بررسی عملکرد پایه پل‏ های بهسازی شده با کامپوزیت‏ های FRP

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 کارشناس ارشد سازه

3 دانشجوی دکتری سازه، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

به منظور بررسی دقیق­ تر رفتار پایه پل ‏های تقویت شده با کامپوزیت­ های FRP، دو نمونه پایه پل با مقاطع مستطیلی و دایره‌ای شکل با شرایط مختلف بارگذاری و تنوع در نحوه‌ی دورپیچ کردن کامپوزیت ­ها مورد مطالعه قرار گرفته و به روش اجزای محدود تحلیل شده است.  برای مدل ‏سازی بتن از المان سه بعدی هشت گره­ ای با قابلیت در نظر گرفتن ترک خوردگی در کشش و خرد شدن در فشار و برای مدل کردن آرماتورهای طولی از المان دو گرهی فشاری- کششی تک محوره استفاده شده است. آرماتورهای عرضی به صورت درصد حجمی ‏در المان بتنی منظور شده است و برای مدل کردن مصالح کامپوزیت از المان سه بعدی هشت گره­ ای که دارای خاصیت لایه ­ای می ­باشد استفاده شده است. نتایج حاصل حاکی از آن است که با دورپیچ کردن تمام پایه پل، میزان شکل ­پذیری و مقاومت در هر دو نوع پایه پل افزایش یافته، ولی افزایش شکل‌پذیری در پایه پل مستطیلی و مقاومت در پایه پل دایره­ ای نسبت به نوع دیگر بیشتر بوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Bridge Columns Retrofitted with FRP Composites

نویسندگان [English]

  • H. Shariatmadar 1
  • A.R. Barzegarpour 2
  • E. Bidokhti Zamani 3
چکیده [English]

To make a precise investigation of bridge pier strengthened with fibre-reinforced polymer (FRP) composites, two types of pier columns with rectangular and circular cross sections, retrofitted with various methods of composite wreathing, and under different loading conditions were studied using finite element method. Concrete was modeled employing the octal-nodular three-dimensional element with the ability to consider fraction under tension and failure under pressure.In order to model the longitudinal reinforcement, a bi-nodular one axial pressure-tension element was used. Cross bars were arranged as a percentage of volume in concrete element. The FRP composite material was modeled by using layered octal-nodular three-dimensional element. The results of this research demonstrated that with wreathing all around a pier column, the ductility and resistance capacity increases in both types of piers’ cross sections. However, more increase in the measured ductility and strength could be identified in rectangular and circular sections, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • finite element method
  • Bridge Pier Strengthening
  • Composite Material
  • Retrofit
  • FRP

Alcocer, S. M. and Jirsa, J. O. 1993. "Strength of reinforced concrete frame connections rehabilitated by jacketing". ACI Struct. J. 90(3): 251-261.

ANSYS user’s manual for revision 5.0, Vol. 4. Swanson Analysis Systems Inc.

Chai, Y. H., Priestley, M. J. N. and Seible, F. 1991. "Seismic retrofit of circular bridge columns for enhanced flexural performance". ACI Struct. J. 88(5): 572-584.

Ghobarah, A., Aziz, T. S.  and Biddah, A. 1997. "Rehabilitation of reinforced concrete frame connections using corrugated steel jacketing". ACI Struct. J. 94(3): 282-294.

Hadi, M. N. 2007. "Behaviour of FRP strengthened concrete columns under eccentric compression loading". Compos. Struct. 77(1): 92-96.

Hadi, M. and Widiarsa, I. 2012. "Axial and flexural performance of square RC columns wrapped with CFRP under eccentric loading". J. Compos. Constr. 16(6): p. 640-649.

Katsumata, H., Kobatake, Y. and Takeda, T. 1988. "A study on strengthening with carbon fiber for earthquake-resistant capacity of existing reinforced concrete columns". Proc. 9th Conference on Earthquake Engineering.

Maalej, M., Tanwongsval, S. and Paramasivam, P. 2003. "Modelling of rectangular RC columns strengthened with FRP". Cement and Concrete Comp. 25(2): 263-276.

Mander, J. B., Priestley, M. J. and Park, R. 1988. "Theoretical stress-strain model for confined concrete". J. Struct. Eng. 114(8): 1804-1826.

Mathews, F. L. and Rawlings, R. D. 1999. "Composite Materials: Engineering and Science". Elsevier.

Pantelides, C.P. and Gergely, J. 2002. "Carbon-fiber-reinforced polymer seismic retrofit of RC bridge bent: Design and in situ validation". J. Compos. Constr. 6(1): 52-60.

Parvin, A. and Wang, W. 2001. "Behavior of FRP jacketed concrete columns under eccentric loading". J. Compos. Constr. 5(3): 146-152.

Saadatmanesh, H., Ehsani, M. R. and Li, M. W. 1994. "Strength and ductility of concrete columns externally reinforced with fiber composite straps". ACI Struct. J. 91(4): 434-447.

Song, X., Gu, X., Li, Y. and Zhang, W. 2013. "Mechanical behavior of FRP-strengthened concrete columns subjected to concentric and eccentric compression loading". J. Compos. Constr. 17(3): 336-346.