ارزیابی عملکرد چرخه ای قاب های بتن مسلح مقاوم‌سازی شده با الگوهای مختلف FRP

نوع مقاله : مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد سازه دانشگاه ایوانکی

2 استادیار دانشکده عمران دانشگاه ایوانکی، سمنان، ایران

3 گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه ایوان کی

4 دانشجوی کارشناسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه ایوان کی

5 دانشجوی کارشناسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه گرمسار، سمنان، ایران

6 گروه عمران، دانشکده مهندسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

چکیده

در این مقاله، عملکرد لرزه­ای قاب­های بتن‌آرمه تقویت‌شده موضعی و کلی با FRP، تحت بارهای چرخه­ای و پوش آور مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور ابتدا یک قاب بتنی سه طبقه دو دهانه طراحی شده مطابق مبحث نهم مقرارت ملی ساختمان ایران با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس مدل‌سازی شد. سپس با کاهش سایز آرماتورهای قاب بتنی، به‌نحوی‌که قاب در برابر بارهای ثقلی مقاوم و در برابر بارهای جانبی ضعیف باشد، قاب جدید ضعیف شده­ای مدل‌سازی شد. در نهایت قاب بهسازی شده­ای از تقویت قاب ضعیف با الیاف­های FRP کربن، آرامید، شیشه و به دو روش تقویت موضعی و کلی، مدل‌سازی شد. هر سه قاب تحت بارهای چرخه‌ای و پوش آور قرار گرفتند و نتایج حاصله حاکی از تأثیر بسیار خوب الیاف کربن در تقویت موضعی و تأثیر بسیار بالای کلیه الیاف‌ها در تقویت کلی قاب‌های بتن‌آرمه می‌باشد. علاوه بر این، تقویت موضعی شکل‌پذیری مناسب‌تری را در سیستم تقویت‌شده ایجاد می­کند. در بین الیاف­های مختلف، شیشه شکل‌پذیری بیشتری به سیستم می­دهد و کربن ظرفیت باربری را بیشتر افزایش می­دهد. آرامید نیز رفتاری بین کربن و شیشه دارد ولی بیشتر شبیه به کربن عمل می­کند. همچنین به‌طور کلی تقویت کلی بهینه نبوده و به‌جز در موارد خاص توصیه نمی­شود.

کلیدواژه‌ها


[1]- A. Version, 6.11., 2011, User’s manual, Dassault Systems.
[2]- Charalambidi, B., and Rousakis,T., and Karabinis, A., 2012, Finite element modeling of reinforced concrete columns seismically strengthened through jacketing seismically strengthened through partial FRP jacketing, criterion, 2, 1, 10-25.
[3]- Ballinger,C., and Maeda,T., and Hoshijima,T., 1993, Strengthening of reinforced concrete chimneys, columns and beams with carbon fiber reinforced plastics, Special Publication, 138,  233-248.
[4]- D’Ayala, D., and Penford, A., and  Valentini, S., 2003, Use of FRP fabric for strengthening of reinforced concrete beam-column joints, in:  Proceedings of the 10th International conference on structural faults and repair, London.
[5]-Demers, M., and Neale, K. W., 1994, Strengthening of concrete columns with unidirectional composite sheets, Developments in short and medium span bridge engineering,  895-905.
[6]-Erik, M., and  Heffernan, P., 1995, Reinforced concrete slabs externally strengthened with FRP materials, Nonmetallic (FRP) reinforcement for concrete structures, London: E&FN Spon, 509-516.
[7]- Fardis, M. N., and Khalili, H. H., 1982, FRP-encased concrete as a structural material, Magazine of concrete research, 34, 121, 191-202.
[8]- Venture, S. J., and Committee, G. D., 2000, Recommended seismic design criteria for new steel moment-frame buildings, Federal Emergency Management Agency Washington, DC, USA.
[9]- Garden, H., and Hollaway, L., and Thorne, A., 1997, A preliminary evaluation of carbon fibre reinforced polymer plates for strengthening reinforced concrete members, in:  Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Structures and buildings.
[10]- Granata, P. J., and Parvin, A., 2001, An experimental study on Kevlar strengthening of beam–column connections, Composite structures, 53, 2, 163-171.
[11]- Hashin, Z., 1981, Fatigue failure criteria for unidirectional fiber composites, Journal of Applied Mechanics, 48, 4, 846-852.
[12]- Nanni,A., and Norris, M. S., 1995, FRP jacketed concrete under flexure and combined flexure-compression, Construction and Building Materials, 9, 5, 273-281.
[13]-Kmiecik, P., and  Kamiński, M., 2011, Modelling of reinforced concrete structures and composite structures with concrete strength degradation taken into consideration, Archives of civil and mechanical engineering, 11, 3, 623-636.
[14]- Lam, L., and Teng, J., 2001, Strength of RC cantilever slabs bonded with GFRP strips, Journal of Composites for Construction, 5, 4, 221-227.
[15]- Irwin,R., and Rahman, A., 2009, FRP strengthening of concrete structures–design constraints and practical effects on construction detailing, Available: Science Direct, www. sciencedirect. com.[Accessed September, 2009]