بررسی روش ترکیبی نصب سطحی ورق در داخل شیار جهت تقویت برشی تیر بتنی مسلح با ورق های frp

الیاف کربن پلیمری مسلح یا cfrp، دریچه ی جدیدی را برای مقاوم سازی یا تعمیر اعضای بتنی که تحت بارگذاری زیاد، ضربه، خوردگی، آتش سوزی و یا نشست آسیب دیده اند، فراهم آورده است. یکی از روش های راحت و اثبات شده که در دهه های اخیر برای افزایش ظرفیت برشی تیرهای بتنی مسلح بسیار مورد استفاده قرار می گیرد؛ چسبانیدن ورقcfrp به صورت قائم یا مورب در اطراف تیر است؛ اما به دلیل این که ضریب پوآسون ورق های cfrp با بتن تفاوت زیادی دارد؛ جدا شدگی صفحات تقویتی از بتن تسریع می شود. آماده نمودن متعارف سطحی بتن جهت اتصال مناسب بین بتن و ورق تا حدی می تواند این جدا شدگی را به تعویق بیاندازد؛ اما در برخی از شرایط، به دلیل هزینه ی زیاد، مقیاس سازه، نوع سطح مورد نظر، دسترسی سخت و نیز آلاینده بودن زیاد روش، امکان استفاده از آماده سازی متعارف سطح وجود ندارد و باید از روش های جایگزین استفاده کرد. هر چند بازه ی استفاده از کامپوزیت های cfrp در تقویت سازه ها چندان زیاد نیست؛ ولی تحقیقات گسترده ای به منظور شناخت رفتار تیرهای تقویت شده با این کامپوزیت ها صورت گرفته است. محققین تاکنون تا 30 حالت (مود) گسیختگی برای تیرهای بتن آرمه ی تقویت شده با cfrp معرفی کرده اند. یکی از عوامل موثر در وقوع جدا شدگی، تنش های ایجاد شده بین ورق cfrp و تیر بتنی می باشد. با افزایش سطح تماس بین cfrp و بتن می توان تا حد زیادی جدا شدگی را به تعویق انداخت. با توجه به نتایج بسیار مطلوبی که تاکنون از روش شیارزنی در به تأخیر انداختن یا کنترل پدیده ی جدا شدگی cfrpاز سطح بتن در تیرهای بتنی مشاهده شده است، در این تحقیق روش شیارزنی برایبررسی تاثیر این روش در به تاخیر انداختن پدیده ی جدا شدگی تقویت و افزایش سهم آن در ظرفیت برشی مورد مطالعه قرار می-گیرد. برای رسیدن به اهداف تحقیق تعداد 15 نمونه ی آزمایشگاهی تیر بتنی به ابعاد 120*160*1400 میلی متر مورد بررسی قرار گرفتند. به جهت صرفه جویی در مصالح و نیز افزایش تعداد آزمایش ها با تیرهای موجود، از سیستم تقویت خارجی با قوطی فولادی به منظور شکست برشی یک تیر در چندین دهانهاستفاده شده است تا این که امکان بارگذاری هر تیر در چند مرحله با سیستم های متفاوت تقویت وجود داشته باشد.برای بارگذاری تیرهای تحقیق،سیستم بارگذاری 3 نقطه ای و 4 نقطه ای استفاده شد و برای این که امکان مقایسه ی نتایج حاصل از آزمایش ها وجود داشته باشد؛ طول دهانه ها ی تحت برش در تمام آزمایش ها برابر با 340 میلی متر در نظر گرفته شد. طراحی تیرها و تقویت ها بر اساس aci 440.2r-08 و aci 318-05 به گونه ای انجام شدند تا شکست برشی حادث شود. نمونه-های مورد آزمایش در این تحقیق شامل نمونه های بدون تقویت، تقویت شده با روش آماده سازی سطحی، تقویت شده با روش نصب خارج شیار، تقویت شده با روش نصب داخل شیار و روش نوین نصب تقویت نزدیک سطح با استفاده از الیاف کربن می شدند که دو روش آخر برای نخستین بار برای تقویت برشی تیرهای بتنی مورد استفاده قرار گرفتند و بخش مهمی از مطالعات را نیز تشکیل می دادند. نصب تقویت های برشی به صورت قائم یا مورب نسبت به محور تیر و نیز الگوی اتصال، شامل اتصال 2 طرفه، u شکل و دورپیچ نیز از جمله پارامترهای مورد مطالعه در این تحقیق بودند. نتایج حاصل شده نشان دادند که استفاده از روش شیارزنی برای نصب تقویت باعث افزایش ظرفیت باربری و جذب انرژی تیر نسبت به روش آماده سازی سطحی می شود. برای مثال با متوسط گیری نتایج نمونه های تقویت شده با روش های مشابه، این نتیجه حاصل شد که مقاومت کلی نمونه های تقویت شده با روش ebrig حدود 10 درصد رشد را نسبت به مقاومت کلی نمونه های تقویت شده با روش ebr، تجربه کرده است. نتایج همچنین نشان دادند که استفاده از الگوهای اتصال uشکل و دورپیچ نسبت به الگوی اتصال دو طرفه در مهار تقویت نقش به سزایی دارند، به گونه ای که الگوی اتصال u شکل مود شکست جدا شدگی را بسیار به تاخیر می اندازد و الگوی اتصال دورپیچ نیز این مود شکست را به طور کامل حذف می کند. با ترکیب روش و الگوی مناسب نصب، رسیدن به پارگی تقویت برشی نیز میسر شد.