Journal Name:
Journal of Composites for Construction
Authors:
Ali Hajihashemi, S.M.ASCE; Davood Mostofinejad; and Mojtaba Azhari
Keywords:
Reinforced concrete, Concrete beams, Fiber reinforced polymer; Prestressing, Laminated materials, Serviceability, Reinforced concrete beam, Strengthening, CFRP materials, NSM technique, Prestressing, Serviceability.
Investigation of RC Beams Strengthened with Prestressed NSM CFRP Laminates
Abstract
در این مطالعه، تیرهای بتنی با استفاده از قرارگیری نوارهای CFRPدر شیارهای ایجاد شده از قبل بر روی سطح بتن، تقویت می‌شوند. پنج تیر بتنی مسلح با دهانه ساده آزمایش شدند. در بین این نمونه‌ها، یک مورد به عنوان تیر مرجع لحاظ شده و تقویت نشد، یک مورد هم بعد از تقویت شدن با کامپوزیت NSM CFRP بدون پیش تنیدگی مورد آزمایش قرار گرفت و سه مورد باقی‌مانده با کامپوزیت NSM CFRP که به مقدارهای 5، 20 و 30 درصد از کرنش نهایی اسمی نوارها پیش‌تنیده شده بودند، تقویت شدند.
این روش دارای مزایای بسیاری است و در مقایسه با روش چسباندن مصالح نتایج آزمایش‌ها نشان داد که تیرهای پیش‌تنیده مقادیر بالاتری از بار ترک‌خوردگی و بار تسلیم را در مقایسه با نمونه‌ی تقویت‌شده‌ی غیر پیش‌تنیده نشان می‌دهند. به‌علاوه بار ترک‌خوردگی در تیرهایی که تا سطح 5، 20 و 30 درصد ظرفیت اسمی مصالح CFRP پیش‌تنیده شده‌اند، به ترتیب تا 117، 5/127 و 5/144 درصد بار ترک‌خوردگی در نمونه‌ی مبنا افزایش یافتند. در کنار بار ترک‌خوردگی بالاتر، ترک‌های ایجادشده در نمونه‌های تقویت‌شده‌ی پیش‌تنیده، دارای عرض و توزیع محدودتر بوده‌اند. هم‌چنین تیرهای تقویت‌شده‌ی پیش‌تنیده در مقایسه با نمونه‌ی غیر پیش‌تنیده دارای ظرفیت باربری نهایی بیش‌تری بوده و شکست آن‌ها متناظر با خیزهای کوچک‌تری بوده است؛ به‌طوری که ظرفیت باربری نهایی در تیرهایی که تا سطح 5، 20 و 30 درصد ظرفیت اسمی مصالح CFRP پیش‌تنیده شده‌اند، به ترتیب 5/11، 7/14 و 0/15 درصد نسبت به نمونه‌ی مبنا افزایش یافتند.
In this research, concrete beams were strengthened with carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) laminate strips that were placed in precut grooves on the concrete surface. Five simple-span RC beams were tested. Among these specimens, one served as a reference beam and was not strengthened, one was tested after being strengthened with nonprestressed near-surface-mounted (NSM) CFRP laminates, and the remaining three were strengthened with NSM CFRP laminates that had been prestressed to 5, 20, and 30% of the nominal ultimate strain of the strips. The test results indicate that the prestressed beams more effectively improved the cracking and yielding loads than the nonprestressed strengthened specimen. In addition to a higher cracking load, the prestressed strengthened specimens had cracks with a more limited distribution and width. Furthermore, the prestressed strengthened beams had up to a 15% higher ultimate load-carrying capacity than the nonprestressed specimen, and their failures corresponded to lower deflections