Skip to main content
SUPERVISOR
Davood Mostofinejad
داود مستوفی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Heidary mofrad
محسن حیدری مفرد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
Fiber Reinforced Polymer (FRP) composites are widely accepted as a promising and easy-to-use construction materials especially for strengthening purposes due to the numerous advantages such as high tensile strength, ease of application, light weight and corrosion resistance. One of the most common methods for flexural strengthening of concrete beams with FRP materials is the Externally Bonded Reinforcement (EBR) method. The main problem that has greatly hampered the use of EBR method is the premature debonding of FRP laminate from the beam substrate. This will shorten the expected lifespan of the reinforced membrane and makes EBR method uneconomical.ear Surface Mounted (NSM) method is another flexural strengthening technique for reinforced concrete structures. The NSM technique can provide a significant increment of the load at serviceability limit state, as well as, the stiffness after concrete cracking. In terms of the debonding issue, experiments have shown that the NSM has a better performance compared to the EBR; however, delamination and debonding of FRP sheets from concrete is highly probable in both methods and still remains as a limitation. Recently, special treatments on concrete surface prior to using the FRP sheets in the EBR technique, named as Externally Bonded Reinforcement on Grooves (EBROG) and Externally Bonded Reinforcement in Grooves (EBRIG), has been introduced in Isfahan University of Technology (IUT), Iran.The EBROG and EBRIG methods have shown a great promise in resolving the debonding problem. Based on some experimental investigations, the EBROG and EBRIG methods can considerably postpone the debonding and in some cases may completely eliminate it.The aim of the current studyia study on CFRP-to-concrete joint, which results of these studies, is bond-slip relationship for EBROG method. To do so, 48 concrete prisms with dimensions of 150 × 150 ×330 mm were cast with three mix designs for three different compressive strengths. In current study use CFRP sheets with 0.13, 0.17 and 0.26 thickness and use two grooves with 2, 5, 10 and 15 mm depth. The specimens were strengthened using EBR and EBROG methods. Afterwards, all strengthened specimens were subjected to pull out test. In order to benefit from full field deformation measurements, a non-contact image based technique, i.e. Particle Image Velocimetry (PIV), was used to investigate the bond behavior of tested specimens.After the evaluation of results and use common relationship between strain, shear stress and slip, obtain relationship between shear stress and slip. Then for bond-slip relationship in EBROG and EBR methods, a new function was been proposed. The study results showed that proposed function for EBROG and EBR specimens has good fitting with load-slip and bond-slip curves. Also according to experimental data in current study, increasing in compressivetrength concrete in EBR specimens and EBROG specimens with grooves depth equal 2 mm, caused increasing in load capacity; but in EBROG specimens with grooves depth equal 5, 10, 15 mm, with increasing in compressive strength concretethe load capacity not an increased; because the CFRP sheets in most of specimens were rapture and access final tensile capacity. Increasing in CFRP sheets thickness, in all specimens, there was an increase in load capacity. In EBROG specimens, load capacity was increased by increase the depth to 10 mm.increased depth of 10 to 15 mm will be a slight reduction in load capacity which due to the stress concentration around grooves and local fracture in CFRP sheets. Keywords: FRP composites, debonding, single-shear test, bond-slip model, externally bonded reinforcement (EBR), grooving method (GM), Particle Image Velocimetry (PIV).
امروزه استفاده از کامپوزیت های FRP در صنعت ساختمان، به دلیل خواص منحصر به فرد آن از جمله مقاومت کششی بسیار زیاد، اجرای آسان، وزن بسیار کم و مقاومت در برابر خوردگی بسیار مورد توجه محققین و مهندسین قرار گرفته است. یکی از روش های متداول تقویت خمشی تیرهای بتن آرمه با استفاده از کامپوزیت های FRP، روش نصب سطحی (EBR) می باشد. مهم ترین مشکل این روش که استفاده از آن را تحت تأثیر قرار داده است، جدا شدگی ورق FRP از وجه کششی تیر بتنی در هنگام بارگذاری است که منجر به شکست زود رس و غیر اقتصادی عضو سازه ای می شود. یکی از راه کارهای دیگر در تقویت خمشی تیر های بتن آرمه توسط مصالح FRP، روش نصب در نزدیک سطح (NSM) می باشد. اگر چه در مقایسه با روش EBR، روش NSM عملکرد بهتری در کنترل پدیده ی جدا شدگی و افزایش ظرفیت باربری تیرها دارد؛ اما جدا شدگی در روش NSM نیز کاملاً محتمل بوده و یکی از نقص های این روش به شمار می رود. با توجه ویژه به پدیده ی جدا شدگی، اخیراً تحقیقاتی در دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شده است که نتیجه ی آن ارائه ی روش های جدید شیار زنی (GM) برای تقویت تیرها با استفاده از کامپوزیت های FRP می باشد. روش های شیار زنی که شامل دو روشEBROG وEBRIG است، که نتایج بسیار خوب و امیدوار کننده ای از خود نشان داده است. نتایج محققین بر روی نمونه های تقویت شده به روش شیار زنی نشان داده است که پدیده ی نامطلوب جدا شدگی به تعویق افتاده و در خیلی از موارد حذف می شود. هدف از تحقیق حاضر، بررسی رفتار اتصال ورق های CFRP به بتن می باشد که نتایج حاصل از این بررسی ها منتج به ارائه ی رابطه ی پیوستگی - لغزش برای روش شیار زنی می شود. بدین منظور 48 نمونه ی منشور بتنی به ابعاد 150 * 150 *330 میلی متر با استفاده از 3 طرح اختلاط مختلف برای 3 مقاومت فشاری مختلف ساخته شد. در تحقیق حاضر از 3 ضخامت مختلف 13/0، 17/0 و 26/0 میلی متر برای ورق تقویتی استفاده شد و هم چنین در نمونه های شیار زنی از عمق های 2، 5، 10 و 15 میلی متر استفاده شد. ورق های CFRP بر روی نمونه های بتنی آماده شده به روش EBR و EBROG چسبانده شده و تحت آزمایش برش مستقیم قرار گرفتند. با توجه به هزینه های بسیار زیاد کرنش سنج های الکترونیکی و عدم قابلیت آن ها در برآورد کل میدان کرنش، رفتار تغییر شکل و کرنش ورق های تقویتی با استفاده از روش سرعت سنجی تصویری ذرات (PIV) مورد مطالعه قرار گرفت. پس از ارزیابی نتایج آزمایشگاهی و استفاده از روابط متداول مقاومت مصالح، رابطه ای بین تنش برشی و لغزش تعیین گردید و تابع جدیدی برای پیوستگی- لغزش نمونه های EBR و شیار زنی ارائه شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که رابطه ی ارائه شده تطابق بالایی با نمونه های موجود در تحقیق حاضر دارد و از قابلیت هم پوشانی خوبی با منحنی های بار - لغزش و پیوستگی- لغزش نمونه های EBR و شیار زنی برخوردار است. هم چنین بر مبنای نتایج آزمایشگاهی تحقیق حاضر، افزایش مقاومت فشاری باعث افزایش باربری نمونه های ERB و شیار زنی با عمق 2 میلی متر شد؛ ولی در نمونه های شیار زنی با عمق 5، 10 و 15 میلی متر در مقاومت های فشاری مختلف، چون ورق تقویتی گسیخته شده و حداکثر ظرفیت کششی ورق تقویتی استحصال شده است، بنا بر این افزایش مقاومت فشاری تأثیر ناچیزی بر باربری نهایی نشان داد. هم چنین افزایش ضخامت ورق تقویتی باعث افزایش بار نهایی شد؛ امّا افزایش بار نهایی در نمونه های شیار زنی بیشتر از نمونه های EBR بود؛ به طوری که در کلیه ی نمونه های EBR، ورق تقویتی از سطح اتصال جدا شد؛ امّا اکثر نمونه های شیار زنی گسیختگی ورق تقویتی را تجربه کردند. افزایش عمق نمونه های شیار زنی تا عمق 10 میلی متر باعث افزایش مقاومت نهایی اتصال شد، و افزایش عمق از 10 میلی متر به 15 میلی متر باعث کاهش ناچیز باربری شد؛ که ناشی از تمرکز تنش در نواحی شیار و گسیختگی موضعی ورق تقویتی می باشد. کلمات کلیدی: کامپوزیت های FRP، جدا شدگی، آزمایش برش مستقیم، مدل پیوستگی - لغزش، روش نصب خارجی (EBR)، روش شیار زنی (GM)، روش سرعت سنجی تصویر ذره (PIV).

ارتقاء امنیت وب با وف بومی