اثر مقاومت بتن، آرايش و نسبت ميلگرد بر رفتار خمشي و ترك‌خوردگي تيرهاي بتن‌آرمه مسلح شده با ميلگردهاي GFRP

Effect of Concrete Strength, Arrangement/Ratio of Reinforcement on Flexural Behavior and Cracking of Concrete Beams Reinforced with GFRP Bars

ميلگردهاي پليمري مسلح اليافي (FRP) يك جايگزين مطمئن براي ميلگردهاي فولادي جهت مسلح كردن اعضاي بتني در محيط مرطوب است. دوام اين ميلگردها در برابر خوردگي، به خصوص در شرايط سخت آب و هوايي بسيار زياد است. به دليل مدول الاستيسيته كم اين ميلگردها در مقايسه با ميلگردهاي فولادي، خيز و عرض تركها در تيرهاي مسلح شده با اين ميلگردها بيشتر ميباشند. بنابراين، طراحي اعضاي بتني مسلح شده با اين ميلگردها در حالت بهره‌برداري كنترل كننده است. در اين پژوهش، رفتار خمشي و ترك‌خوردگي تيرهاي بتني مسلح شده با ميلگردهاي GFRP مورد بررسي قرار مي‌گيرد. به اين منظور، 12 نمونه تير آزمايشگاهي به ابعاد مقطع 250×250 ميلي‌متر و طول 2200 ميلي‌متر ساخته شدند و به صورت دو سر ساده و تحت خمش چهار نقطه‌اي مورد آزمايش قرار گرفتند. 8 نمونه از تيرها با نسبت آرماتور كم ساخته شدند كه 4 نمونه از آنها از بتن با مقاومت بالا و 4 نمونه‌ي ديگر از بتن با مقاومت معمولي ساخته شدند. 4 نمونه‌ي ديگر از تيرها با نسبت آرماتور زياد و ساخته شده از بتن با مقاومت معمولي مي‌باشند. پارامترهاي مورد بررسي در اين تحقيق، شامل مقاومت بتن، آرايش و نسبت ميلگردهاي كششي مي‌باشند. نتايج پژوهش انجام شده نشان داد كه تغيير در مقاومت بتن و هم‌چنين تغيير در آرايش و نسبت ميلگردهاي كششي، باعث تغيير در رفتار خمشي تيرها مي‌شود و بر ترك‌خوردگي نيز مؤثرند. به علاوه، نتايج آزمايشگاهي اين پژوهش با آيين‌نامه‌ طراحي ACI440.1R مقايسه شده است.

Fiber reinforced polymers (FRP) are the safe alternatives to steel bars in reinforced concrete members in a humid environment. They have a very high durability against corrosion, especially in the extreme weather conditions. As a result of the low modulus of elasticity of these bars compared to the steel bars, the deflection and crack width are high in the beams reinforced with these bars. In this paper, the flexural behavior and cracking of concrete beams reinforced with GFRP bars are investigated. Twelve reinforced concrete beams with the cross-section of 250 × 250 mm and length of 2200 mm were manufactured and tested in a four-point bending setup. Eight beams were made with low reinforcement ratio, 4 of which were made of high-strength concrete and 4 were made of normal-strength concrete. In addition, 4 other beams were made with high reinforcement ratio made of normal-strength concrete. The parameters studied in this research are concrete strength, tensile bars arrangement and reinforcement ratio. The results show that the change in the strength of concrete as well as the change in the arrangement of tensile bars and reinforcement ratio lead to a change in the flexural behavior of the beams and also affect the cracking. Moreover, the experimental results are compared with the values predicted by ACI440.1R code.