نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

بررسی رفتار دال‌های بتنیِ تقویت‌شده با میلگرد فولادی و گریتینگ کامپوزیتی پالترود شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
10.22034/jss.2009.237785
چکیده
در این مقاله ابتدا رفتار گریتینگ‌های کامپوزیتی ساخته شده از مقاطع پالترود شده، به دلیل کاربرد وسیع آن‌ها در سازه‌های صنایع پتروشیمی، به روش تئوری و المان محدود بررسی شده است. سپس این مواد به عنوان تقویت‌کننده بتن و جایگزینی برای آرماتورهای فلزی، به دلیل مقاومت خوردگی بالا، پیشنهاد شده‌اند. به دلیل اهمیت کنترل جابجایی در سازه‌های بتنی، رفتار بار–جابجایی آن‌ها به صورت تحلیلی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. در مدل تحلیلی ارائه شده برای دال بتنیِ تقویت شده با گریتینگ‌های پالترود شده، معادله دیفرانسیل حاکم بر صفحات اُرتوتروپیک با تعریف ضرایب سختی در جهت‌های اصلی توسعه داده شده و برای حالت خمش چهار نقطه‌ای به صورت دقیق حل شده است. سپس با فرض یک‌طرفه بودن دال، بار نهایی شکست با اصلاح روابط تئوری مربوط به آرماتورهای فلزی برای گریتینگ‌ها محاسبه گشته است. در روش المان محدود با به‌کارگیری نرم‌افزار ANSYS و تعریف رفتار غیرخطی بتن و استفاده از معیار تخریب سه‌بعدی برای ترک‌خوردگی و خردشدگی، بار نهایی تخریب و بار در شروع ترک‌خوردن تخمین زده شده است. برای مقایسه رفتار بار–جابجایی و میزان تغییر باربری نهایی دال تقویت شده با گریتینگ پیشنهادی، یک دال تقویت شده با میلگرد فولادی (با سختی کششی معادل گریتینگ) نیز مدل‌سازی و تحلیل شده است. نتایج حاصل از روش تحلیلی و المان محدود، با نتایج آزمایش‌های انجام شده توسط محققان دیگر مقایسه گردیده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد جایگزینی میلگردهای فولادی با گریتینگ‌های پالترود شده، علاوه بر کاهش خوردگی، باعث افزایش ۱۲ درصدی بار نهایی شکست و افزایش ۱۱۶/۵ درصدی بار شروع ترک می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Comparison of Concrete Slabs Behavior Reinforced with Steel Rebars and FRP Pultruded Grating

نویسندگان English

Mahmoud Mehrdad Shokrieh 1
Mohammad Heidarirarani 2
1 Professor, Faculty of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology
2 PhD Student, Faculty of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology
چکیده English

The main object of this research is investigation on replacement of steel rebars with GFRP pultruded gratings in one-way concrete slabs. Since the deflection control is more important than the load control in civil engineering structures, this study focused on load-deflection behavior of concrete slabs. A closed-form relation for the load-deflection of a one-way slab is, at first, obtained by considering slab as an orthotropic plate with different stiffnesses in principal directions. In addition, the ultimate load capacity of slab reinforced with pultruded grating is calculated by modifying available theoretical equations for steel reinforcements. Using a finite element code, ANSYS software, with an exact nonlinear behavior of concrete and a 3-D failure criterion for cracking and crushing, the ultimate failure load and initial cracking load are estimated numerically. Also, a concrete slab reinforced with steel, the same extensional stiffness (E×A) as grating, is modeled to investigate the increasing of ultimate load. All the results are compared with the available data from other researches. The obtained results show that the replacing of steel reinforcement by FRP pultruded gratings is caused 12 percent increase in the ultimate load and 116.5 percent increase in the initial cracking load.

کلیدواژه‌ها English

Pultruded Gratings
Reinforced Concrete Slab
FEM
Analytical Solution