مسیرهای جدید برای سازه های ساحلی بتنی مسلح

New directions for reinforced concrete coastal structures

چکیده

مقدمه

چاره ناپذیری خوردگی در سازه‌های ساحلی ساخته شده با مصالح سنتی

تعیین میزان مسئولیت خوردگی پل‌ها و سازه‌های بزرگراه

پاسخ به یک چالش روزافزون

فن اوری مواد کم مصرف و ابزارهای جدید

پیامدهای شدید، نیازمند راه حل‌های متفاوتی است

نوع سازه و اجزاء که بیشترین بهره را از راه حل‌های FRPRC می‌برند

ترکیب

کاربردها

دیوارهای ساحلی

پی پل

روبناهای سطح پایین

نمونه‌های اعتبار سنجی

پل Ulenbergstrasse ، دوسلدورف، آلمان 1986 (GFRPPC)

پل شینمیا، ژاپن 1988 (CFCC-PC)

پل Beddington Trail ، کلگری، آلبرتا 1993 (CFCC و CFRP-PC)

اسکله بندرگاه هال، خلیج Fundy ، Nova Scotia 1999 (GFRP-RC)

پل McKinleyville ، ویرجینیای غربی، 1998 (GFRP-RC)

پل Val-Alain ، کبک 2004 (GFRP-RC)

پل نوآوری ، Coral Gables ، FL 2016 (GFRP-RC ، BFRPRC و CFRP-PC)

پل رودخانه هالز، Homosassa، FL 2019 (GFRP-RC & CFRPPC)

اسکله نوآوری ، Coral Gables ، FL 2019 (GFRP-RC & BFRPRC)

خیابان 23 NE بر روی آبراه Ibis ، شهر lighthouse point ، FL 2020 (GFRP-RC/PC & CFRP-PC)

US-41 به سوی شمال بر فراز نهر شمالی، osprey ، FL 2020 (GFRP-RC)

مقایسه هزینه‌ها برای راه حلهای FRP-RC

نتیجه گیری

اختصارات

منابع

چکیده

در طی قرن گذشته، سازه‌های ساحلی برای کاربردهای زیرساختی به طور معمول با الوار، تیر فولادی و/یا بتن مسلح/پیش تنیده ساخته شده‌اند. با توجه به تمایل صاحبان سرمایه برای افزایش عمر مفید؛کاهش نگهداری، تعمیر و بازسازی؛ مسئولیت؛ تاب آوری؛ و پایداری، واضح است که مصالح ساختمانی سنتی بدون مداخلات ادواری و پرهزینه نمی‌توانند به طور قابل اطمینانی این چالش‌ها را رفع کنند. چندین دهه است که کامپوزیتهای پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) با موفقیت برای برنامه‌های مقاوم سازی پل مورد استفاده قرار می‌گیرند و توانایی آنها در کاهش هزینه‌های نگهداری، افزایش طول عمر و افزایش قابل توجه در ماندگاری طراحی به اثبات رسیده است. این مقاله یک نمونه معرف از این کاربردها را بخصوص در رابطه با تقویت داخلی سازه‌های بتنی در کاربردهای غیرفعال (RC) و پیش تنیده (PC) بررسی می‌کند و آنها را با تأثیر وابسته به زمان و هزینه خوردگی در زیرساخت‌های حمل و نقل مورد مقایسه قرار می‌دهد. توسعه اخیر دستورالعمل‌های معتبر طراحی در جوامع مهندسی ایالات متحده و بین المللی را بطور خلاصه بیان می‌کند و نمونه‌هایی از RC/PC  را در مقابل FRP-RC/PC برای نشان دادن مزیت پایدار (اقتصادی و زیست محیطی) سازه‌های مرکب در محیط ساحلی ارائه می‌دهد. 

مقدمه

در طی قرن گذشته، سازه‌های ساحلی برای کاربردهای زیرساختی به طور معمول با الوار، تیر فولادی و/یا بتن مسلح/پیش تنیده ساخته شده‌اند. با توجه به تمایل صاحبان سرمایه برای افزایش عمر مفید(1-3)؛کاهش نگهداری، تعمیر و بازسازی؛ مسئولیت (4،5)؛ تاب آوری (6)؛ و پایداری (7)، مشخص شده است که مصالح ساختمانی سنتی بدون مداخلات ادواری و پرهزینه نمی‌توانند به طور قابل اطمینانی این چالش‌ها را رفع کنند ((8،9) صص1-2). این مشاهده با افزایش شکاف بین هزینه‌های عملیاتی و نگهداری در مقابل سرمایه گذاریهای ثابت برای زیرساخت‌های عمومی تقویت شده است (10). 

نتیجه گیری

آرماتور  FRP با بیش از 30 سال کاربرد میدانی در سازه‌های پل، به عنوان یک ماده قابل اعتماد و با دوام ثابت شده است که می‌تواند تقاضای مالکان را برای افزایش عمر مفید، کاهش هزینه‌های نگهدار ، تاب پذیری و پایداری برآورده سازد. با توجه به اینکه تقریباً 300 پل با استفاده از آرماتور FRP و پیش تنیدگی در ایالات متحده و کانادا اجرا شده است، جامعه مهندسی راه و ساختمان اعتبار قابل توجهی را به دست آورده است. استفاده از این راه حل مقرون به صرفه از بسیاری از خطرات همیشگی خوردگی و تلاشهای حفاظتی در آینده که در حال حاضر برای پل‌های ساحلی و به همین ترتیب زیرساخت‌های روباز مورد نیاز است، جلوگیری می‌کند. انجام مطالعات مقایسه‌ای بیشتر بر روی ساختارهای معاصر با استفاده از LCC و LCA برای شناسایی جامع راه حل‌های بهینه اقتصادی و زیست محیطی برای طرح های پایدار حائز اهمیت است.

Abstract

Within the last century, coastal structures for infrastructure applications have traditionally been constructed with timber, structural steel, and/or steel-reinforced/prestressed concrete. Given asset owners’ desires for increased service-life; reduced maintenance, repair and rehabilitation; liability; resilience; and sustainability, it has become clear that traditional construction materials cannot reliably meet these challenges without periodic and costly intervention. Fiber-Reinforced Polymer (FRP) composites have been successfully utilized for durable bridge applications for several decades, demonstrating their ability to provide reduced maintenance costs, extend service life, and significantly increase design durability. This paper explores a representative sample of these applications, related specifically to internal reinforcement for concrete structures in both passive (RC) and pre-tensioned (PC) applications, and contrasts them with the time-dependent effect and cost of corrosion in transportation infrastructure. Recent development of authoritative design guidelines within the US and international engineering communities is summarized and a examples of RC/PC verses FRP-RC/PC presented to show the sustainable (economic and environmental) advantage of composite structures in the coastal environment.

Introduction

Within the last century, coastal structures for infrastructure applications have traditionally been constructed with timber, structural steel, and/or steel-reinforced/prestressed concrete. Given public infrastructure owners’ desire for increased service-life [1–3]; reduced maintenance, repair and rehabilitation liability [4, 5]; resilience [6]; and sustainability [7], it has become self-evident that traditional construction materials cannot reliably meet all these challenges for long-life coastal structures without periodic and often costly intervention ([8, 9] pp. 1–2). This observation is reinforced by the expanding gap between Operation and Maintenance expenditures, verses Capital investment for public infrastructure [10]. 

Conclusion

Over more than 30 years of field applications in bridge structures, FRP reinforcement has proved to be a reliable and durable material, able to fulfill the owners’ demand for increased service-life, reduced maintenance costs, resilience, and sustainability. Considering that almost 300 bridges have been completed using FRP reinforcement and prestressing in the US and Canada, there is substantial validation available for the structural engineering community. Embracing this cost-effective solution would avoid much of the ever-present risk of corrosion and future preservation efforts that are currently needed for coastal bridges and similarly exposed infrastructure. Additional comparative studies on contemporary structures using both LCC and LCA are important for holistically identifying the optimal economic and environmental solutions for sustainable designs.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مسیرهای جدید برای سازه های ساحلی بتنی مسلح

New directions for reinforced concrete coastal structures

تجزیه و تحلیل عناصر محدود و مطالعه تجربی بر روی عملکرد لرزه ای سازه های فروسمنت یا (ملات با تور سیمی) – کامپوزیتی در یک ساختمان کامل

Finite Element Analysis and Experimental Study on Seismic Performance of Ferrocement-Composite Shell in a Full-Scale Building

Abstract

Design of reinforced-concrete shell is most challenging for structures in seismic zones. Ferrocementmasonry buildings require seismic evaluation. However, a seismic code has not yet developed for ferrocement building. The complexity of structures’ geometry substantially contributes to structural performance when an earthquake occurs [1]; the more complex the geometry is, the more likely building elements are to not move together. Ferrocement composite in low-rise buildings is a cost-effective solution in developing countries because it requires minimal skilled labor. Woven square mesh reinforcement decreases crack propagation and ferrocement enhances homogeneity of the concrete matrices [3]. Additionally, ferrocement is used for rehabilitation of existing reinforced-concrete (RC) structures. Some studies result indicated ferrocement higher in-plain shear and moment capacity compared to fiber reinforced polymer (FRP) [2]. In this research, the behavior of ferrocement masonry building incorporating steel-fiber reinforcement was assessed under dynamic load. Steel fiber and ferrocement increased stress capacity and reduced shrinkage, crack propagation, early fatigue mechanism, and failure under cyclic load. The main objective of this research is to simulate ferrocement shell in a high seismic zone and assess it with finite-element method (FEM). Structural damage zones, failure mechanism under static and seismic loads were designed by Sap 2000 software (Version 11.07). Numerical FEM analysis was based on fabricating steel-square meshes and ferrocement matrices as homogenized and isotropic laminates. The experimental result of this research in a full-scale building indicated 70% reduction in construction costs compared to conventional masonry building.

1 Introduction

Ferrocement composite materials include cement, fly ash, sand, wire mesh, skeletal steel [4, 20-22, 24]. Steel bar is considered a costly material for reinforcing concrete. Additionally, crack propagation along rebar is a crucial issue [6-7, 9]. However, ferrocement provides less expensive composite, reduces the number of rebars, develop fewer cracks on and within the concrete due to wire mesh and steel fibers [14, 8, 24, 26]. Ferrocement research begun by Lambot and offered a various residential and commercial applications for reinforced concrete in 1850. However, in almost hundred years, ferrocement research had little improvement until Nervi introduced thin-wall by using ferrocement in 1940 [11]. Ferrocement became popular because it was not only a cost-effective solution, but also provides better physical and mechanical properties for thin-wall, boat, and prefabricate-building panel [30-32]. In 1988, American Concrete Inistitute (ACI) Committee 549 report, “State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Concrete”, developed physical and mechanical, performance, applications, and research for ferrocement structures [13]. In 1989, ACI Committee provided a manual for ferrocement rehabilitation of existing constructions [23]. There is no standard developed for ferrocement buildings, but researchers modified ACI code and suggested ferrocement for low-rise building and limited its application to a two-story residential building [17].

مقاومت در برابر مایع سازی سیلت دارای فیبر تقویت شده با انعطاف پذیری کم

Liquefaction resistance of fibre reinforced low-plasticity silt

چکیده

1. مقدمه

2. مواد آزمایش

3. آماده سازی نمونه

4. روش تحقیق

5. نتایج و بحث

5.1 نتایج آزمایش های شاخص

5.2 تاثیر مواد BCF

5.3 تاثیر طول (BCF (BL

5.4 تاثیر تراکم نسبی (Dr)

6. نتیجه گیری

چکیده

این تحقیق به بررسی تاثیر فیبر متراکم دارای رشته های پیوسته BCF بر مقاومت گدازش سیلت دارای انعطاف پذیری پایین می پردازدو این کار از طریق انجام یک سری آزمایش های سه محوری چرخه ای بر نمونه های مرجع تقویت شده و تقویت نشده می پردازد.تاثیرات مواد BCF ( فیبر متراکم دارای رشته های پیوسته) – طول مواد BL – تراکم نسبی (Dr و فشار موثر محصور (σ’3) بر مقاومت گدازش نمونه های تقویت شده بررسی شدندو نتایج با آزمون های مرجع مقایسه شدند.نتایج نشان داد که افزایش مقدار مواد BCF( فیبر متراکم دارای رشته های پیوسته) با افزایش مقاومت گدازش سیلت همراه است.همچنین بیان شده است که افزایش طول فیبر از 5 میلی متر به 10 میلی متر و 15 میلی متر باعث افزایش مقاومت گدازش نمونه ها می شوند.نتایج مرحله بعد نشان داد که با افزایش تراکم نسبی (Dr), ، مقاومت گدازش نمونه های مقاوم ( تقویت شده ) قابل توجه تر از نمونه های تقویت نشده هستند. در نهایت، بررسی های مربوط به تاثیر فشار محصور موثر (σ’3) بر مقاومت گدازش نمونه های مقاوم نشان داد که افزایش فشار موثر محصور در نمونه ها باعث کاهش مقاومت گدازش نمونه ها می شود و دلیل آن مهار پراکندگی است.

6. نتیجه گیری

این تحقیق به بررسی تاثیر تقویت BFC ( فیبر متراکم دارای رشته های پیوسته ) بر سیلت با انعطاف پذیری پایین می پردازد که این کار با انجام 360 آزمایش چرخه ای سه محوری انجام شده است.تاثیر سه نوع مواد ( برای مثال ، BCF = 0.3%, 0.5% و 1%) – سه طول مختلف ) برای نمونه ، BL = 5, 10,و( 15-mm – سه تراکم نسبی ( برای مثال ، Dr, p = 40%, 60%, 80%),) و سه مورد فشار محصور موثر ( σ’3 = 50, 100, و( 150 kPa بررسی شده اند و نتایج تحلیل شده و با مقادیر مرجع مقایسه شدند. برای کنترل تکرار پذیری نتایج ،تمام آزمایش ها برای سه نسبت فشار چرخه ای 0.35, 0.25, و 0.18انجام می شوند. با توجه به نتایج ارائه شده ،می توان نتیجه گیری های زیر را از این تحقیق بیان کرد :- – بررسی تاثیر مواد BCF( فیبر متراکم دارای رشته های پیوسته ) نشان داد که افزایش درصد مواد در گونه های تقویت شده با افزایش گدازش سیلت همراه است. – افزایش طول مواد از 5 میلی متر به 10 و 15 میلی متر برای مواد داده شده با افزایش مقاومت گدازش مواد همراه است. – بررسی ها نشان داد که افزایش تراکم نسبی در گونه های تقویت شده موثر تر از مواد تقویت نشده است. – نتایج نشان داد که افزایش فشار محصور موثر برای مواد تقویت شده داده شده باعث کاهش در مقاومت گدازش خاک می شود.رفتار مشاهده شده به دلیل تاثیر Kσ است که افزایش در فشار محصور موثر در آن باعث مهار پراکندگی می شود و این عامل با رفتار موقعیت بحرانی خاک مرتبط است.

Abstract

This study sought to investigate the effect of bulk continuous filament (BCF) on the liquefaction resistance of low plasticity silt by performing a series of cyclic triaxial tests on the reference (unreinforced) and reinforced specimens. The effects of BCF contents and length (BL), relative density (Dr), and effective confining pressure (σ’3) on the liquefaction strength of the reinforced specimens were investigated and the results were compared with the reference tests. The results showed that increasing the BCF content improved the liquefaction resistance of the silt. Also, it was noted that increasing the fibre length from 5-mm, to 10-mm and 15-mm respectively, increased the liquefaction resistance of the specimens. The results in the next stage showed that by increasing the relative density (Dr), liquefaction resistance of a reinforced specimen is more pronounced than that of an unreinforced specimen. Finally, investigations on the effect of effective confining pressure (σ’3) on the liquefaction resistance of the reinforced specimens showed that increasing the effective confining pressure reduced the liquefaction resistance of the specimens due to suppression of the dilatancy.

6. Conclusions

This study investigated the effect of BCF reinforcement on lowplasticity silt by performing a total number of 36 cyclic triaxial tests. The effect of three BCF content (i.e., BCF = 0.3%, 0.5% and 1%), three BCF lengths (i.e., BL = 5, 10, and 15-mm), three relative densities (i.e., Dr, p = 40%, 60%, 80%), and three effective confining pressures (i.e., σ’3 = 50, 100, and 150 kPa) were investigated, and the results were analysed and compared with the reference tests. To control the repeatability of the results, all the tests were conducted at three cyclic stress ratio values of 0.35, 0.25, and 0.18. According to the presented results, the following conclusions can be drawn from the study: – Investigations on the effect of BCF contents showed that increasing the BCF percentages in the reinforced specimens increased the liquefaction resistance of the silt. – Increasing the BCF length from 5-mm to 10 and 15-mm for a given BCF content level increased the liquefaction resistance of the specimens. – Investigations showed that increasing the relative density in a reinforced specimen is more effective than an unreinforced specimen. – The results showed that increasing the effective confining pressure for a given reinforced specimen caused a reduction in the liquefaction resistance of the soil. The observed behaviour was attributed to the effect of Kσ, for which an increase in effective confining pressure caused suppression of dilatancy, which is consistent with the critical state behaviour of the soil.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مقاومت در برابر مایع سازی سیلت دارای فیبر تقویت شده با انعطاف پذیری کم

Liquefaction resistance of fibre reinforced low-plasticity silt

تحقیقات تجربی و تجزیه و تحلیل المان محدود بر روی رفتار لرزه ای ستون های قاب بتونی کامپوزیت آسیب دیده با لرزه تقویت شده CFRP

Experimental research and finite element analysis on seismic behavior of CFRP-strengthened seismic-damaged composite steel-concrete frame columns

چکیده

1- مقدمه

2- نحوه‌ انجام آزمایش

2-1 نمونه‌های آزمایشی

2-2 ویژگی‌های مواد

2-3 دستگاه آزمایش و سیستم بارگذاری

4 -2تقویت نمونه‌ها

3- نتایج و تحلیل آزمایش

3-1 پدیده‌های آزمایشی و حالت شکست

3-2 منحنی هیسترتیک

3-3 منحنی اسکلت سازه

3-4 ظرفیت اتلاف انرژی

5 -3فرسایش سختی

6 -3ضریب شکل‌پذیری

7 -3تحلیل کرنش

4- تحلیل المان محدود

4-1 مدل‌سازی ماده

4-2 نوع المان

4-3 مقایسه‌ نتایج تحلیلی و تجربی

5- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

چکیده

برای بررسی عملکرد لرزه‌ای ستون‌های چارچوب کامپوزیتی بتن فولادی آسیب‌دیده‌ی لرزه‌ای که با پلیمر تقویت‌شده‌ی فیبر کربنی محکم شده‌اند، چهار ستون چارچوب کامپوزیتی بتن فولادی ایجاد گردیده است. آزمایش شامل بارگذاری پیش از آسیب، بازسازی با پلیمر تقویت‌شده‌ی فیبر کربنی و تخریب آزمایش‌ها تحت بارگذاری جانبی دوره‌ای بوده است. تقویت اثربخشی ستون‌های آسیب‌دیده‌ی لرزه‌ای با پلیمر تقویت‌شده‌ی فیبر کربنی و تأثیر تقویت بر روی درجه‌های مختلف آسیب لرزه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، براساس داده‌های آزمایش، پارامترهای گوناگونی از جمله حلقه‌های هیسترتیک، منحنی‌های اسکلت سازه، نرخ فشار محوری، تعداد لایه‌های چسبیده‌شده به پلیمر تقویت‌شده‌ی فیبر کربنی، شکل‌پذیری، توانایی اتلاف، مقاومت نهایی، فرسایش سختی و غیره به‌دست آمده است. نتایج نشان می‌دهد که حالت شکست همه‌ی ستون‌ها سبب شکست خمش شده است. بررسی مشخص کرده است که ستون‌های بازسازی‌شده می‌توانند به سطح عملکرد لرزه‌ای اصلی خودشان بعد از آسیب لرزه‌ای تا یک محدوده‌ی مشخص از سطح آسیب برسند یا حتی بیشتر به آن نیز دست یابند. ستون‌های چارچوب کامپوزیتی بتن فولادی تقویت‌شده با ورق‌های پلیمر تقویت‌شده با فیبر کربنی با استفاده از تحلیل المان محدود نرم‌افزار آباکوس نیز شبیه‌سازی شده‌اند. مقایسه‌ی نتایج تحلیل انجام‌شده با نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که آنها به‌طور اساسی در توافق با یکدیگر می‌باشند.

5- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

در این پژوهش، اثربخشی ستون‌های کامپوزیتی بتن فولادی آسیب‌دیده‌ی لرزه‌ای که با CFRP تقویت شده‌اند، جهت بهبود عملکرد لرزه‌ای ستون‌های کامپوزیتی بتن فولادی مورد بررسی قرار گرفتند. براساس نتایج تحقیق، نتایج کلی زیر می‌تواند حاصل شود: (1) تقویت کردن ستون‌ کامپوزیتی بتن فولادی آسیب‌دیده‌ی لرزه‌ای با ورق‌های CFRP می‌تواند سبب بهبود شکل‌پذیری آنها شود. سطح آسیب لرزه‌ای بر روی رفتار ستون‌های تقویت‌شده یک تأثیر قابل‌توجه دارد، تقویت کردن نمونه‌ی آزمایشی با سطح بزرگتر آسیب لرزه‌ای نسبت به سطح کوچکتر آسیب لرزه‌ای دارای اثرات شکل‌پذیری بهتری می‌باشد. ظرفیت باربری و جابجایی نمونه‌ی دارای آسیب لرزه‌ای شدید که با CFRP تقویت شده است، می‌تواند دوباره ترمیم شود و حتی می‌تواند از حالت نمونه‌ی اصلی نیز بهتر باشد. (2) فرسایش سختی نمونه‌های تقویت‌شده با CFRP نسبت به نمونه‌ی اصلی کاهش پیدا می‌کند که این حالت نشان می‌دهد که CFRP می‌تواند نمونه‌های آسیب‌دیده را ترمیم کند و باعث بهبود ظرفیت لرزه‌ای آنها شود. هم ظرفیت باربری و هم ظرفیت تغییر‌شکل نمونه‌ی دارای آسیب لرزه‌ای شدید که با CFRP تقویت شده است، کمی بهتر از نمونه‌ی اصلی می‌باشد. ظرفیت باربری نهایی ساختار ستون چارچوب بتنی تقویت‌شده‌ی فولادی پس از زمین‌لرزه بهبود پیدا کرده است، جون عملکرد کاری پس از تقویت شدن با ورق فیبر کربن بهتر شده است.

Abstract

Four composite steel–concrete frame columns were constructed to investigate the seismic performance of seismic-damaged composite steel–concrete frame columns strengthened with carbon fiber reinforced polymer. The test consisted of pre-damage loading, rehabilitation with carbon fiber reinforced polymer and destruction tests under lateral cyclic loading. The effectiveness of strengthening seismic-damaged columns with carbon fiber reinforced polymer and the strengthening effect on different degrees of seismic damage were studied. Also, based on the test data, various parameters were obtained, including the hysteretic loops, skeleton curves, axial compression ratio, number of pasted layers of carbon fiber reinforced polymer, ductility, dissipative ability, ultimate strength, stiffness degradation, etc. The results revealed that the failure mode of all the columns was bending failure. The study indicates that the rehabilitated columns can reach or even exceed the level of their original seismic performance before seismic damage up to a certain extent of damage level. Composite steel–concrete frame columns strengthened with carbon fiber reinforced polymer sheets were simulated using the finite element analysis software ABAQUS. The comparison of the results of the conducted analytical study with the experimental results revealed that they are basically consistent with each other.

5- Summary and conclusions

The effectiveness of seismic-damaged composite steel-concrete columns strengthened with CFRP to improve the seismic performance of composite steel-concrete columns was examined in this study. Based on the research results, the following conclusions can be drawn: (1) Strengthening the seismic-damaged composite steel-concrete column with CFRP sheets can improve its ductility. The level of seismic damage has a considerable influence on the behavior of the strengthened columns, the strengthening effects of the specimen with larger level of seismic damage on the ductility is better than those with lower level of seismic damage. The bearing capacity and displacement of the severe seismic damaged specimen strengthened with CFRP can be recovered and even be better than the original specimen. (2) Stiffness degradation of the specimens strengthened with CFRP decreases less than the original specimen, indicating that CFRP can effectively repair the damaged specimens and improve the seismic capacity. Both the bearing capacity and deformation capacity of the severe seismic damaged specimen strengthened with CFRP are slightly better than those of the original specimen. The ultimate bearing capacity of post-earthquake steel reinforced concrete frame column structure was improved because it had a good working performance after strengthening with the carbon fiber sheet.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تحقیقات تجربی و تجزیه و تحلیل المان محدود بر روی رفتار لرزه ای ستون های قاب بتونی کامپوزیت آسیب دیده با لرزه تقویت شده CFRP

Experimental research and finite element analysis on seismic behavior of CFRP-strengthened seismic-damaged composite steel-concrete frame columns

پاسخ پویای یک قاب بتن آرمه تمام با مقیاس تقویت شده با روکش های FRP برای ستون

Dynamic response of a full-scale reinforced concrete building frame retrofitted with FRP column jackets

چکیده

1. مقدمه

2. کار قبلی

1.2. سیستم‌ های روکش ستون

2.2. آزمایش دینامیکی قاب‌های RC

3.2. مکانیزم طبقه ی نرم

3. برنامه آزمایشی

1.3. آماده‌سازی ازمایش و جزئیات نمونه

2.3. بارگذاری ترتیبی و برنامه ابزار دقیق

4. نتایج ازمایشی به دست امده

4.1. پاسخ های مودال و مشاهده ی آسیب قاب مقاوم‌سازی شده

2.4: پاسخ دینامیکی قاب مقاوم‌سازی شده

3.4. کارآیی سیستم روکش FRP

5. نتیجه‌گیری

چکیده

بسیاری از ساختمان‌های بتن مسلح موجود که مطابق با ایین نامه های قبل از سال ۱۹۷۱ طراحی شده‌اند، عموما به دلیل جزییات ناکافی آرماتورها تحت اثر رفتار  تیرقوی با ستون ضعیف تحت بارگذاری لرزه‌ای  قرار دارند. این رفتار می‌تواند منجر به شکست زودرس تحت بارهای لرزه‌ای ناشی از صدمات متمرکز شده در طبقه اول سازه شود. این مقاله نتایج یک بررسی ازمایشی در پاسخ لرزه‌ای یک قاب بتن مسلح دو طبقه با مقیاس کامل را ارایه می‌دهد. قاب با یک سیستم روکش پلیمری تقویت‌شده با فیبر بر روی ستون‌های طبقه اول به منظور کاهش آسیب‌پذیری لرزه‌ای مقاوم‌سازی شد. ازمایش وزن لرزه ای برای بررسی عملکرد دینامیکی سازه ی ساختمان مقاوم‌سازی شده بر حسب پاسخ مودال، دریفت بین طبقه‌ای، و اثربخشی سیستم روکش پلیمر تقویت‌شده با فیبرانجام شد. نتایج نشان می‌دهد که طرح مقاوم‌سازی به ایجاد توزیع یکنواخت‌تر دریفت طبقات کمک کرده، و برای مقابله با مکانیزم طبقه نرم که معمولا در قاب‌های بتن مسلح طراحی‌شده در طول این دوره وجود دارد، کار می‌کند.

1. مقدمه

رویدادهای لرزه‌ای گذشته (‏مانند زلزله لوما پریتا ۱۹۸۹ و زلزله نورتریج ۱۹۹۴)‏نشان داده‌اند که بسیاری از ساختمان‌های قاب بتن مسلح موجود (‏RC)‏که قبل از سال ۱۹۷۱ ساخته شده‌اند، دارای آسیب‌پذیری سازه‌ای در برابر بارهای لرزه‌ای هستند. این آسیب‌پذیری را می توان به جزییات ارماتورگذاری نامناسب در ستون‌های قاب نسبت داد، از جمله: (‏۱)‏ فاصله زیاد آرماتورهای عرضی با قطر کم که منجر به محصور شدگی ضعیف بتن و تکیه گاه جانبی ناکافی آرماتورهای طولی می‌شود؛ (‏۲)‏ قلاب‌های گوشه ای L شکل 90 درجه برای اتصالات ستون‌های مستطیلی، که منجر به از دست دادن محصورشدگی و تکیه گاه ارماتور طولی پس از جدا شدن پوشش بتنی می‌شود؛ و (‏۳) ‏طول های وصله ی پوششی ناکافی که باعث کاهش مقاومت جانبی در نقاط با لنگر خمشی بالا می‌شود. جزییات ناکافی در ترکیب با نسبت پایین RMc RMb (‏که در آن Mc و Mb ظرفیت لنگر ستون‌ها و تیرها در سازه هستند)‏اغلب منجر به رفتار ستون ضعیف تیر قوی (‏WCSB)‏در قاب‌های RC غیر شکل پذیر می‌شود. 

5. نتیجه‌گیری

در این تحقیق پاسخ دینامیکی یک قاب RC غیر شکل پذیر دو دهانه ی دو طبقه با سیستم روکش FRP بر روی ستون‌ها در طبقه اول بررسی شده‌است. کارایی سیستم روکش‌ FRP در بهبود عملکرد دینامیکی قاب با استفاده از یک مطالعه تجربی ارزیابی شد. براساس این تحقیق، نتایج زیر را می توان بدست آورد:

(‏۱)‏ در طول توالی بارگذاری فاز ۱، با افزایش بارها، فرکانس‌های طبیعی قاب مقاوم‌سازی شده کمی کاهش یافت. در این مرحله از بارگذاری هیچ گونه آسیب قابل‌مشاهده‌ای مشاهده نشد، اما فرض بر این است که آسیب جزئی رخ داده‌است. علاوه بر این، ازمایشی جابجایی درون طبقه ای حداکثر قاب مقاوم‌سازی شده در سطح اشغال میانی (‏IO)‏(‏نسبت جابجایی بین طبقه‌ای ۶۱.۰ % تعریف‌شده در FEMA 356 )‏بود. در طول توالی‌های بارگذاری فاز ۲ (‏تحریک پالس سینوسی)‏، حداکثر نسبت دریفت درون طبقه‌ای طبقه اول پس از ترک‌خوردگی بتن (‏شکل ۱۰)‏ بلافاصله در نزدیکی پایه ستون طبقه اول و پوسته‌پوسته شدن پوشش (کاور) بتنی رخ داد. 

Abstract

Many existing reinforced concrete buildings designed in accordance with pre-1971 codes are generally dominated by weak column-strong beam behavior under seismic loading due to inadequate reinforcement detailing. This behavior can lead to premature failure under seismic loads from damage concentrated in the first story of the structure. This paper presents the results of an experimental investigation into the seismic response of a full-scale, two-story non-ductile reinforced concrete frame. The frame was retrofitted with a fiber-reinforced polymer jacketing system on the first story columns to mitigate seismic vulnerability. Shake weight testing was performed to investigate the dynamic performance of the retrofitted building structure in terms of the modal response, inter-story drift, and effectiveness of the fiber-reinforced polymer jacketing system. The results demonstrate that the retrofit scheme helped develop a more uniform story drift distribution, working to counter the soft-story mechanism commonly found in reinforced concrete frames designed during this period.

1. Introduction

Past seismic events (e.g. the 1989 Loma Prieta earthquake, and the 1994 Northridge earthquake) have demonstrated that many existing reinforced concrete (RC) frame buildings constructed prior to 1971 have a structural vulnerability to seismic loading. This vulnerability can be attributed to inadequate reinforcement detailing in frame columns, including: (1) large spacing of small-diameter transverse reinforcement, leading to poor concrete confinement and inadequate lateral support of longitudinal reinforcing; (2) 90 L-shaped corner hooks for rectangular column ties, resulting in loss of confinement and longitudinal reinforcement support after concrete cover spalling; and (3) inadequate lap splice lengths, causing low lateral resistance at high bending moment areas [1–9]. Inadequate detailing in combination with a low RMc/RMb ratio (where Mc and Mb are the moment capacities of columns and beams in the structure) often results in weak column-strong beam (WCSB) behavior in non-ductile RC frames.

5. Conclusions

The present work investigated the dynamic response of a twostory two-bay non-ductile RC frame retrofitted with an FRP jacketing system on columns in the first story. The effectiveness of the FRP jacketing system in improving the dynamic performance of the frame was evaluated using an experimental study. Based on this investigation, the following conclusions can be drawn:

(1) During the Phase 1 loading sequence, as the loads were increased, the natural frequencies of the retrofitted frame slightly decreased. No visible damage was observed during this stage of the loading, but it is assumed that minor damage was occurring. Additionally, the peak inter-story drift ratios of the retrofitted frame were within the Immediate Occupancy (IO) level (inter-story drift ratio 61.0% defined in FEMA 356 [54]). During the Phase 2 loading sequences (sinusoidal pulse excitation), the peak inter-story drift ratio of the first story reached the drift Life Safety (LS) level after the concrete cracking (see Fig. 10) occurred in the slab immediately adjacent to the first story column base and cover spalling. Consistent with the drift LS level, the maximum hinge rotation of the first story columns reached the rotation LS level

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پاسخ پویای یک قاب بتن آرمه تمام با مقیاس تقویت شده با روکش های FRP برای ستون

Dynamic response of a full-scale reinforced concrete building frame retrofitted with FRP column jackets

رفتار ساختاری تیرهای بتنی مسلح تقويت شده با ورقه هاي FRP از بیرون تحت بارگذاری یکنواخت و خستگی

Structural behaviour of RC beams externally strengthened with FRP sheets under fatigue and monotonic loading

چكيده

1- مقدمه

2- کارهای تجربی

2-1 جزئيات تيرهای تست شده، مواد و تركيبات

2-2 طرح استحكام بخشي

2-3 روش تست

3- نتايج و بحث

3-1 مدهای شكست

3-2 بار متناظر با اولين ترک و تغییر مکان تیر

3-3 نتایج آزمون تحت شرایط بار خستگی

3-4 نتایج تست بار نهایی یکنواخت اعمالی پس از سیکل های خستگی

4 4- برآورد ظرفيت برشی تيرهای مسلح تست شده

5 جمع بندی

چکیده

در اين مقاله، مطالعه تجربي روي رفتار خستگي و رفتار استاتیک پس از خستگي تير بتني مسلح تقويت شده با ورقه هاي فیبرهای پلیمری تقویت شده کربنی (CFRP) يا شيشه اي (GFRP) كه بصورت عمودي يا مورب در تير قرار مي گيرند ارائه مي شود. كليه تيرهاي مد نظر براي تست خستگي، تحت بار خمشي چهار نقطه اي به مدت يك میليون سيكل و با فركانس 5 هرتز قرار مي گيرند. نتایج نشان می دهند كه مي توان از ورقه هاي FRP براي افزايش قابل توجه مقاومت خستگي تيرهاي تقويت شده استفاده كرد. همچنين، نتايج بدست آمده از تست هاي بارگذاری یکنواخت، پس از اعمال بار خستگی، نشان مي دهند كه ورقه هاي FRP در افزايش قابل توجه استحكام نهايي و داکتیلیته تيرهاي تست شده دخيل هستند. آرایش قطري GFRP نسبت به آرايش عمودي در افزايش استحكام برشي و سفتي تير موثرتر است. در نهايت، از تعداي مدل ممان خمشي براي پيش بيني بارهاي نهايي تيرهاي تست شده استفاده شد كه همبستگي خوبي با نتايج تجربي داشتند.

5- جمع بندی

براي مطالعه رفتار سازه اي مربوط به بار خستگي تيرهاي بتني مسلح تقويت شده با ورقه هاي FRP كارهاي تجربي انجام شده است. نتایج كارهاي تجربي در مورد تيرهاي بتني مسلح تقويت شده با ورقه هاي FRP (CFRP , GFRP)، اثربخشي آرايش تقويتي را بهنگام قرار گرفتن تحت بار خستگي ثابت كرده است. نتایج آزمایشات نشان داده اند كه ورقه هاي CFRP يا GFRP كه از بيرون به وجوه جانبي و زيري تير اتصال مي يابند مي توانند باعث افزايش قابل ملاحظه بار متناظر با پيدايش اولين ترك و استحكام نهايي تير و توقف رشد ترك در بتن شوند و صليت تيرهاي تقويت شده را ارتقاء دهند. در قياس با تير مرجع، در تيرهاي تقويت شده با ورقه هاي FRP تعداد ترك ها كم و انتشار آن ها در منطقه وسيعي بوده است. بيشترين استحكام نهايي، اما كمترين تغيير مكان، در تير تقويت شده با CFRP بدست آمد اما، آرايش قطري ورقه هاي GFRP نسبت به آرايش عمودي در افزايش استحكام برشي و سفتي تير موثرتر است. بعلاوه، در قياس با تير تقويت نشده، در تيرهاي تقويت شده با ورقه هاي FRP، تغییر مكان نهايي بهنگام قرار گرفتن تير تحت يك ميليون سيكل بار خستگي به ميزان 18 تا 70 درصد كمتر است.

Abstract

This paper presents experimental research on the fatigue and post-fatigue static behaviour of reinforced concrete beams strengthened with glass or carbon fibre reinforced polymer (FRP) sheets placed either vertically or obliquely. All beams for fatigue tests were subjected to four-point bending for one million cycles with a frequency of 5 Hz. The results show that the FRP sheets can be used to significantly enhance the fatigue resistance of the beams strengthened. Also the results from the post-fatigue monotonous tests indicate that FRP sheets contribute the significant increase of the ultimate strength and ductility of the beams tested. The diagonal GFRP reinforcing arrangement is more effective than the vertical one in enhancing shear strength and stiffness. Finally, some moment deflection models were adapted to predict the ultimate loads of the beams tested, which give very good correlation to the experimental results.

5- Conclusions

Experimental work has been undertaken to study the fatigue related structural behaviour of RC beams strengthened with FRP sheets. The outcomes of the experimental work on RC beams strengthened with FRP sheets (CFRP and GFRP) have proved the efficiency of strengthening arrangements when subjected to fatigue loading. The test results have shown that externally bonded CFRP or GFRP to the lateral and bottom faces of a beam can increase the first crack load and ultimate strength greatly, arrest concrete crack extension, and enhance the rigidity of strengthened beams. The FRP strengthened beams have exhibited more widely spaced and a fewer number of cracks in comparison to the reference beam. The CFRP strengthened beam has the highest ultimate strength but the lowest deflection, and the diagonal GFRP reinforcing arrangement is more effective than the vertical arrangement in enhancing the shear strength and stiffness. Moreover, the FRP strengthened beams show the lower ultimate deflection than the non-strengthened beam by 18–70% when subjected to 1000,000 cycles of fatigue loading.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

رفتار ساختاری تیرهای بتنی مسلح تقويت شده با ورقه هاي FRP از بیرون تحت بارگذاری یکنواخت و خستگی

Structural behaviour of RC beams externally strengthened with FRP sheets under fatigue and monotonic loading

ارزیابی مدل های پیوستگی لغزش-تنش برای میلگرد های تقویت کننده FRP در بتن

Evaluation of bond stress-slip models for FRP reinforcing bars in concrete

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی مدل پیوستگی لغزش-تنش برای میلگرد FRP در بتن

Evaluation of bond stress-slip models for FRP reinforcing bars in concrete

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

اثر الگوهای مختلف و ترک خوردگی در پوشش FRP بر روی مقاومت فشاری بتن محصور شده

Effect of Different Patterns and Cracking in FRP Wrapping on Compressive Strength of Confined Concrete

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اثر الگوهای مختلف و ترک خوردگی در پوشش FRP بر روی مقاومت فشاری بتن محصور شده

Effect of Different Patterns and Cracking in FRP Wrapping on Compressive Strength of Confined Concrete

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

رویکرد تحلیلی برای پیش ‌بینی حركت کامل تاب ‌دار تیرهای بتن مسلح با مصالح FRP تقویت شده

Analytical approach for predicting full torsional behavior of reinforced concrete beams strengthened with FRP materials

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

رویکرد تحلیلی برای پیش ‌بینی حركت کامل تاب ‌دار تیرهای بتن مسلح با مصالح FRP تقویت شده

Analytical approach for predicting full torsional behavior of reinforced concrete beams strengthened with FRP materials

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تحقیقات تجربی اتصال مکانیکی بین ورقه‌ های FRP و بتن

Experimental investigation of the mechanical connection between FRP laminates and concrete

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اتصال مکانیکی ورقه‌ FRP و بتن

Experimental investigation of the mechanical connection between FRP laminates and concrete

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.