Skip to main content
SUPERVISOR
Kiachehr Behfarnia
کیاچهر بهفرنیا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Alireza Kolahdouzi
علیرضا کلاهدوزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Numerical Study of Effect of Prestressing FRP Plates on Behavior of FRP Strengthened Concrete Beam
Retrofitting structures with the use of fiber reinforced polymer (FRP), is an acceptable method in many parts of the world these days. This is because of good resistance and less effort. The other advantage of this method is the possibility of retrofitting without changing the appearance and size of the structure. Among the variety of structures, reinforced concrete structures and concrete beams are considered more for retrofitting with these materials. However, retrofitting a structure using externally bonded method, leads to use about 20 to 30 percent of capacity of FRP material. And this method will not show much improvement in serviceability state. The way has been proposed in recent years to solve these two major problems, is prestressing FRP before attaching it to the tensile side of the beam. The most common failure mode of reinforced concrete structures strengthened with FRP is premature debonding that is brittle and non-economic fracture. If FRP used in prestressed state, the occurrence of this type of failure will be more likely. So a proper solution to prevent premature debonding should be considered. Some methods have been proposed to prevent debonding, including using mechanical anchorage, U-shaped FRP plates and grooving methods. This study investigates the effect of using prestressing FRP strip on bearing capacity, ductility and capacity utilization percentage and studying the effect of grooving on behavior of beams strengthened with this method. For this purpose, first, several beam specimens with different conditions were modeled by using the finite element software ABAQUS. After comparing with experimental results and providing a proper model, failure modes, ductility, energy absorption, bearing capacity and ultimate deflection of samples were examined. For this purpose, 50 reinforced concrete beam specimens with the dimensions of 200×300×2700 mm were modeled. It can be concluded that the method of prestressing, increases the bearing capacity and reduces the ductility. This method can increase the capacity utilization percentage of FRP materials instead. Also using grooving method can improve flexural behavior of concrete beams strengthened with prestressed FRP strips. It is worth mentioning that grooving method in some cases can completely control premature debonding of prestressed FRP strips. Keywords : Fiber Reinforced Polymer (FRP), prestressing, nonlinear finite element analysis, ABAQUS, Grooving
مقاوم سازی سازه‌ها با استفاده از مواد پلیمری مسلح شده با الیاف (FRP)، این روزها به عنوان یک روش مرسوم در اکثر نقاط جهان پذیرفته شده است. دلیل این امر را می‌توان در حصول اثرات مقاومتی خوب در استفاده از این نوع مواد جستجو کرد. همچنین امکان اجرای پروژه‌های مقاوم سازی بدون تغییر در ظاهر و ابعاد سازه، از دیگر مزایای این روش می‌باشد. در میان انواع سازه ها، سازه‌های بتن‌آرمه و از آن میان تیرهای بتنی برای مقاوم سازی با این مصالح بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. با این حال مقاوم سازی یک تیر بتنی با استفاده از مصالح FRP به روش نصب سطحی، منجر به استفاده از 20 الی 30 درصد ظرفیت مصالح FRP می‌شود. ضمن آن که در این روش بهبود چندانی در سطح بهره برداری مشاهده نمی‌شود. روشی که در سال‌های اخیر برای حل این دو مشکل عمده پشنهاد شده است، پیش‌تنیده سازی FRP قبل از چسباندن آن به ضلع کششی تیر می‌باشد. عمده ترین مود گسیختگی سازه‌های بتن‌آرمه‌ی مقاوم سازی شده با FRP، وقوع جداشدگی زودرس می‌باشد که شکستی ترد و در عین حال غیر اقتصادی می‌باشد. در صورتی که FRP به صورت پیش‌تنیده باشد، احتمال وقوع این نوع گسیختگی بیشتر خواهد شد. بنابراین باید برای جلوگیری از جداشدگی راهکار مناسبی اندیشید. از جمله روش‌های جلوگیری از جداشدگی می‌توان به استفاده از مهار مکانیکی، استفاده از ورق U شکل FRP و استفاده از روش‌های شیارزنی اشاره کرد. در این مطالعه سعی بر آن است که تاثیر استفاده از روش پیش تنیدگی نوار بر ظرفیت باربری، شکل پذیری و درصد استفاده از ظرفیت مصالح و در عین حال تاثیر روش نصب سطحی بر روی شیار در رفتار تیرهای مقاوم سازی شده به این روش بررسی شود. بدین منظور با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود ABAQUS، ابتدا به مدل سازی چندین نمونه تیر با شرایط مختلف پرداخته شد. پس از مقایسه‌ی نتایج تحلیل عددی با نتایج آزمایشگاهی و اثبات کارایی مدل ارائه شده، به بررسیِ مودهای شکست، شکل پذیری، قابلیت جذب انرژی، ظرفیت باربری و تغییر شکل نهایی نمونه‌های مقاوم سازی شده با این روش، پرداخته شده است. برای این منظور 50 عدد تیر با ابعاد 2700×300×200 میلی متر مورد مدل سازی قرار گرفتند. به طور خلاصه نتایج این تحقیق حاکی از آن است که روش پیش تنیدگی نوارهای FRP باعث افزایش ظرفیت باربری و کاهش شکل پذیری خواهد شد. همچنین استفاده از روش شیارزنی باعث بهبود رفتار خمشی تیرهای مقاوم سازی شده با نوارهای پیش‌تنیده‌ی FRP می‌شود و حتی در مواردی می‌تواند باعث کنترل کامل جداشدگی بشود. کلمات کلیدی: پلیمر مسلح الیافی (FRP)، پیش تنیدگی، تحلیل غیر خطی المان محدود، ABAQUS، روش نصب سطحی بر روی شیار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی