Skip to main content
SUPERVISOR
Masood Hajialiloo,Davood Mostofinejad
مسعود حاجی علیلوی بناب (استاد مشاور) داود مستوفی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ardalan Hosseini
اردلان حسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
Strengthening or retrofitting of existing reinforced concrete (RC) structures may be performed to provide higher design load resistance, increase stiffness or correct strength loss due to deterioration. During the last decade, an increase in the application of fiber reinforced polymers (FRPs) has been observed in all engineering branches due to certain advantages of the material including high tensile strength, light weight, corrosion resistance and ease of application. The aforementioned benefits of FRP composites have led engineers and researchers all over the world to utilize FRPs as alternative to conventional strengthening material, i.e. steel; for strengthening of RC members. The most common technique for flexural/shear strengthening of RC beams and slabs utilizing FRP materials is externally bonded reinforcement (EBR) technique. Despite certain benefits of EBR technique such as simple and rapid installation, the main problem which has greatly hampered the use of EBR technique is premature debonding of FRP composite from the beam substrate. In this case, FRP-to-concrete bond behavior is a key factor controlling debonding failures in FRP-strengthened members. On the other hand, a very important aspect of the FRP-to-concrete bond behavior is that there exists an effective bond length beyond which an extension of the bond length cannot increase the ultimate load. Due to importance of the bond behavior of FRP-to-concrete bonded joints, especially FRP-to-concrete effective bond length, the main intention of the current study is to experimentally evaluate the effective bond length of externally bonded FRP reinforcements by means of single-shear bond tests. To do so, 30 concrete prisms with dimensions of 150 × 150 × 350 mm were cast and CFRP sheets having different bond length were adhered to 22 concrete specimens using conventional EBR technique, and the other 8 specimens were strengthened using grooving method (GM). Afterwards, all strengthened specimens were subjected to single-shear bond test using a 300 kN hydraulic jack specially designed at Isfahan University of Technology (IUT). In order to benefit from full field deformation measurements, a non-contact image based technique, i.e. particle image velocimetry (PIV), was used to investigate the bond behavior of tested specimens. Moreover, numerous validation experiments were conducted to verify the ability of PIV technique in precise deformation measurements by means of four-point flexural tests on steel and RC beam specimens. Comparison of experimental results of the current study with the existing models of effective bond length shows the incapability of the existing guideline models in accurate predictions of FRP-to-concrete effective bond length. ACI 440.2R and fib 14 overestimate the effective bond length by a mean error of 100 percent. In the other hand, due to high stiffness bond of FRP to concrete when using GM, all GM specimens failed due to CFRP rupture regardless of grooves length. Consequently, experimental results of the current study strongly verified the capability of GM for eliminating premature debonding failure. Keywords: FRP composites, debonding, single-shear test, FRP-to-concrete effective bond length, externally bonded reinforcement (EBR), grooving method (GM), particle image velocimetry (PIV).
نواقص طراحی و اجرا، تغییر الزامات آیین نامه های ساختمانی برای تأمین مقاومت، سختی و شکل پذیری بیش تر در سازه های بتن آرمه، سبب شده تا امروزه مقاوم ‌سازی سازه های بتن آرمه با استفاده از کامپوزیت های FRP به یکی از اصلی ترین زمینه های تخصصی مهندسی سازه تبدیل شود. مقاوم سازی سازه های بتن آرمه با تکنیک نصب خارجی (EBR) ورق های FRP بر خلاف مزایای زیاد همچون سهولت و سرعت اجرا، محدودیت هایی را نیز به همراه دارد که مهم ترین آن ها وقوع پدیده ی جدا شدگی زود هنگام ورق تقویتی از سطح بتن می باشد. جدا شدگی ورق تقویتی FRP هنگامی رخ می‌دهد که نیروی ایجاد شده در ورق تقویتی از حداکثر مقاومت قابل تحمل اتصال FRP به بتن زیرین، فراتر رود. بنابراین مقاومت اتصال ورق تقویتی FRP به بتن یکی از اصلی‌ترین پارامترهای کنترل‌کننده‌ی پدیده‌ی نامطلوب جدا شدگی می‌باشد. در این رابطه بر خلاف فولادهای مسلح کننده‌ی داخلی، افزایش طول مهار (اتصال) ورق تقویتی FRP به بتن، لزوماً استحصال حداکثر ظرفیت ماده‌ی کامپوزیت (گسیختگی) را تضمین نمی‌کند؛ چرا که تحقیقات انجام شده نشان می دهد افزایش طول مهار ورق تقویتی بیش از "طول مهار مؤثر" موجب افزایش ظرفیت اتصال نخواهد شد. لذا هدف اصلی تحقیق حاضر بررسی رفتار اتصال ورق های CFRP به بتن و ارزیابی طول مهار مؤثر ورق های مذکور می باشد. بدین منظور 30 نمونه ی منشور بتنی به ابعاد 150 × 150 × 350 میلی متر ساخته شد. ورق های کامپوزیتی CFRP با طول های اتصال متغیر با استفاده از روش EBR بر روی 22 نمونه ی بتنی نصب شد و در 8 نمونه ی دیگر روش نوین شیار زنی برای نصب ورق های CFRP مورد استفاده قرار گرفت. پس از آماده سازی، کلیه ی نمونه ها تا لحظه ی گسیختگی تحت آزمایش برش مستقیم قرار گرفتند. با توجه به هزینه های بسیار زیاد کرنش سنج های الکترونیکی و عدم قابلیت آن ها در برآورد کل میدان کرنش، رفتار تغییر شکل و کرنش ورق های تقویتی با استفاده از روش سرعت سنجی تصویری ذرات (PIV) مورد مطالعه قرار گرفت. هم چنین به منظور کسب اطمینان از عملکرد نتایج روش PIV، آزمایش های متعدد صحت سنجی بر روی نمونه های تیر فولادی و بتنی انجام شده و دقت روش مذکور در ارزیابی مقادیر جا به جایی و کرنش به تفصیل شرح داده شد. مقایسه ی نتایج به دست آمده از آزمایش های برش مستقیم نمونه های EBR با مدل های موجود در آیین نامه های مقاوم سازی، حاکی از نامناسب بودن مدل های مذکور برای پیش بینی طول مهار مؤثر ورق های تقویتی به بتن می باشد؛ زیرا طول مهار مؤثر به دست آمده بر مبنای نتایج آزمایشگاهی 50 درصد طول مهار مؤثر پیش بینی شده توسط آیین نامه ی ACI 440.2R است. هم چنین نتایج آزمایش های برش مستقیم بر روی نمونه های شیار دار، بیان گر آن است که استفاده از روش شیار زنی، مقاومت اتصال ورق های CFRP به بتن را به شدت افزایش می دهد؛ چرا که در نمونه های مذکور پدیده ی نامطلوب جدا شدگی به طور کلی حذف شده و گسیختگی نمونه ها با پارگی ورق CFRP همراه است. کلمات کلیدی: کامپوزیت های FRP ، جدا شدگی، آزمایش برش مستقیم، طول مهار مؤثر، روش نصب خارجی (EBR)، شیار زنی (GM)، روش سرعت سنجی تصویری ذرات (PIV).

ارتقاء امنیت وب با وف بومی