مقاوم‌سازي تيرهاي بتني توسط الياف پليمري شيشه‌اي

Strengthening of Concrete Beams Using Glass Fiber Reinforced Polymers

استفاده از الياف پليمري مسلح شده،FRP، يكي از روش‌هاي مقاوم‌سازي و تعمير سازه‌هاي بتني مي‌باشد. در اين تحقيق به بررسي تقويت برشي، پيچشي و خمشي تيرهاي بتني خودمتراكم با ورق تقويتي داراي الياف پليمري شيشه اي، GFRP، پرداخته شده است. براي مقاوم سازي تيرهاي تحت اثر برش، خمش و پيچش، ورق‌هاي GFRP به ترتيب به صورت نوارهاي U شكل، مستقيم در سطح زيرين و دور پيچ چسبانده شده‌اند. در اين مطالعه ابتدا نتايج آزمايشگاهي با نتايج بدست آمده از مدل هاي عددي مقايسه شده اند و صحت مدل سازي مورد تاييد قرار گرفته است. سپس ورق‌هاي تقويتي در يك و دو لايه بر روي مدل‌هاي تير بتني چسبانده شده اند. با بررسي نتايج عددي كه از نرم‌افزار آباكوس بدست آمده است، مشاهده مي‌شود كه با افزايش ترك‌ها در تيرهاي بتني، سختي آنها كاهش مي‌يابد و سپس تنش‌ها توسط لايه چسب و ورق‌هاي GFRP تحمل مي‌شوند، كه اين امر منجربه افزايش ظرفيت باربري تيرهاي مورد مطالعه در اين تحقيق گرديده است. نتايج حاصل از مدل سازي عددي نشان مي‌دهد كه با تقويت تيرهاي بتني با يك لايه ورق GFRP، مقاومت‌هاي برشي و پيچشي به ترتيب به ميزان 32 و 47 درصد افزايش يافته اند. در صورتي كه از دو لايه ورق تقويتي استفاده شود، ميزان ظرفيت باربري تيرها در اثر برش و پيچش به ترتيب حدود 45 و 61 درصد افزايش داشته اند. همچنين ظرفيت باربري تيرهاي بتني كه تحت اثر خمش قرار گرفته اند، با اضافه كردن يك و دو لايه ورق تقويتي GFRP به ترتيب به ميزان 32 درصد و 48 درصد افزايش داشته اند.

The use of fiber reinforced polymers, FRP, is one of the methods for strengthening and retrofitting concrete structures. In this research, the strengthening of reinforced self-compacting concrete beams against shear, torsion and bending has been investigated using GFRP. For reinforcing the beams against shear, bending and torsion, the strips of GFRP were used in the forms of U-shape, straight on the bottom surface and screwed around the beams respectively. In this study, the experimental results were compared with the results of the numerical models and their accuracies were confirmed. Then reinforcement sheets were applied in one and two layers on concrete beam models. By studying the numerical results obtained from Abaqus software, it was observed that with the increase of cracks in the concrete beams, their stiffness decreased and then the stresses were tolerated by the adhesive layers and the GFRP sheets, which has led to an increase in the bearing capacity of the beams. The results of numerical finite elements modeling show that by reinforcing the concrete beams with one layer of GFRP, the load bearing capacities of the beams improved in shear and torsion about 32% and 47% respectively. Moreover, if two layers of reinforcement sheets were used, the shear and torsion capacities of the beams increased about 45% and 61% respectively. The bending capacities of the concrete beams strengthened with one and two layers of GFRP increased up to 32% and 48% respectively.