Skip to main content
SUPERVISOR
Davood Mostofinejad
داود مستوفی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Niloufar Moshiri
نیلوفر مشیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Compressive Strengthening of Columns Using FRP Composites with Vertical Fibers and Grooving Method
FRP composites have been widely used in retrofitting of reinforced concrete structures. Columns of a building play an important role in performance of the structure and its safety. Srengthening of columns by means of FRP composite and developing new methods in order to provide safe designs is therefore essential. Srengthening of RC columns is possible by means of FRP composite jackets around the column. The jackets are used mainly in a way that all or most of the fibers of composite are perpendicular to the column axis and in hoop direction to provide confinement. However, the axial compressive strength of columns can be increased by using FRP composite with longitudinal fibers; where the fiber sheets contribute by resisting compression directly. Buckling of FRP composite causes inappropriate performance of composite under compressive stresses. In longitudinally strengthened columns with FRP, buckling of composite causes debonding of FRP from concrete surface. On the other hand, researches have shown that the newly developed grooving method method as alternative to surface preparation can postpone or in some cases eliminate debonding of FRP sheet from the surface of the strengthened beams. Accordingly, in this study the grooving method was utilized for installing the FRP sheet with longitudinal fibers along reinforced concrete colum and its influence on postponing the buckling and debonding of FRP was investigated. In addition, the compressive stresses of fibers in composite at maximum load were determined and compared with its tensile strength. To perform the study, 29 reinforced concrete columns with 500 mm height were tested experimentally under uniaxial compression. 24 columns had circular sections of 150 mm diameter and 5 columns had 133*133 square section. Experimental results showed that using the grooving method by externally bonded reinforcement on grooves (EBROG) technique, increases the load carrying capacity of circular strengthened column with longitudinal composite by 14%. However, using conventional externally bonded reinforcing (EBR) method, did not increase the ultimate load capacity of the strengthened columns significantly. Furthermore, the compressive stresses of fibers in composite increased significantly by using the grooving method and it reached to 50 percent of tensile strength of fibers in flat coupon tests. Besides, considering the fact that tensile strength of fibers in real specimens is much lower than the strength of fibers in flat coupon tests, it was concluded that the fibers in composite achieve considerable compressive stresses. It was shown in this research that in circular columns strengthened with vertical fibers, using EBROG method, compressive stresses up to 80 percent of tensile strength of fibers in real FRP strengthened specimens is accessible. Key Words: Circular RC column, load carrying capacity, compressive FRP composite, buckling, grooving method, square column.
استفاده از کامپوزیت های FRP در صنعت ساختمان روز به روز افزایش یافته و ساختمان های زیادی با استفاده از این مصالح، طراحی یا مقاوم سازی می شوند؛ از طرفی، ستون های یک سازه به عنوان اعضای عمودی آن، که بار محوری را با یا بدون لنگر خمشی منتقل می کنند، از اهمیت بسیاری در عملکرد و ایمنی سازه برخوردارند. مقاوم سازی این اعضا توسط کامپوزیت های FRP و ارائه ی راه کارهای جدید جهت فراهم کردن امکان طراحی ایمن و مطمئن برای مهندسین ضروری می باشد. برای تقویت ستون های بتن آرمه، می توان از پوشش های کامپوزیتی FRP به دور ستون استفاده کرد. بیش ترین کاربرد این پوشش ها به صورتی است که الیاف کامپوزیت کاملاً یا به صورت عمده در جهت عمود بر محور طولی ستون یا جهت حلقوی قرار گیرند. اما می توان با استفاده از کامپوزیت FRP با الیاف طولی نیز مقاومت ستون را افزایش داد. در صورتی که در تقویت ستون، از کامپوزیت با الیاف در راستای طولی استفاده شود، این کامپوزیت با تحمل قسمتی از تنش فشاری وارد بر ستون، موجب افزایش ظرفیت باربری محوری ستون می گردد. یکی از دلایل عدم کارکرد مناسب کامپوزیت FRP تحت تنش‌های فشاری، وقوع پدیده‌ی کمانش در آن است. در ستون‌های تقویت شده با کامپوزیت طولی، کمانش ورق کامپوزیت، موجب جدا شدن آن از سطح بتن می گردد. از طرفی توسعه و بررسی روش جدید شیار زنی به عنوان جایگزینی برای روش آماده سازی سطحی متداول، نشانگر توانایی این روش در به تأخیر انداختن یا کنترل پدیده ی جدا شدگی FRP از سطح بتن در تیرهای بتنی و بتن آرمه است. لذا در این تحقیق، از روش شیار زنی در تقویت ستون‌های بتن آرمه با کامپوزیت FRP با الیاف قائم استفاده شد تا تأثیر آن در به تأخیر انداختن کمانش و جداشدگی FRP از سطح بتن بررسی و مطالعه شود. همچنین در این بررسی، تنش‌های فشاری به وجود آمده در FRP تعیین شد و با ظرفیت کششی آن مقایسه گردید. به منظور دست یابی به اهداف تحقیق، تعداد 29 عدد ستون بتن آرمه به ارتفاع 500 میلی متر تحت بارگذاری محوری خالص قرار گرفت؛ که 24 ستون دارای مقطع دایروی به قطر 150 میلی متر، و 5 ستون نیز دارای مقطع مربعی شکل به طول ضلع 133 میلی متر بودند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد به کار گیری روش شیار زنی موجب افزایش ظرفیت باربری ستون تقویت شده با کامپوزیت طولی می گردد. ظرفیت نمونه‌ی تقویت شده با یک لایه کامپوزیت قائم به روش شیار زنی با تکنیک نصب خارجی ورق بر روی شیار به میزان 14 درصد افزایش پیدا کرد. این در حالی است که استفاده از روش آماده سازی سطحی تأثیری در افزایش بار حداکثر ستون نداشت. همچنین با مقایسه‌ی تنش‌های فشاری به وجود آمده در کامپوزیت بر مبنای الیاف، مشاهده شد که در صورت استفاده از روش شیار زنی، ظرفیت فشاری الیاف کامپوزیت افزایش یافته و تا میزان 50 درصد مقاومت کششی الیاف در آزمایش نمونه های تخت، قابل دست یابی است. هم چنین با توجه به این که مقاومت نمونه‌های واقعی در کشش از مقاومت نمونه های کوپن کمتر می باشد، می توان نتیجه گرفت که ظرفیت قابل استحصال الیاف در FRP، در فشار بسیار قابل ملاحظه بوده است؛ به طوری که در ستون‌های دایروی تقویت شده به روش نصب ورق بر روی شیار، حدوداً 80 درصد مقاومت کششی الیاف در نمونه های واقعی، به صورت تنش های فشاری قابل استحصال بود. کلمات کلیدی: ستون بتن آرمه ی دایروی، ظرفیت باربری، کامپوزیت FRP تحت فشار، کمانش، شیار زنی، ستون مربعی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی