بررسي آزمايشگاهي و عددي اثر جايگزيني خاموت‌هاي دست‌ساز ساخته شده از الياف FRP به‌جاي خاموت‌هاي فلزي در تيرهاي بتن مسلح

Experimental and Numerical Investigation of Replacing Steel Stirrups with FRP Rebars Concrete in Beams

در بسياري از سازه‌هاي امروزي به‌خصوص در سازه‌هايي كه در سواحل دريا ساخته مي‌شوند بحث خوردگي آرماتورها و كاهش ظرفيت سازه براي تحمل بارهاي ثقلي و جانبي يك موضوع جدي مي‌باشد. استفاده از الياف پليمري FRP تا حدودي مي‌تواند اين مشكل را مرتفع سازد. در مقاله‌ي حاضر يك تحقيق آزمايشگاهي و عددي بر روي اثر جايگزيني خاموت‌هاي ساخته شده از الياف FRP به‌جاي خاموت‌هاي فلزي تحت بارگذاري استاتيكي صورت گرفته است. به‌همين منظور سه نمونه تير بتني ساخته و تحت بارگذاري تك‌نقطه‌اي در وسط دهانه آزمايش گرديد. از سه نمونه تير يك تير به‌عنوان مرجع داراي خاموت فلزي و دو تير ديگر داراي خاموت ساخته شده از الياف FRP در محل كارگاه بودند. آرماتورهاي طولي همه‌ي نمونه‌ها فلزي بودند. ضمناً دو تير آزمايشگاهي داراي خاموت فلزي و FRP به‌وسيله‌ي نرم‌افزار المان محدود ANSYS مدل‌سازي گرديد و پس از اعتبار‌‌سنجي، دو گروه تير بتني ديگر نيز مدل‌سازي و تحليل شد. نتايج حاصل نشان دادند كه خاموت‌هاي FRP داراي عملكرد ظرفيت برشي مناسبي در مقايسه با خاموت‌هاي فلزي بودند و در مواردي كرنش نهايي خاموت‌هاي ساخته شده از FRP تا 8/0 درصد نيز رسيد كه دو برابر مقادير پيشنهادي آيين‌نامه‌ها براي طراحي اين‌گونه سازه‌هاي بتني با الياف كامپوزيت مي‌باشد.

Today, corrosion in reinforcements is an important issue in many structures, especially those made in off-shore, resulting of reduction of the structural capacity under gravitational and lateral loads. Using FRP polymer can reduce this effect to some extents. A numerical and experimental investigation has been conducted on three different concrete beams to find out the effect of replacing steel stirrups with FRP ones under static loading. So, three beams were tested under concentrated loading on the middle of the span. One of the three beams, as the reference had steel stirrups, while the other two contained in-place FRP made stirrups. Longitudinal steel reinforcements were used in all three specimens. Also, two different beams with steel and FRP stirrups were analyzed by finite element method in ANSYS. After calibration, two other groups of concrete beams were modeled and analyzed. The results demonstrated that FRP stirrups had the better shear capacity performance compared to steel stirrups and the final strain in FRP stirrups reached %0.8 which is two times of the value suggested by design code provisions.