SUPERVISOR
Davood Mostofinejad,Mohammad reza Eftekhar
داود مستوفی نژاد (استاد مشاور) محمدرضا افتخار (استاد راهنما)
STUDENT
ABDOLHAMID Karimizadeh
حمید کریمی زاده
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Practical MethodstoImprovePerformance of FRP- Confined Circular RC Columns
With increasing advances in polymer science and materials engineering, the use of polymer composites in construction is increasing day by day. Two main types of composites made ??of carbon and glass fibers, for reasons such as high strength, good ductility and low cost, they are mostly used in the construction industry. The main application of these materials is increase the strength and ductility of the structural components. In recent years, strengthening and improvement the columns, as a most important structures components, has been the subject of much research.Confining, decreases lateral expansion of columns andincreasesthe load capacity and ductility of them considerably. Today, in addition to confining different methods and materials used in the column confining, the study is to find ways through which they can gain the maximum capacity of the composite can be obtained. The composites used in the columns never can not to s how their real potential in operation. This object in addition to created problems in the design of columns, makes the project economically to face challenges. Various factors are effective in reducing the capacity of composites. Of the most important of these factors can pointe to multi-axial stresses which enters to the composite and transmission stress concentration of cracks to the FRPduring column loading. So if we use the applied procedure to prevent transmission of multi-axial stress and concentration stress in the FRP, the FRP can be recovered much of the lost capacity. In the present study, in order to improvement performance of FRP composite, we have tried to reduce the biaxial stresses exerted on the reinforcing sheet and to avoid from the transition stress concentration caused by the concrete surface cracking to reinforcing plate too. In this study galvanized sheet (with thickness of 0.13 mm) and compressed rubber (with thickness of a millimeter) is used as an intermediate layer which were cut almost similar to the size of the reinforcing sheet and were inserted under them. To achieve the objectives of the study, 27 cylindrical reinforced concrete specimens with 150 mm diameter and 500 mm height were tested under pure axial load. Columns were reinforced with carbon and glass fibersby different techniques. In some reinforcedsamples has been used from intermediate layer and some of them without the use of intermediate layer and have been strengthened conventional. In this study in addition to surveying the types of fibers, the intermediate layer type and the effect of the gap between the concrete surface and intermediate layer, the reinforcing effect of the number of layers, the effect of strip width, as well as the effect of additional strengthening of the middle region of the column has been investigated. The results showed that the use of intermediate layer in samples reinforced with 1 layer of carbon fiber increases the loading capacity by 53% and the energy absorption by 16% compared to samples without intermediate layer. Insamplesreinforced with a layer of glass fiber, intermediate layer increased load capacity by 17% and energy absorption 117% compared to samples without intermediate layer. Comparison of the results obtained from these experiments show that the performance of the intermediate layer in specimens reinforced with glass fiber is higher than specimens reinforced with carbon fibers. Key Words: circularReinforced concrete columns, FRP, axial loading, load capacity, ductility, intermediate layer, galvanized sheets, rubber compression
با پیشرفت روزافزون علم مهندسی مواد و پلیمر، استفاده از کامپوزیت های پلیمری در ساختمان سازی روز به روز در حال افزایش است. دو نوع مهم از کامپوزیت های ساخته شده از الیاف کربن و شیشه، به دلایلی از قبیل مقاومت بالا، شکل پذیری مناسب و ارزان بودن آن ها، بیشترین استفاده را در صنعت ساختمان دارند. از مهم ترین کاربردهای این مواد، نقش بالای آن در افزایش مقاومت و شکل پذیری اجزای سازه ای به خصوص ستون ها می باشد. در سال های اخیر، تقویت و بهسازی ستون ها به عنوان یکی از مهم ترین اجزای سازه، موضوع تحقیقات بسیار زیادی بوده است. کامپوزیت ها از طریق محصور کردن ستون ها و جلوگیری از اتساع جانبی آن ها باعث افزایش قابل توجه ظرفیت باربری و شکل پذیری آن ها می شوند. امروزه در کنار بررسی روش های مختلف محصورشدگی ستون و مواد قابل استفاده در محصورشدگی، به مطالعه ی روش هایی پرداخته می شود که از طریق آن ها بتوان بیشترین ظرفیت قابل استحصال از کامپوزیت ها را کسب نمود. در واقع کامپوزیت های استفاده شده در ستون ها هیچ وقت نمی توانند ظرفیت واقعی خود را در اجرا نیز نشان دهند. این مسئله علاوه بر این که مشکلاتی را در طراحی ستون ها به وجود می آورد، باعث می شود که انجام طرح از لحاظ اقتصادی نیز با چالش هایی مواجه شود. عوامل مختلفی در کاهش ظرفیت کامپوزیت ها مؤثر هستند؛ از جمله hy;ی مهم ترین این عوامل می توان به تنش های چند محوره که در طول بارگذاری ستون به کامپوزیت وارد می شود و هم چنینانتقال تمرکز تنش از ترک های ایجاد شده در ستون به FRP اشاره کرد. بنابراین چنانچه بتوان با استفاده از روشی اجرایی، مانع از انتقال تمرکز تنش و تنش های چند محوره به FRP شد، می توان بخش زیادی از ظرفیت از دست رفته ی FRP را استحصال نمود. در تحقیق حاضر به منظور استفاده ی بهینه از ظرفیت کششی FRP در راستای افزایش ظرفیت باربری و بهبود رفتار شکل پذیری ستون های استوانه ای، سعی شده است ضمن کاهش تنش های دو محوره وارد بر ورق تقویتی از انتقال تمرکز تنش ناشی از ترک خوردگی سطح بتن به ورق تقویتی نیز جلوگیری شود. مواد استفاده شده در این تحقیق به عنوان لایه یمیانی، ورق گالوانیزه به ضخامت 13/0 میلی متر و لاستیک فشرده با ضخامت یک میلی متر می باشند که در انداز ه های تقریباً مشابه با ورق تقویتی، بریده شده و در زیر آن قرار داده می شوند. به منظور دست یابی به اهداف تحقیق، 27 نمونه ی استوانه ای بتنی مسلح به قطر 150 و ارتفاع 500 میلی متر، تحت بارگذاری خالص محوری قرار گرفته است. ستون ها به روش های مختلف و توسط الیاف کربن و شیشه تقویت شده بوده اند. در تقویت بعضی از نمونه ها از لایه ی میانی استفاده شده است و بعضی از آن ها نیز بدون استفاده از لایه ی میانیو به روش مرسوم تقویت شده اند.در این تحقیق علاوه بر بررسی نوع الیاف، نوع لایه میانی و تأثیر فضای خالی بین سطح بتن و لایه ی میانی، به بررسی اثر تعداد لایه های تقویتی، اثر عرض نوار و همین طور اثر تقویت اضافی در ناحیه میانی ستون پرداخته شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که استفاده از لایه ی میانی در نمونه های تقویت شده با یک لایه الیاف کربن باعث افزایش 16 درصدی ظرفیت باربری و 53 درصدی جذب انرژی و در نمونه های تقویت شده با یک لایه الیاف شیشه باعث افزایش 17 درصدی ظرفیت باربری و 117 درصدی جذب انرژی نسبت به نمونه ی بدون لایه ی میانی شده است. هم چنین مقایسه ی نتایج مختلف به دست آمده از این آزمایش ها نشان می دهد که کارایی لایه ی میانی در نمونه های تقویت شده با الیاف شیشه بیشتر از نمونه های تقویت شده با الیاف کربن می باشد. کلمات کلیدی: ستون بتن آرمه ، FRP، بارگذاری محوری، ظرفیت باربری، شکل پذیری، لایه ی میانی، ورق گالوانیزه، لاستیک فشرده