توصيفگر ها :
كامپوزيت پيش تنيده‌ي FRP , گروه شيار , رفتار اتصال , آزمايش پيش تنيدگي-برش مستقيم
چكيده فارسي :
در سال‌هاي اخير استفاده از الياف FRP به دليل ويژگي‌هاي منحصر به فرد آن به عنوان روشي موثر در تقويت اعضاي بتن آرمه معرفي شده است. به دليل گسيختگي ناشي از جدا شدگي زود رس ورق FRP از سطح بتن، نمي‌توان از تمامي ظرفيت مصالح FRP استفاده نمود. بنابراين محققين همواره در تلاشند تا با راه‌كارهاي عملي و موثر جدا شدگي ورق FRP از سطح بتن را به تعويق بياندازند. با پيش تنيده كردن FRP براي تقويت اعضاي بتني مي‌توان به صورت مؤثرتر از ظرفيت FRP استفاده نمود. هم‌چنين استفاده از كامپوزيت پيش تنيده‌ي FRP موجب كاهش عرض ترك‌ها، كاهش خيز، به تعويق افتادن بار ترك خوردگي، افزايش ظرفيت و كاهش كرنش در آرماتورهاي طولي مي‌گردد. بنابراين بررسي رفتار اتصال كامپوزيت پيش تنيده به بتن اهميت بسيار دارد. در تحقيق حاضر، رفتار اتصال كامپوزيت پيش تنيده‌ي FRP به سطح بتن بررسي شد. به اين منظور ابتدا 8 نمونه‌ي بتني منشوري در ابعاد 350×150×150 ميلي متر و 9 نمونه‌ي استوانه‌اي شكل با ارتفاع 200 ميلي متر و قطر 100 ميلي متر ساخته شد. نمونه‌ها در دو گروه طبقه بندي شدند؛ گروه اول، با استفاده از روش نصب خارجي (EBR) آماده سازي شد. در اين گروه، دو نمونه بدون پيش تنيدگي به عنوان نمونه‌هاي شاهد با استفاده از ورق FRP تقويت شدند. هم‌چنين سطوح پيش تنيدگي 20 و 30 درصد كرنش نهايي ورق FRP در اين گروه مورد بررسي قرار گرفت. در گروه دوم از روش EBROG براي آماده سازي سطحي نمونه‌ها استفاده گرديد. در اين گروه از دو نوع گروه شيار 20@10 ميلي متر و 15@5 ميلي متر استفاده شد. علاوه بر اين تاثير استفاده از سطوح پيش تنيدگي 20 و 30 درصد در هر دو گروه شيار مورد بررسي قرار گرفت. در اين تحقيق به منظور بررسي رفتار اتصال كامپوزيت غير پيش تنيده‌ي FRP به بتن از آزمايش برش مستقيم و براي بررسي رفتار اتصال كامپوزيت پيش تنيده‌ي FRP به بتن از آزمايش پيش تنيدگي- برش مستقيم استفاده گرديد. هم‌چنين از روش پردازش تصوير دو بعدي (PIV) جهت تحليل نتايج استفاده شد. با مقايسه‌ي نظير به نظير نمونه‌هاي گروه اول و دوم، مشاهده شد كه در تمامي سطوح پيش تنيدگي، نمونه‌هاي آماده سازي شده با روش شيار نسبت به نمونه‌هاي آماده سازي شده به روش نصب خارجي از عملكرد بهتري برخوردار بود. هم‌چنين روش‌هاي شيار زني با انتقال تنش به اعماق لايه‌هاي بتن، توانست بستر مناسب براي پيش تنيده كردن سطح اتصال به ميزان 30 درصد را فراهم سازد. اين در حالي بود كه اتصال آماده سازي شده به روش EBR قادر نبود نيروي حاصل از 30 درصد پيش تنيدگي را به سطح بتن منتقل كند. بر اين اساس، هنگام آزاد سازي نيروي پيش تنيدگي، در ابتدا و انتهاي اتصال، گسيختگي موضعي مشاهده شد. بنابراين در جريان آزمايش برش مستقيم اين نمونه‌ها، سطح اتصال نتوانست نيروي قابل انتظار را تحمل كند و در نيرويي برابر با ظرفيت باربري نمونه‌هاي 20 درصد پيش تنيده، گسيخته شد. با توجه به نتايج در تمامي نمونه‌هاي تقويت شده‌ي گروه دوم، گروه شيار 15@5 ميلي متر نسبت به گروه شيار 20@10 ميلي متر داراي عملكرد بهتري بود. بنابراين گروه شيار 15@5 ميلي متر به عنوان گروه شيار بهتر براي استفاده‌ي هم زمان از روش‌هاي شيار زني و پيش تنيدگي، معرفي گرديد. علاوه بر اين، استفاده از گروه شيار 15@5 ميلي متر منجر به كاهش مصرف رزين اپوكسي نسبت به گروه شيار 20@10 شد؛ كه هم از نظر عمليات اجرايي و هم از نظر اقتصادي بسيار بهينه بود. مود گسيختگي در تمامي نمونه‌ها جدا شدگي ورق FRP از سطح بتن مشاهده شد. عمق گسيختگي نمونه‌هاي مختلف با هم تفاوت داشت؛ به طوري كه بيش‌ترين عمق گسيختگي مربوط به نمونه‌هاي با گروه شيار 15@5 ميلي متر و سطح پيش تنيدگي 30 درصد بود. به طور كلي استفاده‌ي هم‌‌زمان از ورق FRP پيش تنيده و روش‌هاي شيار زني به منظور تقويت نمونه‌هاي بتني، منجر به عملكرد فوق العاده‌اي نسبت به نمونه‌ي تقويت شده با ورق FRP غير پيش تنيده همراه با اتصال خارجي (EBR) به سطح بتن گرديد.
چكيده انگليسي :
In recent years, the use of FRP fibers due to its unique properties has been introduced as an effective way to strengthen reinforced concrete members. Due to the premature debonding of FRP sheet from concrete surface, it is not possible to use the full capacity of FRP materials. Therefore, researchers are always trying to delay the debonding of FRP sheet from the concrete surface with practical and effective solutions. By prestressing FRP to strengthen concrete members, FRP capacity can be used more effectively. Also, the use of FRP prestressed composite reduces crack width, delays cracking load, increases capacity and reduces strain in longitudinal reinforcements. Therefore, it is very important to study the bond behavior of prestressed composite attached to concrete. For this purpose, 8 concrete specimens with dimensions of 150×150×350 mm were made. The specimens were classified into two groups; The first group was prepared by externally bonded reinforcement method (EBR). In this group, two specimens without prestressing were reinforced as a control. Also, the prestressing levels of 20 and 30% of the final strain of FRP sheet in this group were studied. In the second group, EBROG method was used for surface preparation. In this group, two types of grooves were used: 10@20 mm and 5@15 mm. In this study, single lap-shear test was used to investigate bond behavior of non-prestressed FRP and prestressed-lap-shear test was used to investigate the bond behavior of prestressed FRP attached to concrete. Particle image velocimetry (PIV) was also used to analyze the results. Comparing the specimens of the first and second groups, it was observed that in all levels of prestressing, the grooving method had better performance than the EBR method. Also, grooving methods by transferring stress to the depths of concrete layers, were able to provide a suitable substrate for prestressing the surface by 30%. EBR method was not able to transfer the force of 30% prestressing to the concrete surface. Accordingly, in the E-30 specimens, local crush was observed at the beginning and end of the connection when the prestressing force was released. Therefore, during the lap-shear test of these specimens, the surface could not withstand the expected force and was broken at a force equal to the load capacity of the 20% prestressed specimens. According to the results, in all reinforced specimens of the second group, the groove by 5@15 mm had a better performance than the groove by 10@20 mm. Therefore, the groove 5@15 mm was introduced as the best groove for the simultaneous use of grooving and prestressing methods. In addition, use of the groove of 5@15 mm lead to 62.5% reduction in the epoxy resin compared to the groove of 10@20. Fracture mode In all specimens, debonding of FRP sheet from concrete surface was observed. The crush depths of the different specimens varied; The highest crush depth was related to G-5-30. In general, the simultaneous use of prestressed FRP sheet and grooving methods to reinforce concrete specimens resulted in excellent performance compared to the specimen reinforced with non-prestressed FRP sheet with EBR method. So the bond strength in G-10-30 and G-5-30 samples increased by 171 and 196%, respectively, compared to the control specimens of the first group.
