Journal Name:

International Journal of Adhesion and Adhesives


Authors:

ArdalanHosseini, DavoodMostofinejad


Keywords:

Fiber reinforced polymer(FRP) Externally bonded reinforcement(EBR) Bond strength model Effective bond length Single-shear test Particle image velocimetry(PIV)


Effective bond length of FRP-to-concrete adhesively-bonded joints: Experimental evaluation of existing models

Abstract

رفتار پیوند الیاف پلیمرهای تقویت‌شده (FRP) با بستر بتن توسط بسیاری از محققان در سراسر جهان مورد بررسی قرار گرفته است. یک نکته جالب در رابطه با پیوند FRP به بتن این است که یک طول مؤثر پیوندی وجود دارد که افزایش طول پیوند فراتر از آن تأثیری در افزایش ظرفیت اتصال نخواهد داشت. در حقیقت طول مؤثر پیوند کامپوزیت‌های FRP یکی از مهم‌ترین بخش‌ها در محاسبات تقویت است و پیش‌بینی‌های دستورالعمل طراحی محافظه‌کارانه می‌تواند منجر به اتلاف مواد کامپوزیتی در پروژه‌های تقویتی شود. هدف اصلی مطالعه حاضر ارزیابی دقت مدل‌های راهنمای موجود از طول پیوند مؤثر با استفاده از تست‌های برشی تک محوره است. برای انجام این کار ورق‌های CFRP با طیف گسترده‌ای از طول اتصال از 20 تا 250 میلی‌متر، به 22 منشور بتنی با استفاده از تکنیک تقویت بیرونی اتصال (EBR) متصل شدند. نمونه‌ها تحت آزمایش برش تک محوره و بارهای گسیختگی قرار گرفتند و همچنین طول مؤثر پیوند ورق‌های CFRP نیز تعیین شد. به‌علاوه یک تصویر بر اساس تکنیک یعنی سرعت سنجی تصویری ذرات (PIV) برای تائید طول مؤثر پیوند تخمین زده شده با تحلیل توزیع کرنش در طول نوارهای CFRP در طی فرایند بارگذاری، استفاده شده است. نتایج آزمایشگاهی مطالعه حاضر نشان داد که مدل فیب بولتن 14 بارهای گسیختگی و طول مؤثر پیوند را بیش از حد برآورد می‌کند. همچنین مدل تائید شده توسط ACI 440. 2R-08 نیز طول مؤثر پیوند را بیش از حد تخمین می‌زند درحالی‌که بارهای گسیختگی را به درستی برآورد می‌کند. برای اصلاح مدل‌های موجود برای ورق‌های CFRP، فاکتورهای کالیبراسیون مناسب مطرح شد.

Bond behavior of adhesively-bonded fiber reinforced polymers (FRPs) to concrete substrate has been investigated by many researchers worldwide. An interesting aspect of FRP-to-concrete bond behavior is that there exists an effective bond length beyond which an extension of the bond length cannot increase the ultimate capacity of the joint. Effective bond length of FRP composites, in fact,is an important part of all strengthening calculations,and conservative design guideline predictions can lead to waste of composite materials in strengthening projects. Consequently, the main intention of the current study is to evaluate the accuracy of existing guideline models of effective bond length by means of single-shear bond tests.To do so, carbon FRP (CFRP) sheets with a wide range of bond length from 20 to 250mm, were adhered to 22 concrete prisms using externally bonded reinforcement (EBR) technique. The specimens were then subjected to single-shear test and debonding loads as well as the effective bond length of the CFRP sheets were determined. Moreover,animage based technique, i.e. particle image velocimetry (PIV) was used to verify the estimated effective bond length by analyzing strain distribution along the CFRP strips during loading process.Experimental results of the current study show that fib Bulletin 14 model over estimates debonding loads and effective bond length. The model adopted by ACI 440. 2R-08 also over estimates effective bond length while accurately predicts debonding loads. Appro- priate calibration factors were introduced to modify the existing models for CFRP sheets.