Skip to main content
SUPERVISOR
Davood Mostofinejad
داود مستوفی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Ghorbani Jazi
مجید قربانی جزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
After years in service, strengthening or retrofitting of structural reinforced concrete (RC) elements may be needed. To do so, externally bonding Fiber Reinforced Polymer (FRP) sheets to the tension face of beams and slabs has been used as an appropriate solution to flexural strengthening of structures for years. Superior benefits of this technique that lead to increasing application in structural strengthening include high strength to weight ratio, high resistance to corrosion, ease of application and low creep. In FRP strengthened beams, when composite action between FRP and concrete is not maintained until the ultimate load is reached, premature failure results from debonding of FRP laminate. One of the debonding failure modes is intermediate crack induced debonding that can be resulted from a relative vertical displacement of the FRP across the crack opening. The relative vertical displacement, by inducing positive angle, puts the FRP plate in normal tension stress and speeds up debonding. Also at the other face of crack opening, the FRP-concrete interface is subjected to normal compressive stress and certainly the debonding is postponed. Considering the limited investigation in this field, the current study will evaluate the effect of FRP plate angle on bond behavior of FRP-to-concrete. To attain the purposes of this study, concrete prism specimens with dimensions of 150 × 150 × 330 mm were cast. CFRP plates with constant width of 50 mm were adhered to 31 specimens by using EBR method, and the other 31 specimens were strengthened by using grooving method (GM). Furthermore, to investigate the effect of FRP bond length on the bond behavior of FRP-to-concrete under normal stress, FRP sheets having bond length of 100 and 150 mm were used. In addition, to evaluate the FRP displacement field by Particle Image Velocimetry (PIV), successive images were taken until the specimen failure in single lap-shear test. Investigation of the results in the range of -4.7 up to +6.0 degree angle shows that positive angles make a sever reduction in EBR specimen ultimate load. So that in specimens with the bond length of 100 mm, the debonding load were reduced up to 41.2% in comparison with zero-angle specimen. However, introducing negative angle so that the interface undergoes compressive normal stresses, increases the stiffness and consequently the ultimate load; So that in specimens having bond length of 150 mm, the ultimate load increased up to 37.3% in comparison with zero-angle specimen. Furthermore, experimental results proved the capability of grooving method proportional to EBR method in such a situation that interface undergoes normal stresses. For instances, the ultimate load increased up to 75.9% in GM specimens undergoing negative angle in comparison with similar EBR specimen. Also, in specimens undergoing positive angle, grooving method increased the ultimate load up to 47.1% in comparison to EBR specimens. Key Words Externally bonded reinforcement (EBR), Fiber Reinforced Polymer (FRP), composite action, intermediate crack induced debonding, grooving method (GM), Particle Image Velocimetry (PIV), single lap-shear test.
در سازه های بتن آرمه پس از گذشت چندین سال از عمر بهره برداری، به دلایل مختلفی ممکن است که تقویت برخی از المان های سازه ضروری شود. بدین منظور از تکنیک نصب خارجی ورق FRP به وجه کششی تیرها و نیز دال های بتن آرمه، سال ها است که به عنوان راه کار مناسب جهت تقویت خمشی سازه ها استفاده می شود. از مزایای ورق FRP که باعث رشد روز افزون استفاده از آن در تقویت سازه ها شده است، می توان به نسبت مقاومت به وزن بالا، مقاومت بالا در برابر خوردگی، سهولت نصب و اجرا، دوام بالا و خزش کم این مصالح اشاره کرد. در تیرهای تقویت شده با ورق FRP، چنان چه عملکرد کامپوزیت ورق FRP و بتن تا لحظه ی نهایی حفظ نشود، پدیده ی نامطلوب جدا شدگی ورق از سطح بتن رخ خواهد داد. یکی از این انواع جدا شدگی، جدا شدگی ناشی از ترک میانی است که می تواند به دلیل تغییر مکان نسبی قائم ایجاد شده در دهانه ی ترک خمشی- برشی اتفاق بیفتد. بایستی گفت که تغییر مکان قائم نسبی، با ایجاد زاویه ی مثبت در ورق FRP، به طوری که تنش نرمال کششی به میان رویه وارد شود، باعث تسریع جدا شدگی ورق از سطح بتن خواهد شد. هم چنین، در طرف دیگر دهانه ی ترک، اعمال زاویه ی منفی به ورق FRP، به طوری که تنش نرمال فشاری به میان رویه وارد شود، جدا شدگی ورق از سطح بتن را به تعویق خواهد انداخت. از این رو با توجه به محدودیت مطالعات صورت گرفته پیرامون این موضوع، در این تحقیق به بررسی تأثیر زاویه ی ورق FRP بر بار جدا شدگی آن از سطح بتن خواهیم پرداخت. به منظور پیش برد اهداف موجود در این تحقیق، نمونه های منشوری مکعبی به ابعاد 150 * 150 * 330 میلی متر ساخته شد. در طول این تحقیق 31 نمونه به روش EBR، و 31 نمونه به روش شیار زنی با ورق CFRP به عرض ثابت 50 میلی متر تقویت شد. هم چنین به منظور بررسی تأثیر طول ورق تقویتی بر رفتار اتصال تحت تنش نرمال، از ورق FRP با طول 100 و 150 میلی متر استفاده شد. هم چنین به منظور تعیین میدان جا به جایی ورق FRP به روش سرعت سنجی تصویر ذره (PIV)، عکس برداری متوالی تا لحظه ی گسیختگی نمونه در دستگاه آزمایش برش مستقیم انجام شد. بررسی نتایج این تحقیق که با اعمال زاویه در محدوده ی 7/4- تا 0/6+ درجه به ورق FRP انجام شد، نشان می دهد که اعمال زوایای مثبت به ورق FRP، باعث کاهش چشم گیر بار نهایی نمونه ی EBR خواهد شد؛ به طوری که در نمونه های با طول مهار 100 میلی متر، بار جدا شدگی تا 2/41 درصد نسبت به نمونه ی بدون زاویه کاهش یافت. این در حالی است که اعمال زاویه ی منفی به ورق FRP، به طوری که میان رویه تحت تنش نرمال فشاری قرار بگیرد، باعث افزایش سختی و در نتیجه افزایش بار نهایی نمونه می شود؛ به طوری که در نمونه های با طول مهار 150 میلی متر، بار نهایی تا 3/37 درصد نسبت به نمونه ی بدون زاویه افزایش یافته است. هم چنین مقایسه ی نتایج بار نهایی نمونه های EBR و شیار دار حاکی از آن است که روش شیار زنی در شرایطی که میان رویه تحت تنش نرمال قرار دارد، عملکرد خیلی بهتری نسبت به روش EBR از خود نشان می دهد؛ به طور مثال، بار نهایی نمونه های شیار دار تحت زوایای منفی تا 9/75 درصد نسبت به نمونه ی مشابه EBR افزایش یافت. هم چنین در نمونه های تحت زاویه ی مثبت نیز، روش شیار زنی تا 1/47 درصد بار نهایی را نسبت به نمونه ی مشابه EBR افزایش داده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی