اثرات آرايش ميلگرد بر فواصل و عرض ترك‌هاي خمشي در تيرهاي بتن‌آرمه‌ي تقويت‌شده با صفحات CFRP

EFFECTS OF BAR SIZE ON THE CRACKING PATTERN AND DE-BONDING LOAD OF RC BEAMS STRENGTHENED WITH FRP SHEETS

در اين تحقيق اثرات آرايش ميلگرد بر فواصل و عرض ترك‌هاي خمشي در تيرهاي بتن‌آرمه و تيرهاي بتن‌آرمه‌ي تقويت شده با ورقه‌هاي CFRP مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور 9 تير بتن‌آرمه در مقياس واقعي، با مشخصات يكسان ــ از‌لحاظ ابعاد و ميزان ميلگرد‌هاي كششي و فشاري ــ و با سه آرايش مختلف آرماتور كششي ساخته شد و در سه دسته‌ي مختلف مورد آزمايش قرار گرفت. سه عدد از تيرها در دسته‌ي اول بدون تقويت و به‌عنوان نمونه‌ي شاهد در نظر گرفته شدند. تيرهاي دسته‌ي دوم پس از تقويت توسط دو ‌لايه ورقه‌ي CFRP به‌صورت خمش سه‌نقطه‌يي تا مرحله‌ي شكست بارگذاري شدند. به‌منظور بررسي اثرات پيش‌ترك در بار جدا‌شدگي و سازوكار انتشار ترك، ابتدا تيرهاي دسته‌ي سوم به‌ميزان 70% بار ناحيه‌ي خطي منحني بار ‌ـ تغيير مكان، بارگذاري شد و پس از ايجاد ترك‌هاي متعدد خمشي و خمشي ـ‌ برشي، بار‌برداري از نمونه‌ها انجام شد. نمونه‌ها پس از تقويت، توسط دو لايه ورقه‌ي CFRP مجدداً تا مرحله‌ي شكست بارگذاري ‌شدند. نتايج حاصله نشان مي‌دهد كه استفاده از ميلگردهاي كم‌قطر در ناحيه‌ي كششي تير باعث توزيع يكنواختتر ترك در طول تير ميشوند. اين توزيع يكنواخت ترك، باز‌شدگي كم‌عرض‌‌تري را نيز ايجاد مي‌كند. به‌عكس، امكان وقوع توزيع يكنواخت‌تر كرنش محوريِ ورقِ تقويتي در طول بيشتر تير، كه عامل مهمي در جلوگيري از جدا‌شدگي ورق تقويتي است، در تيرهاي داراي آرماتورهاي خمشي كم‌تر است. همچنين نتايج حاصله نشان مي‌دهد كه آرايش ميلگردهاي داخلي اثرات قابل توجهي بر بار جدا‌شدگي ورق تقويتي ندارد.

In this study, the effects of different arrangements and layouts of internal steel reinforcements on design de-bonding loads and the cracking pattern of RC beams strengthened with CFRP sheets are experimentally investigated. A total of nine 3-m long beams were tested under 3- point loading. Three different bar sizes were used to reinforce the beams; , , and , while the reinforcement ratios in all beams were almost the same. The first three beams were used as base specimens and only for comparison. The second three specimens were loaded after strengthening with two layers of CFRP up to failure. Finally, the last three beams were loaded before strengthening up to 70% of the maximum load in the linear part of the load-deflection response. Then, the beams were reloaded, strengthened with two layers of CFRP and loaded again up to failure. The results showed that smaller-size steel bars cause more uniform distribution of cracks along the beam, accompanied by lower crack widths. Furthermore, the axial strain distribution in the CFRP strengthening plate had more uniform distribution in beams with fewer tensile steel bars. No significant differences were observed among the specimens with various bar sizes, in terms of the peeling load of the CFRP plates.