تحليل غير خطي تيرهاي بتني پيش تنيده با ورق GFRP به روش اجزاي محدود

Nonlinear Analysis of Prestressed Concrete Beams with GFRP Sheets by Finite Element Method

در اين مقاله يك روش عددي براي تحليل كامل تيرهاي خمشي بتني پيش تنيده، تقويت شده با ورق هاي پليمر مسلح شده با الياف شيشه با تمركز بر رفتار شكل پذيري و مقاومت خمشي معرفي مي گردد. پيش تنيده نمودن سازه هاي بتني باعث افزايش ظرفيت خمشي اين گونه سازه ها شده و باعث افزايش مقاومت سازه ها و افزايش طول دهانه و كاهش تغيير مكان تيرها مي شود. كه هم از لحاظ كارامدي و هم از لحاظ سازه اي مقرون به صرفه است. بررسي شكل پذيري اين سازه ها كه امروزه بسيار مورد استفاده قرار مي گيرند، از اهميت بالايي برخوردار است چرا كه بيانگر توان سازه در تغيير شكل غير ارتجاعي قبل از تخريب اعضا مي باشد. در تحقيق حاضر سعي بر آن است كه تاثير استفاده از ورق GFRP پيش تنيده بر شكل پذيري و تغيير شكل، در رفتار تيرهاي مقاوم سازي شده به اين روش بررسي شود. بدين منظور با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ANSYS ابتدا به مدل سازي چندين نمونه تير با شرايط مختلف پرداخته شد. پس از مقايسه ي نتايج تحليل عددي تير بتني با ورق GFRP با نتايج تحليل عددي دو نوع تير بتني پيش تنيده با مفتول و اثبات كارايي مدل ارائه شده، به بررسي شاخص شكل پذيري انرژي و جابجايي، تغيير شكل نهايي، مقاومت و مقدار جابجايي تيرهاي بتني پرداخته شده است. براي اين منظور سه عدد تير با ابعاد ×160mm 280mm× 3600mm مورد مدل سازي قرار گرفتند. به طور خلاصه نتايج اين تحقيق حاكي از آن است كه استفاده از ورق GFRP پيش تنيده باعث مي شود مقدار جابجايي تير بر اثر نيرو داراي كمترين مقدار و لذا لايه GFRP موجب افزايش 10 در صدي و 10/4 در صدي بر سختي خمشي و شكل پذيري خواهد شد.

This paper describes a numerical method for the full-range analysis of prestressed concrete flexural beams strengthened with prestressed glass fiber-reinforced polymper (GFRP) sheets, focusing on ductility and flexural strength behaviour. Prestressing concrete structures cause increased flexural strength of these structures thus increased resistance of structures, increased span length, and reduced displacements of beams are resulted, which is very effective and economically feasible. The study of ductility of these structures that have been used a lot nowadays, has a great importance because it expresses the capability of structure in inelastic deformations before destruction of members. Present paper attempts to investigate the effect of prestressed GFRP sheets on ductility and deformation of beams strengthened by this method. Regarding to this, the modelling of three sample of beams in different conditions was studied using finite element software ANSYS. After comparing the results of numerical analysis of concrete beam with GFRP sheet and the numerical results of two types of prestressed concrete beam with wire and proofing the efficiency of presented model, the displacement and energy ductility index, deformation, resistance and the amount of displacement of concrete beams have been investigated. Three beams with 160mm*280mm*3600mm dimensions have been modelled. In summary, the results express that the application of prestressed GFRP sheet may cause the least displacements of beam and an increase of 10% and 10.4% will be achieved in the flexural stiffness and ductility.