اثر اندازه بر رفتار تیرهای عمیق بتن مسلح تقویت شده با CFRP

Abstract

معمولاً تیرهای دارای نسبت دهانه خالص به ارتفاع کمتر از 4 به عنوان تیر عمیق بتن مسلح شناخته می­شوند. اینگونه تیرها دارای کاربرد وسیعی در سازه­هایی همچون سدها، مخازن، کیسون­ها، پل­ها و سازه­های بلندمرتبه می­باشند. در این اعضای سازه­ای به دلیل حاکمیت شکست برشی، همواره طراحی و تحلیل آنها در برابر برش مطرح بوده است؛ بنابراین تقویت و ترمیم اینگونه اعضای سازه­ای جهت بهبود مقاومت برشی همواره حائز اهمیت است و تاکنون روش­های گوناگونی برای پیشبرد این هدف ابداع شده است. یکی از روش­های کاربردی، استفاده از الیاف پلیمری CFRP جهت ترمیم وتقویت تیرهای عمیق می­باشد. تحقیقات اخیر نشان دادند که تقویت تیرهای عمیق با نوار یا ورق CFRP می­تواند منجر به بهبود مقاومت برشی و رفتار تیر عمیق گردد. این مقاله به منظور بررسی تأثیر تقویت CFRP بر شدت اثر اندازه تیرهای عمیق انجام گرفته است. بدین منظور با استفاده از روش تحلیل عددی در نرم­افزار تجاری Abaqus، 53 تیر عمیق تقویت شده با CFRP به وسیله صحت­سنجی آزمایشات پیشین، مدلسازی و تحلیل شده­اند. نمونه­ها تحت بار 2 نقطه­ای افزاینده قرار گرفته و در گروه­های 4 عضوی با عمق­های mm400، mm600، mm800 و mm1000 تقسیم­بندی شده­اند. نسبت دهانه برشی به عمق مؤثر تیرهای عمیق 5/0، 1 و 5/1 است؛ همچنین مقاومت فشاری بتن نیز از MPa8/24 تا MPa35 متغیر بوده است. به دلیل عدم تأثیر عرض و ضخامت تیر بر شدت اثر اندازه، مقیاس ابعاد تیرها به صورت دوبعدی تغییر کرده است؛ بدین ترتیب عرض تیرها ثابت و معادل mm80 است. نتایج حاکی از آنست که تقویت تیر عمیق با زاویه­های 45 یا 90 درجه به وسیله نوار یا ورق CFRP جهت کاهش اثر اندازه تیرهای عمیق مناسب بوده است. از طرفی افزایش مقاومت فشاری بتن و ثابت نگه­داشتن عرض ورق بارگذاری و تکیه­گاهی منجر به افزایش اثر اندازه تیرهای عمیق شد. همچنین افزایش نسبت دهانه برشی به عمق مؤثر تیر می­تواند در کاهش شدت اثر اندازه تیرهای عمیق تقویت شده با CFRP مؤثر باشد.