بررسی رفتار تیرهای عمیق بتنی مسلح شده با میلگردهای FRP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.

2 هیات علمی

3 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.

4 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.

10.22124/jcr.2021.16867.1444

چکیده

میلگردهای کامپوزیتی مسلح پلیمری (FRP)، مقاوم در برابر خوردگی و مغناطیس بوده و مقاومت کششی بالایی دارند. ولی استفاده از این نوع میلگردها در تیرهای بتنی سبب کاهش شکل‌پذیری و افزایش ترک‌خوردگی آن‌ها می‌گردد. در این مقاله تاثیر استفاده از میلگردهای FRP به عنوان جایگزین میلگردهای فولادی بررسی شده است و درصد و چیدمان آرماتورهای GFRP، افزایش پوشش بتن، استفاده از میلگردهای فشاری بر رفتار تیر عمیق بتنی مورد ارزیابی قرار گرفت. تیرهای عمیق بتنی از جمله اعضاء متداول در سازه‌ها می‌باشند، این تیرها در دیوارهای برشی، شاه‌تیر پل‌ها، سازه‌های دریایی و ساختمان‌های بلند کاربرد دارند. به دلیل رفتار متفاوت تیرهای عمیق بتنی در مقایسه با تیرهای خمشی، این تیرها مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش کاور بتن از 38 میلی‌متر به 98 میلی‌متر مقاومت تیر تا 7/31 درصد کاهش یافت و استفاده از میلگردهای فشاری تغییری در ظرفیت باربری تیر ایجاد نکرد. همچنین با افزایش درصد میلگردهای GFRP، نیروی قابل تحمل تیر تا حدود 46 درصد نسبت به تیر با یک ردیف میلگرد افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the behavior of concrete deep beams reinforced with FRP bars

نویسندگان [English]

  • Fahimeh Maleki 1
  • majid gholhaki 2
  • Ali Kheyroddin 3
  • Omid Rezaifar 4
1 Ph.D. Student, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 semnan university
3 Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.
4 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.
چکیده [English]

Fiber Reinforced Polymer (FRP) bars are corrosion-resistant and non-magnetic and have high tensile strength. However, using this type of bar in concrete beams reduces their ductility and increases their cracking. In this paper, the effect of using FRP bars as an alternative to steel bars has been investigated, and the percentage and arrangement of GFRP reinforcements, increase the cover of concrete, and use of compression reinforcement on the behavior of deep concrete beams have been evaluated. Deep concrete beams are common members of structures. These beams are used in shear walls, girder bridges, offshore structures, and tall buildings. Due to the different behavior of deep concrete beams compared to bending beams, these beams were evaluated. The results showed that by increasing the concrete cover from 38 mm to 98 mm, the strength of the beam decreased to 31.7%. Additionally, the use of compression bars did not change the bearing capacity of the beam. Also, increasing in GFRP bars, the bearing strength of the beam increased to about 46% compared to the beam with one row of bars.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete deep beam
  • Shear Strength
  • Finite Element Method
  • FRP bar

مراجع

[1] Andermatt, M. F., & Lubell, A. S. (2013). Behavior of concrete deep beams reinforced with internal fiber-reinforced polymer-experimental study. ACI Structural Journal, 110(4), 585.
[2] ACI Committee 440. (2015). Guide for the Design and Construction of structural concrete reinforced with Fiber Reinforced Polymer (FRP) bars (ACI 440.1 R-15). Farmington Hills, MI: American Concrete Institute.
[3] Newhook, J., & Svecova, D. (2007). Reinforcing Concrete Structures with Fiber Reinforced Polymers: design manual no. 3. Canada: ISIS Canada Corporation, 151.
[4] Standard, C. S. A. (2002). Design and construction of building components with fiber-reinforced polymers. S806-02, Canadian Standards Association.
[5]ACI Committee 318. (2019). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-19): An ACI Standard: Commentary on Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318R-19). American Concrete Institute.
[6] AASHTO LRFD, (2018). Bridge Design Specifications, American Association of State Highway Transportation Officials, Eighth Edition, Washington, DC.
[7] Canadian Standards Association (2007) CAN/CSA A23.3-04—design of concrete structures. Canadian Standards Association, Mississauga.
[8] El-Sayed, A. K., El-Salakawy, E. F., Benmokrane, B. (2006). Shear capacity of high-strength concrete beams reinforced with FRP bars. ACI Structural Journal, 103(3), 383.
[9] Akbarzadeh Bengar, H., Ahmadnezhad, M., Noroozi, M. (2018). 'Experimental Investigations of RC Deep Beams Strengthened in Shear using NSM CFRP System', Journal of Structural and Construction Engineering, 5(3), 153-171.
[10] Arabzade, A., Noori Soola, A. (2015). 'Investigating Effective Parameters in Shear Strength of Deep Beams without Shear Reinforcement', Concrete Research, 7(2), pp. 17-30.
 [11] Zeidan, M., Barakat, M., Mahmoud, Z., Khalifa, A. (2011). Evaluation of concrete shear strength for FRP reinforced beams. Paper presented at the Structures Congress 2011.
[12] Al-Sunna, R., Pilakoutas, K., Hajirasouliha, I., Guadagnini, M. (2012). Deflection behavior of FRP reinforced concrete beams and slabs: an experimental investigation. Composites Part B: Engineering, 43(5), 2125-2134.
[13] Nehdi, M., Omeman, Z., & El-Chabib, H. (2008). Optimal efficiency factor in strut-and-tie model for FRP-reinforced concrete short beams with (1.5< a/d< 2.5). Materials and structures, 41(10), 1713-1727.
[14] Ibrahim, M., Wakjira, T., & Ebead, U. (2020). Shear strengthening of reinforced concrete deep beams using near-surface mounted hybrid carbon/glass fibre reinforced polymer strips. Engineering Structures, 210, 110412.
[15] www.comarcomnano.com
[16]Nagasaka, T., Fukuyama, H., & Tanigaki, M. (1993). Shear performance of concrete beams reinforced with FRP stirrups. Special publication, 138, 789-812.
[17] Japan Society of Civil Engineering, 1997b. Recommendation for Design and Construction of Concrete Structures Using Continuous Fiber Reinforcing Materials, Concrete Engineering Series No.23, 325 pp.
[18] Zhao, W., Maruyama, K., & Suzuki, H. (1995). Shear Behavior of Concrete Beams Reiforced by FRP Rods as Longitudinal and Shear Reinforcement, Proceedings of the Second International RILEM Symposium on Non- Metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures (FRPRCS-2), Ghent, Belgium, pp. 352-359.
[19] Sonobe, Y., Fukuyama, H., Okamoto, T., Kani, N., Kimura, K., Kobayashi, K. & Shimizu, A. (1997). Design guidelines of FRP reinforced concrete building structures. Journal of composites for Construction, 1(3), 90-115.
[20] Tureyen, A. K., & Frosch, R. J. (2002). Shear tests of FRP-reinforced concrete beams without stirrups. Structural Journal, 99(4), 427-434.
[21] Tureyen, A. K., & Frosch, R. J. (2003). Concrete shear strength: Another perspective. Structural Journal, 100(5), 609-615.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار