Skip to main content
SUPERVISOR
Davood Mostofinejad
داود مستوفی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fatemeh Mohammadi ghahsareh
فاطمه محمدی قهساره

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Groove classification in grooving method and its effect on FRP-concrete bond behavior
Groove align="center" Fatemeh Mohammadi fateme.mohamadi@cv.iut.ac.ir September, 2019 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc Language: Persian Supervisor: Dr. Davood Mostofinejad, Prof. Email address: dmostofi@cc.iut.ac.ir In recent years, owing to their advantageous properties, such as light weight, high tensile strength, and high durability under harsh environmental conditions, using fiber reinforced polymer (FRP) composite have known as an effective way for strengthening concrete structures. Despite certain benefit of externally bonded reinforcement (EBR) technique such as simple and rapid installation, premature debonding of FRP sheet from the concrete substrate is one of its limitation. Grooving method as an effective way to postpone or eliminate FRP debonding has been recently introduced at Isfahan University of Technology. In last studies, number, spacing, and direction of grooves was constant, and only width and depth of groove was changed and evaluated. The main purpose of the current study is evaluation of width, depth, spacing, and direction of grooves and presentation of class of grooves for the first time. In current study, 24 class of grooves were defined. As a result, 48 specimens were strengthened with grooving method (EBROG), and 2 specimens were strengthened with externally bonded reinforcement (EBR) method using CFRP sheet. For this purpose, 36 concrete specimens with dimension of 150×150×350 mm were cast, three side of which could be used in the single-lap shear tests. All specimens were tested through single lap-shear test after strengthening. The PIV technique was exploited to derive the deformation of all the tested specimens in the corresponding digital images. The results were shown that bond resistance in EBROG joints increased by up to 141% relative to that of the EBR joints. For constant groove dimensions, the ultimate load increased with decreasing groove spacing; e.g., for transverse grooves of 2.5×2.5 mm, an increase of about 75% was observed when the groove spacing decreased from 80 to 12 mm. Although groove direction was found to have no significant effect on bond resistance in most groove classes, they had the different stress transfer mechanism. The results show that longitudinal grooves can transfer the stress to profound parts of concrete; however, the transverse grooves propagate the stress along the concrete's surface. In 2.5 and 5 mm grooves, the longitudinal and transverse grooves had approximately similar performance because the height of grooves is small, so the longitudinal grooves cannot penetrate shear stress to profound parts of the concrete. However, because of appropriate dimension of 10 mm grooves, longitudinal grooves can transfer the stress to profound parts of concrete, and transverse grooves can propagate the stress along the concrete's surface. In current study, deonding in concrete were demonstrated in all specimens. In EBROG joints, concrete crushing and cracks in concrete might appear with decreasing groove spacing. Moreover, PIV results reveals that EBROG joints can increase effective bond length up to 250.77%. results show that in Classes LG 2.5×2.5, TG 2.5×2.5, LG 5×5, and TG 5×5 mm, with decreasing the distance of grooves the effective bond length and bond resistance increased. However, in Classes LG 10×10 mm, decreasing the distance of grooves caused to increase the bond strength and decrease the effective bond length. Furthermore, bond-slip curves in EBROG joints exhibited that fracture energies increased by around 5.18 times compared to EBR joints. Comparison of experimental and models shows that these models are not appropriate for predicting bond strength and effective bond length. Keywords: FRP composites, single lap-shear test, externally bonded reinforcement (EBR), grooving method (EBROG), particle
در سال­های اخیر استفاده از کامپوزیت FRP به علت وزن کم، مقاومت کششی بالا و مقاومت در برابر خوردگی به عنوان روشی مؤثر در تقویت سازه­های بتن آرمه شناخته شده است. مقاوم سازی سازه­های بتن آرمه با تکنیک نصب خارجی (EBR) بر خلاف مزایای زیاد مانند سهولت و سرعت بالای اجرا، محدودیت­هایی نیز دارد که مهم­ترین آن­ها جدا شدگی زود رس ورق تقویتی از سطح بتن می­باشد. در سال­های اخیر روش شیار زنی به عنوان روشی مؤثر در به تأخیر انداختن یا حذف کامل پدیده­ی جدا شدگی در دانشگاه صنعتی اصفهان ارائه شده است. در تحقیقات پیشین تعداد، فاصله و راستای شیار ثابت بود و فقط پارامترهای عمق و عرض شیار مورد بررسی قرار گرفت. هدف اصلی در تحقیق حاضر بررسی پارامترهای عمق، عرض، فاصله و راستای شیار، و در نتیجه ارائه­ی گروه شیار برای اولین بار می­باشد. در تحقیق حاضر 24 گروه شیار تعریف شد. بنا بر این 48 نمونه با استفاده از روش شیار زنی (EBROG) و2 نمونه با استفاده از روش EBR و با استفاده از کامپوزیت CFRP تقویت شدند. به این منظور 36 نمونه­ی بتنی با ابعاد 350×150×150 میلی متر ساخته شد؛ به گونه­ای که سه سطح از هر نمونه قابل استفاده بود. پس از آماده سازی، کلیه­ی نمونه­ها تا لحظه­ی گسیختگی تحت آزمایش برش مستقیم قرار گرفتند. به منظور بررسی میدان جا به جایی در سطح نمونه از روش سرعت سنجی تصویری ذرات (PIV) استفاده شد. نتایج حاصل از آزمایش برش مستقیم نشان داد که روش شیار زنی مقاومت اتصال را تا حدود 14/141 درصد افزایش می­دهد. از طرفی کاهش فاصله­ی شیار سبب افزایش مقاومت اتصال شد؛ به گونه­ای که در شیارهای عرضی به بعد 5/2 میلی متر با کاهش فاصله­ی شیار از 80 به 12 میلی متر، مقاومت اتصال تا حدود 75 درصد افزایش یافت. نتایج نشان داد که در هر گروه شیار، شیارهای طولی و عرضی از نظر مقاومت اتصال عمل­کرد تقریباً یکسانی داشتند؛ اما از نظر مکانیزم انتقال تنش متفاوت بودند. به گونه­ای که شیارهای طولی سبب انتقال تنش به عمق بتن، و شیارهای عرضی سبب گسترش تنش در سطح بتن شدند. در نمونه­های تقویت شده با شیار به بعد 5/2 و 5 میلی متر به علت کوچک بودن عمق شیار، شیار توانایی انتقال مناسب تنش به عمق بتن را ندارد. بنا بر این در شیار به بعد 5/2 و 5 میلی متر، عمل­کرد شیارهای طولی و عرضی تقریباً یکسان به نظر می­رسد. این در حالی است که در شیار به بعد 10 میلی متر به علت ابعاد مناسب شیار، شیار طولی در عمق بتن و شیار عرضی در سطح بتن اثر گذار هستند. در تحقیق حاضر در تمام نمونه­ها جدا شدگی زود رس ورق تقویتی مشاهده شد. در روش شیار زنی با کاهش فاصله­ی شیار، جدا شدگی زود رس ورق تقویتی با خرد شدگی یا ترک عمیق در سطح بتن همراه بود. هم چنین بررسی نتایج حاصل از تکنیک PIV نشان داد که روش شیار زنی سبب افزایش طول مهار مؤثر تا حدود 77/250 درصد می­شود. نتایج نشان داد که در نمونه­های تقویت شده با شیارهای طولی و عرضی به بعد 5/2 و 5 میلی متر، و شیارهای عرضی به بعد 10 میلی متر با کاهش فاصله­ی شیار مقاومت اتصال و طول مهار مؤثر افزایش می­یابد. این در حالی است که در نمونه­های تقویت شده با شیارهای طولی به بعد 10 میلی متر، با کاهش فاصله­­ی شیار مقاومت اتصال افزایش و طول مهار مؤثر کاهش می­یابد. در ادامه بررسی نمودارهای تنش برشی- لغزش نشان داد که انرژی شکست در روش شیار زنی تا حدود 18/5 برابر روش نصب خارجی افزایش می­یابد. مقایسه­ی نتایج آزمایشگاهی و مدل­ها حاکی از نامناسب بودن مدل­های چن و تنگ، آیین نامه­ی اروپا و آیین نامه­ی ایتالیا در پیش بینی مقاومت اتصال و طول مهار مؤثر در نمونه­های تقویت شده با روش نصب خارجی می­باشد. از طرفی مدل ارائه شده توسط مقدس و همکاران برای پیش بینی مقاومت اتصال و طول مهار مؤثر در نمونه­های تقویت شده با گروه شیارهای متفاوت مناسب نمی­باشد. کلمات کلیدی: کامپوزیت­های FRP، آزمایش برش مستقیم، روش نصب خارجی (EBR)، روش شیار زنی (EBROG)، روش سرعت سنجی تصویری ذرات (PIV)، گروه شیار.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی