بررسي عددي تأثير ايجاد پيش‌ تنيدگي در لمينت CFRP بر عملكرد خمشي تير بتني مسلح

Numerical Investigation of CFRP Aminate Post Tensioning Effect on RC Beam Performance and Flexural Capacity

ساخت ساختمان‌ها با بتن مسلح به‌ عنوان يكي از رايج‌ترين و پركاربردترين روش‌هاي ساخت‌وساز در جهان شناخته شده و سالانه تعداد زيادي از ساختمان‌ها و ديگر سازه‌ها با استفاده از اين مصالح بنا مي‌شوند. پيشرفت علم مهندسي و استفاده از مصالح جديد سبب ارتقاء كيفيت ساخت‌ و ساز و ارتقاء اين صنعت شده است. استفاده از مصالحي مانند FRP و يا سيستم‌هاي پيش‌تنيده و پس‌كشيده با توجه به عملكرد مناسب اين مصالح در زلزله‌هاي گذشته و تحقيقات انجام شده، مورد توجه بسياري از مهندسان قرار گرفته است. در تحقيق پيشرو با استفاده از نرم ‌افزار ABAQUS به بررسي تأثير تقويت خمشي تير بتن آرمه با استفاده از ورق CFRP پيش تنيده به ‌عنوان روشي جديد و پركاربرد در تقويت و بهبود عملكرد تير بتني پرداخته شده است. درصدهاي متفاوت نيروي پيش تنيدگي با توجه به ظرفيت كششي ورق CFRP به عنوان پارامتر مؤثر در مقاومت نهايي، در اين تحقيق مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد كه استفاده از پيش‌تنيدگي در ورق CFRP به دليل ظرفيت كششي بالاي آن‌ مي‌تواند تأثير بسزايي بر افزايش سختي و مقاومت نهايي تيرهاي بتن آرمه داشته باشد. تحليل‌هاي انجام شده در اين زمينه با در نظر گرفتن مسائل و امكانات اجرايي بيان گر آن است كه ميزان نيروي پيش تنيدگي نبايد بيش از 30 درصد مقاومت كششي ورق باشد كه از مواردي است كه محققان در تحقيقات اخير به آن اشاره نموده‌اند. همچنين پيش تنيدگي در ورق ها سبب تغيير الگوي ترك خوردگي در ناحيه بحراني تير مي شود.

Construction of reinforced concrete buildings is known as one of the most common and widely used construction methods in the world and a large number of buildings and other structures are built applying these materials every year. Advances in engineering sciences and the utility of new materials have improved the quality of construction and industry. The utilization of materials such as FRP or prestressed and post-tensioned systems has been considered by many engineers due to researches performed and their proper performance during past earthquakes. In the present research, using ABAQUS software, the effect of flexural reinforcement of reinforced concrete beams using prestressed CFRP laminate (Carbon fiber reinforced polymers) has been investigated as a new and widely used method in strengthening and improving the performance of concrete beams. Different percentages of prestressing force according to the tensile capacity of CFRP laminate as an effective parameter in the final strength, have been investigated in this study. The results exhibit that the use of prestressing in CFRP laminate owing to its high tensile capacity and intrinsic performance can have a significant effect on increasing the stiffness and final strength of reinforced concrete beams. Analyses in this field indicate that the amount of prestressing force should not be more than 30% of the tensile strength of the- laminate, which is one of the cases mentioned by recent researches. Prestressing in the laminates also changes the cracking pattern in the critical area of the reinforced concrete beams.