تحلیل عددی و آزمایشگاهی تیرهای I- شکل سراسری پس‌کشیده (بدون پیوستگی) مقاوم‌سازی شده با الیاف CFRP دارای اَبَر بتن خودتراکم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه بخش مهندسی عمران، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 استاد بخش مهندسی عمران، دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 دانشیار بخش مهندسی عمران، دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

پیش­تنیدگی اعضای بتنی، بمنظور غلبه بر ضعف ذاتی کششی بتن و با هدف به کارگیری کل ظرفیت فشاری بتن و بهبود شرایط بهره­برداری سازه معرفی شد. در چنین سازه­هایی، نیاز به بتن‌های با مقاومت بالاتر نسبت به سازه­های بتن­آرمه، بدلیل افت کمتر نیروی پیش­تنیدگی، تشخیص داده شده است. تحقیقات بسیار اندکی در مورد کاربرد اَبَربتن­های خودتراکم (مقاومت فشاری بیش از 80 مگاپاسکال)، در چنین اعضایی در اختیار است. در تحقیق حاضر روش­های مدل­سازی عددی اجزا  محدود، شامل فنر و فرمول­بندی تماس در اعضای  پس­کشیده با کابل بدون پیوستگی، مورد بررسی قرار گرفت. سپس در مقیاس واقعی، تیر I- شکل پس­کشیده، دو دهانه با یک عدد کابل بدون پیوستگی و خروج از مرکزیت متغیر دارای اَبَربتن خودتراکم مقاوم‌سازی شده با الیاف CFRP در دو ناحیه ممان منفی و مثبت، ساخته و در حین آزمایش بارگذاری، بکمک انواع حسگرهای نصب شده بر آن، پایش شد. مقایسه نتایج مدل­سازی عددی به روش فرمول­بندی تماس و پایش تیر مزبور برای الگوی ترک­خوردگی و انواع شکل­پذیری­ها (که در نواحی زلزله خیز حائز اهمیت است)، مورد ارزیابی قرار گرفته و این نتایج حاصل شد: با استفاده از مدل­سازی انجام شده و با مش بندی بهینه بدست آمده، آنالیز حساسیت نسبت به زاویه اتساعانجام گرفت که زاویه اتساع 36 درجه بهترین تطابق را برای نتایج عددی و آزمایشگاهی تیر مزبور، بدست داد. علیرغم عدم پیوستگی تاندون در طول دو دهانه تیر مقاوم‌سازی شده، الگوی ترک­خوردگی آزمایشگاهی و عددی در مراحل مختلف بار­گذاری تا مرحله تخریب عضو، از تطابق بسیار مطلوبی برخوردار است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical and Experimental Analysis of CFRP Strengthened Unbonded Post-tensioned Indeterminate I-Beams Consisting UHSSCC

نویسندگان [English]

  • M. Maghsoudi 1
  • A.A. Maghsoudi 2
  • S. Shojaee 3
1 Ph.D. Student, Civil Eng. Dept., Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2 Prof., Civil Eng. Dept., Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
3 Associate Prof., Civil Eng. Dept., Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

The prestressed concrete was first introduced to predominance the concrete tension weakness and use the concrete compressive capacity to improve the serviceability state of such members. In these members the need of utilization of concrete with higher strength due to their lower prestressed losses have been recognized. There are very little investigations on prestressed members consisting of ultra high strngthed concrete, UHSC (concret with a compressive strength higher than 80MPa). This has led to concrete constructions with posttensioned ultra-high strength self-consolidating concrete, UHSSCC, which is relatively new category of concrete. Over the last two decades, numerous studies (experimentally and theoretically) have been conducted on the behavior of simply-supported and continuous reinforced concrete (RC) beams, that were strengthened with fiber reinforced polymer (FRP) composites. This paper investigates the finite element methods for modeling the unbounded posttensioned concrete beams. This objective is achieved by conducting flexural testing of unbonded post-tensioned UHSSCC continuous (full scale) I-beam strengthened by carbon fiber reinforced polymer, CFRP sheets in sagging and hogging regions. The numerical results was compared with experimental results in terms of crack pattern and different ductility indexes (which are significant is seismic zones) and the following results were drawn: Considering the optimized mesh density and the sensitivity analysis to dilation angle, a dilation angle of 36 yielded the best results comparing the numerical and experimental results.  Despite the the application of unbounded  tendon along the two span of the beam, the numerical and experimental crack pattern at different load steps were reasonably matched.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Monitored
  • Unbounded post-tensioned tendone
  • strengthened
  • Finite element
  • UHSSCC