ارزیابی طول مهار موثر ورق تقویتی frp بر سطح بتن بر اساس آنالیز میدان کرنش به روش سرعت سنجی تصویری ذرات (piv)

نواقص طراحی و اجرا، تغییر الزامات آیین نامه های ساختمانی برای تأمین مقاومت، سختی و شکل پذیری بیش تر در سازه های بتن آرمه، سبب شده تا امروزه مقاوم سازی سازه های بتن آرمه با استفاده از کامپوزیت های frp به یکی از اصلی ترین زمینه های تخصصی مهندسی سازه تبدیل شود. مقاوم سازی سازه های بتن آرمه با تکنیک نصب خارجی (ebr) ورق های frp بر خلاف مزایای زیاد همچون سهولت و سرعت اجرا، محدودیت هایی را نیز به همراه دارد که مهم ترین آن ها وقوع پدیده ی جدا شدگی زود هنگام ورق تقویتی از سطح بتن می باشد. جدا شدگی ورق تقویتی frp هنگامی رخ می دهد که نیروی ایجاد شده در ورق تقویتی از حداکثر مقاومت قابل تحمل اتصال frp به بتن زیرین، فراتر رود. بنابراین مقاومت اتصال ورق تقویتی frp به بتن یکی از اصلی ترین پارامترهای کنترل کننده ی پدیده ی نامطلوب جدا شدگی می باشد. در این رابطه بر خلاف فولادهای مسلح کننده ی داخلی، افزایش طول مهار (اتصال) ورق تقویتی frp به بتن، لزوماً استحصال حداکثر ظرفیت ماده ی کامپوزیت (گسیختگی) را تضمین نمی کند؛ چرا که تحقیقات انجام شده نشان می دهد افزایش طول مهار ورق تقویتی بیش از "طول مهار موثر" موجب افزایش ظرفیت اتصال نخواهد شد. لذا هدف اصلی تحقیق حاضر بررسی رفتار اتصال ورق های cfrp به بتن و ارزیابی طول مهار موثر ورق های مذکور می باشد. بدین منظور 30 نمونه ی منشور بتنی به ابعاد 150 × 150 × 350 میلی متر ساخته شد. ورق های کامپوزیتی cfrp با طول های اتصال متغیر با استفاده از روش ebr بر روی 22 نمونه ی بتنی نصب شد و در 8 نمونه ی دیگر روش نوین شیار زنی برای نصب ورق های cfrp مورد استفاده قرار گرفت. پس از آماده سازی، کلیه ی نمونه ها تا لحظه ی گسیختگی تحت آزمایش برش مستقیم قرار گرفتند. با توجه به هزینه های بسیار زیاد کرنش سنج های الکترونیکی و عدم قابلیت آن ها در برآورد کل میدان کرنش، رفتار تغییر شکل و کرنش ورق های تقویتی با استفاده از روش سرعت سنجی تصویری ذرات (piv) مورد مطالعه قرار گرفت. هم چنین به منظور کسب اطمینان از عملکرد نتایج روش piv، آزمایش های متعدد صحت سنجی بر روی نمونه های تیر فولادی و بتنی انجام شده و دقت روش مذکور در ارزیابی مقادیر جا به جایی و کرنش به تفصیل شرح داده شد. مقایسه ی نتایج به دست آمده از آزمایش های برش مستقیم نمونه های ebr با مدل های موجود در آیین نامه های مقاوم سازی، حاکی از نامناسب بودن مدل های مذکور برای پیش بینی طول مهار موثر ورق های تقویتی به بتن می باشد؛ زیرا طول مهار موثر به دست آمده بر مبنای نتایج آزمایشگاهی 50 درصد طول مهار موثر پیش بینی شده توسط آیین نامه ی aci 440.2r است. هم چنین نتایج آزمایش های برش مستقیم بر روی نمونه های شیار دار، بیان گر آن است که استفاده از روش شیار زنی، مقاومت اتصال ورق های cfrp به بتن را به شدت افزایش می دهد؛ چرا که در نمونه های مذکور پدیده ی نامطلوب جدا شدگی به طور کلی حذف شده و گسیختگی نمونه ها با پارگی ورق cfrp همراه است.