رفتار تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با روش NSM-SMA/FRP

Experimental Investigation on the Behavior of Reinforced Concrete Beams Retrofitted with NSM-SMA/FRP

خاصيت بازگشت‌پذيري آلياژهاي هوشمند حافظه‌دار (SMAهاي) فوق الاستيك، ويژگي منحصر ‌به فردي است كه از آن مي‌توان در ساخت و تقويت اجزاي بتن مسلح استفاده كرد. اجزاي بتني تقويت شده با اين آلياژها، قابليت شكل‌پذيري و جذب انرژي بالاتري نسبت به تيرهاي بتن مسلح معمولي دارند و هم‌چنين در چرخه‌هاي متوالي بارگذاري و باربرداري، خسارت كم‌تري نسبت به تيرهاي بتن مسلح رايج متحمل مي‌شوند. هدف از پژوهش پيش رو، بررسي آزمايشگاهي رفتار تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با آلياژهاي هوشمند حافظه‌دار به روش تقويت خمشي نصب در نزديك سطح (NSM-SMA) و مقايسه‌ي آن‌ها با تيرهاي بتن مسلح معمولي و نيز تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با روشNSM-FRP است. براي دست‌يابي به اهداف پژوهش، 11 تير بتن مسلح به ابعاد مقطع 200×150 ميلي‌متر و طول 1150 ميلي‌متر ساخته شد. از ميان اين تيرها، 3 نمونه بدون تقويت بودند، 4 نمونه به وسيله روش NSM-SMA تقويت شدند و 4 نمونه با ميلگردهاي GFRP و با روش NSM-FRP مورد تقويت قرار گرفتند. نمونه‌ها به صورت دو سر ساده تحت آزمايش خمش سه نقطه‌اي و بارگذاري‌هاي استاتيكي و بارگذاري- باربرداري قرار گرفتند و عوامل متعددي از جمله مقاومت، ميزان جذب انرژي، قابليت بازيابي تغيير شكل و توانايي بستن عرض ترك مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با روش NSM-SMA تحت بار استاتيكي، تغيير مكان وسط دهانه و جذب انرژي بالاتري نسبت به ساير تيرها دارند. هم‌چنين تحت بارگذاري- باربرداري، تيرهاي تقويت شده با روش NSM-SMA خسارت كم‌تري نسبت به ساير تيرها داشتند.

Re-centering is an exclusive characteristic of superelastic Shape Memory Alloys (SMAs) which can be used in manufacturing and retrofitting of reinforced concrete elements. Reinforced concrete beams retrofitted with SMA bars have more ductility and higher energy dissipation compared to conventional RC beams. Furthermore, these beams experience less damage in consecutive loading-unloading cycles. The current research aims to investigate the behavior of reinforced concrete beams retrofitted with SMA bars using Near-Surface Mounted (NSM) flexural retrofitting method. Eleven RC beam specimens with the cross section of 200*150 mm and length of 1150 mm were cast. Three of the specimens had no external strengthening, four of them were retrofitted with SMA bars and other four beams were retrofitted with GFRP reinforcements. The specimens were subjected to three-point bending test under either monastic or loading-unloading. Different parameters including load-carrying capacity, energy dissipation, deformation recovery and reduction capability of crack width were investigated. The results showed that RC beams retrofitted with SMA bars had more mid-span deflection and higher energy dissipation compared to other specimens under monotonic loading. Moreover, under loading-unloading, RC beams retrofitted with SMA bars method experienced less damage.