Skip to main content
SUPERVISOR
Davood Mostofinejad,Mohammad reza Eftekhar
داود مستوفی نژاد (استاد راهنما) محمدرضا افتخار (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amirreza Moghaddas Bidabadi
امیررضا مقدس بیدآبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

FRP-concrete bond strength, effective bond length and bond-slip models for externally-bonded reinforcement on grooves (EBROG)
The grooving method in the form of “externally bonded reinforcement on groove” (EBROG) has been in recent years introduced as an alternative method of the conventional externally bonded reinforcement (EBR) for strengthening concrete structures using fiber reinforced polymer (FRP) materials. The present research is a first attempt to develop an FRP-concrete bond strength, effective bond length and bond-slip models based on nonlinear regression on experimental results. For this purpose 154 single lap-shear tests are conducted on 136 specimens made through the EBROG method and 18 specimens through the EBR method. Design of Experiments techniques in the form of response surface methodology and I-optimality criteria are used to design and optimize tests layout. The strain and stress fields on the FRP bond area are analyzed using the image processing technique of particle image velocimetry (PIV). The effects of groove dimensions, concrete compressive strength, as well as FRP sheet width and stiffness on the EBROG performance and its efficiency are investigated and compared with those on similar EBR specimens. Also 7 reinforced concrete beams with dimensions of 2600×300×200 mm were strengthened with FRP sheets and were tested. Beams were designed in a way under which the EBR and EBROG methods can be compared considering different groove dimensions and patterns. Although debonding failure is observed to occur in all the specimens, the results obtained confirm the superiority of the EBROG over the EBR specimens as evidenced by an average enhancement of 31% and 24% achieved in load bearing capacity in single lap-shear and beams tests, respectively. Finally the agreement of the proposed modelto data is verified by different statistical tools and analysis of variance. The correlation between RC beams and single lap-shear results were made. Keywords: Fiber reinforced polymer (FRP); Bond strength; Effective bond length; Bond-slip; Externally bonded reinforcement on groove (EBROG); Single lap-shear tests.
استفاده از مصالح FRP با توجه به خواص ویژه­ی آن­ها در مقاوم سازی سازه­های فولادی و بتنی روز افزون می­باشد. کارآیی مقاوم سازی یک سازه­ی بتنی با مصالح FRP تحت تاثیر عمل­کرد هر چه بهتر اتصال بین FRP و بتن می­باشد. از همین رو روش­های مختلفی جهت اتصال ورق FRP به سطح بتن پیشنهاد شده است که از آن جمله می­توان به روش­ متعارف نصب سطحی (EBR) و روش نوین نصب سطحی روی شیار (EBROG) اشاره نمود. تقویت اعضای سازه­ای با استفاده از هر یک از روش­های فوق مکانیزم­های گسیختگی مختلفی از جمله جدا شدگی زود رس سطحی را به دنبال خواهند داشت. بنا بر این انجام یک طراحی موثر و کار آمد برای تقویت سازه­های بتن آرمه، مستلزم دانستن مقاومت نهایی اتصال ورق FRP به سطح بتن است. دست یابی به این حداکثر ظرفیت نیازمند به یک حداقل طولی از ورق FRP است که تحت عنوان طول مهار موثر ­نامیده می­شود. هم­چنین به منظور مدل سازی عددی سازه­ی تقویت شده با ورق FRP و یا انجام مطالعات تحلیلی نیاز اساسی به یک مدل دقیق تنش پیوستگی- لغزش حاکم بر سطح اتصال می­باشد. با توجه به تحقیقات صورت گرفته بر روی روش EBROG و تایید برتری آن نسبت به روش EBR، لزوم انجام مطالعات جامع پیرامون این روش به منظور ارائه­ی روابط و مدل­های کاربردی در برآورد هر یک از موارد اشاره شده جهت استفاده­ی عملی از این روش ضروری است. برای دست یابی به هدف بیان شده، در ابتدا تعداد 154 آزمایش برش مستقیم بر روی نمونه­های منشوری بتنی به ابعاد 150 × 150 × 350 میلی ­متر (عرض×ارتفاع×طول) انجام پذیرفت. در این آزمایشات تاثیر پارامتر­های مقاومت فشاری بتن، ابعاد شیار، عرض و سختی بر واحد عرض ورق در کنار استفاده از دو روش تقویت EBR و EBROG مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به تعداد بالای آزمایشات مورد نیاز از روش سطح پاسخ جهت طراحی آزمایش­های برش مستقیم استفاده ­شده و طرح نهایی با در نظر گرفتن معیار بهینه یابی I و روش مبادله­ی هم گام بهینه شد. روش پردازش تصویر به منظور ارزیابی میدان کرنش در سطح اتصال مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از نتایج به دست آمده اولین مدل­های ریاضی در قالب روابط و گراف­های کاربردی برای مقاومت اتصال، طول موثر اتصال و رابطه­ی تنش پیوستگی- لغزش استخراج شده و مورد صحت سنجی قرار گرفتند. هم­چنین تاثیر هر یک از پارامترهای متغیر بر کارآیی روش EBROG مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه تعداد 7 تیر بتن آرمه با ابعاد 200×300×2600 میلی ­متر (عرض×ارتفاع×طول) به دو روش EBR و EBROG با الگوهای مختلف شیار، تقویت خمشی شده و تحت آزمایش بارگذاری چهار نقطه­ای قرار گرفتند. تسلیح داخلی کلیه­ی تیر­ها و طرح FRP مورد استفاده در تقویت آن­ها یکسان در نظر گرفته شد. نتایج بیان­گر افزایش قابل توجه ظرفیت بار بری در نمونه­های تقویت شده به روش EBROG نسبت به روش EBR بود. کاهش میزان شکل پذیری تیرها به علت تقویت خمشی در روش EBROG نسبت به روش EBR کم­تر مشاهده شد. تاثیر ابعاد و فاصله­ی شیارها بر بار بری تیرها با نتایج حاصل از آزمایشات برش مستقیم منطبق بود. مدل ارائه شده برای ارزیابی مقاومت اتصال به منظور تخمین ظرفیت تیرها مورد استفاده قرار گرفت و بر اساس نتایج به دست آمده ضریب اصلاحی مورد نیاز برای آن در نظر گرفته شد. این مدل از دقت بالایی در برآورد بار بری نمونه­های تیر موجود در این پژوهش بر خوردار بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی