزيت يك نمونه¬ي بدون تقويت (REF)، يك نمونه¬ي تقويت شده با روش دورپيچ متناوب (IW) و دو نمونه¬ي تقويت شده با روش¬هاي شيار زني (EBROG و EBRIG) مورد آزمايش قرار گرفتند. در اين پژوهش از ديدگاهي جديد در مقايسه¬ي روش¬هاي شيار زني استفاده گرديد؛ به نحوي كه در هر دو روش از گروه شيار با ابعاد 10×10 ميلي متر، فاصله¬ي مركز تا مركز 25 ميلي متر و عرض ورق FRP يكسان استفاده شد. بدين ترتيب در نمونه¬ي تقويت شده با روش EBROG از سه شيار طولي، و در نمونه¬ي تقويت شده با روش EBRIG از دو شيار طولي در وجوه مورد نظر استفاده گرديد. در نهايت نمونهها تحت بارگذاري محوري چرخهاي
دو طرفه با خروج از مركزيت¬هاي عنوان شده مورد آزمايش قرار گرفتند.
نتايج حاكي از افزايش ظرفيت باربري در تمامي روشهاي تقويت نسبت به نمونه¬ي بدون تقويت بود. تقويت با كامپوزيتهاي FRP به صورت طولي و با روشهاي EBROG و EBRIG عملكرد بسيار مطلوبي در افزايش ظرفيت باربري (به ويژه در خروج از مركزيتهاي بالاتر) از خود نشان داد؛ دو روش مذكور به ترتيب سبب افزايش 42 و 50 درصدي ظرفيت باربري در خروج از مركزيت 90 ميلي متر شدند. علت اين امر غالب بودن تنشهاي كششي ناشي از خمش در مقطع در خروج از مركزيتهاي بالاتر و در نتيجه عملكرد مطلوب روشهاي تقويت مذكور در كشش ميباشد. شايان ذكر است در خروج از مركزيتهاي كوچك، روش دورپيچ متناوب (IW) در مقايسه با روشهاي شيار زني به سبب اثر محصورشدگي عملكرد بهتري در بهبود شاخص شكل پذيري و استهلاك انرژي نمونه از خود نشان داد؛ در حالي كه با افزايش خروج از مركزيت و كاهش اثر محصورشدگي، كارايي روش IW كاهش يافت. به عنوان مثال تقويت نمونه¬ها با روش IW سبب افزايش 59 درصدي شاخص شكل پذيري و 144 درصدي استهلاك انرژي در خروج از مركزيت صفر شد. در پايان نتايج نشان داد در تمامي خروج از مركزيت¬ها، استفاده از روش شيار زني EBRIG در مقايسه با نمونه¬ي تقويت شده به روش EBROG (با وجود تعداد شيار كم¬تر، كاهش حجم عمليات شيار زني و هم¬چنين كاهش 33 درصدي مصرف اپوكسي) موجب بهبود ظرفيت باربري مي¬گردد.
چكيده انگليسي :
Considering the crucial role of columns in maintaining the stability of reinforced concrete (RC) structures and their vulnerability to seismic loading, the strengthening of these elements has long been a major focus of research. Among various advanced strengthening strategies, fiber-reinforced polymer (FRP) composites have proven to be a proper alternative to conventional techniques such as concrete and steel jacketing. While extensive research has been conducted on the performance of FRP-strengthened columns under monotonic loading, comparatively fewer studies have investigated their behavior under cyclic loading, which more accurately simulates seismic demands. In the present study, the cyclic loading apparatus at Isfahan University of Technology - capable of applying loads with bidirectional eccentricity - was employed to experimentally investigate the performance of FRP-strengthened RC columns subjected to reversed cyclic loading. In the present investigation, twelve reinforced concrete (RC) column specimens with a square cross-section measuring 125 × 125 mm and 500 mm height were tested under three eccentricity levels of 0, 30, and 90 mm. All specimens were cast using self-compacting concrete (SCC) with a target compressive strength of 35 MPa. For each eccentricity level, one unstrengthened control specimen (REF), one specimen strengthened by the intermittent wrapping (IW) technique, and two specimens strengthened using grooving methods known as EBROG and EBRIG were prepared and tested. A novel approach was employed to compare the grooving methods by using a groove group with dimensions of 10 × 10 mm spaced at 25 mm center-to-center and identical FRP strip widths in both methods; accordingly, the EBROG-strengthened specimens incorporated three longitudinal grooves, whereas the EBRIG-strengthened specimens incorporated two longitudinal grooves on the relevant faces. Finally, all specimens were subjected to reversed cyclic axial eccentric loading at the specified eccentricity levels. The results indicated an increase in load-carrying capacity for all strengthening methods compared to the unstrengthened specimen. Longitudinal strengthening with FRP composites using the EBROG and EBRIG techniques demonstrated highly favorable performance in enhancing load carrying capacity, particularly at higher eccentricities; these methods increased the load capacity by 42% and 50%, respectively, at an eccentricity of 90 mm. This phenomenon is attributed to the predominance of tensile stresses generated by bending at higher eccentricities, which leads to the effective performance of the mentioned strengthening methods in tension. Notably, at lower eccentricities, the IW strengthening method exhibited superior performance in improving ductility index and energy dissipation compared to the grooving methods, owing to the confinement effect; however, with increasing eccentricity and the consequent reduction in confinement, the effectiveness of the IW method diminished. For instance, strengthening specimens with the IW method resulted in a 59% increase in the ductility index and a 144% increase in energy dissipation at zero eccentricity. Furthermore, the results revealed that at all eccentricities, the EBRIG method improved the load-carrying capacity compared to the EBROG method, despite having fewer grooves, reduced grooving operations, and a 33% decrease in epoxy consumption. Key words: RC column, Reversed cyclic axial eccentric loading, Strengthening, Fiber-reinforced polymer (FRP) composites, Self-compacting concrete (SCC), EBROG grooving method, EBRIG grooving method, Intermittent wrapping (IW) technique.