مقاله رایگان با موضوع بتن مسلح نساجی کربنی
عنوان مقاله:
سال انتشار: 2022
رشته: مهندسی عمران
گرایش: سازه، مدیریت ساخت، زلزله
دانلود رایگان این مقاله:
دانلود مقاله بتن مسلح نساجی کربنی
مشاهده سایر مقالات جدید:
3. Experimental investigation
3.1. Test program This study focused on retrofitting RC beams that contained corroded stirrups, considering an extreme case of corrosion. The steel stirrups in RC beams were assumed to be moderate and severely corroded,resulting in moderate and severe losses in steel cross-section and bond strength. Carbon TRC was used to strengthen the deteriorated RC beams. Eighteen RC beams were classified into three main groups based on the theoretical mass loss of reinforcing bars caused by corrosion. The first group consisted of 6 un-corroded beams, which was tested to compare against corroded and repaired specimens. The second and third groups consisted of six beams facilitated by an accelerated corrosion process to induce specified theoretical mass loss of 10% (moderate level) and 20% (severe level), respectively. These specimens were then wrapped by two or three U-shape layers of carbon TRC. A detailed description of specimens is as follows. The specimens with references initial letter ‘R’ were un-strengthened beams; specimens with regards initial letter ‘S’ was TRC-strengthened specimens. The specimens marked with ‘L1’ or ‘L2’, which stands for corrosion level 1 or level 2, were targeted to have a mass loss of 10% or 20%, respectively (Table 1).
3.2. Specimens description This program constructed eighteen RC beams with a rectangular cross-section of 150 × 250 mm. Each beam was 900 mm long and was supported over the clear span of 600 mm, following the three-point bending configuration. The shear span was 300 mm, corresponding to the shear slenderness (shear span to depth) equals 1.36. The RC beams were designed to provide a flexural capacity significantly larger than the shear capacity in unstrengthened form. The stirrups were calculated in such a way that all beams will be directly failed in one half of the beam span (namely, “test side”). Only the “test side” was subjected to an electrochemically accelerated ageing and then strengthened in shear with carbon TRC. The external TRC was provided in the form of U-wraps over the entire shear span (Fig. 1). also displays the detailed reinforcement layouts of all beams. In the first group, two beams (namely R0-1 and R0-2) with no shear reinforcement on the test side were used to obtain the concrete contribution to the total shear capacity. All of the remaining beams have the same configuration. The longitudinal deformed reinforcing bars are all 18 mm in diameter. As for compression one, two of them are placed on the top and three for tension on the bottom side of the section. The shear reinforcement was identical in all cases (except for beam R0-1 and R0-2) and consisted of 8 mm diameter stirrups. The steel shear reinforcement on the two sides was designed to ensure failure on the “test side”, while the other half was over-reinforced (strong side). The stirrups with a distance of 100 mm were reinforced in the “test side”. On the contrary, the shear reinforcement consists of 10 steel bars with a spacing of 50 mm in the heavily reinforced shear span (“strong side”).
3.3. Materials specification All specimens were fabricated using concrete with an averaged compressive strength of 38.5 MPa measured with the cylinder at 28 days. Because the spacing between the stirrups is relatively small, the coarse aggregate selected was pea gravel, having a nominal maximum size of 10 mm. The longitudinal reinforcing bars and stirrups’ actual yield strengths were 429.4 MPa and 363.1 MPa, respectively. The TRC strengthening layer proposed for this program consists of carbon textile fabric and fine-grained concrete. The maximum aggregate size is only 0.63 millimeters to provide a suitable bonding property with textile rovings. It has also consisted of high-quality cement, fly ash, and a superplasticizer. The compressive strength and flexural tensile strength of fine-grained concrete were 45.2 MPa and 5.3 MPa, respectively. An orthogonal textile SITgrid017 made of intersecting carbon fiber was used as shear reinforcement (Fig. 2). The carbon textile has an orthogonal grid size of 12.7 mm, surface weight 578 g/m2 , and 50–50% weight distribution in the two directions. Each roving consists of 48.000 fibers, corresponding to the fineness of 3200 tex, and the cross-sectional area of 1.808 mm2 . The filaments were are coated with styrene-butadiene during fabrication. The measured tensile strength of the rovings was 2890 MPa, which was obtained from the uni-directional tensile test (Fig. 2), following the Recommendation of RILEM TC 232-TDT [25].
(دقت کنید که این بخش از متن، با استفاده از گوگل ترنسلیت ترجمه شده و توسط مترجمین سایت ای ترجمه، ترجمه نشده است و صرفا جهت آشنایی شما با متن میباشد.)
3. بررسی تجربی
3.1. برنامه آزمایشی این مطالعه بر مقاوم سازی تیرهای RC که حاوی رکاب های خورده شده بودند، با در نظر گرفتن یک مورد شدید خوردگی متمرکز بود. رکاب فولادی در تیرهای RC متوسط ??و شدید خورده فرض می‌شود که منجر به تلفات متوسط ??و شدید در سطح مقطع فولاد و استحکام باند می‌شود. کربن TRC برای تقویت تیرهای RC خراب استفاده شد. هجده تیر RC بر اساس از دست دادن جرم نظری میلگردهای تقویت کننده ناشی از خوردگی به سه گروه اصلی طبقه بندی شدند. گروه اول شامل 6 تیر بدون خوردگی بود که برای مقایسه با نمونه های خورده و تعمیر شده مورد آزمایش قرار گرفتند. گروه دوم و سوم شامل شش تیر بودند که توسط فرآیند خوردگی تسریع شده برای القای کاهش جرم نظری مشخص به ترتیب 10% (سطح متوسط) و 20% (سطح شدید) تسهیل می‌شوند. سپس این نمونه ها توسط دو یا سه لایه U شکل از کربن TRC پیچیده شدند. شرح دقیق نمونه ها به شرح زیر است. نمونه‌هایی که حرف اولیه «R» ارجاع داده می‌شود، تیرهای مستحکم نشده بودند. نمونه ها با توجه به حرف اولیه "S" نمونه های تقویت شده با TRC بودند. نمونه های علامت گذاری شده با "L1" یا "L2" که مخفف سطح خوردگی 1 یا سطح 2 است، به ترتیب 10% یا 20% از دست دادن جرم را هدف قرار دادند (جدول 1).
3.2. شرح نمونه ها این برنامه هجده تیر RC با مقطع مستطیلی 150 × 250 میلی متر ساخته است. هر تیر 900 میلی متر طول داشت و بر روی دهانه شفاف 600 میلی متری، به دنبال پیکربندی خمشی سه نقطه ای پشتیبانی می شد. دهانه برشی 300 میلی متر بود که مربوط به باریکی برشی (دهانه برشی به عمق) برابر با 1.36 است. تیرهای RC به گونه ای طراحی شدند که ظرفیت خمشی به طور قابل توجهی بزرگتر از ظرفیت برشی در فرم غیر مستحکم ارائه کنند. رکاب ها به گونه ای محاسبه شدند که تمام تیرها مستقیماً در یک نیمه دهانه تیر (یعنی "سمت آزمایش") از بین می روند. فقط "سمت آزمایش" در معرض پیری تسریع شده الکتروشیمیایی قرار گرفت و سپس در برش با کربن TRC تقویت شد. TRC خارجی به شکل U-wraps در کل دهانه برشی ارائه شد (شکل 1). همچنین طرح بندی آرماتورهای دقیق همه تیرها را نمایش می دهد. در گروه اول، از دو تیر (یعنی R0-1 و R0-2) بدون آرماتور برشی در سمت آزمایش برای به دست آوردن سهم بتن در ظرفیت برشی کل استفاده شد. تمام پرتوهای باقی مانده دارای پیکربندی یکسانی هستند. میلگردهای تقویت شده تغییر شکل داده شده طولی همگی 18 میلی متر قطر دارند. در مورد فشرده سازی یک، دو عدد از آنها در بالا و سه مورد برای کشش در سمت پایین بخش قرار می گیرند. آرماتور برشی در همه موارد (به جز تیر R0-1 و R0-2) یکسان بود و شامل رکاب هایی به قطر 8 میلی متر بود. آرماتور برشی فولادی در دو طرف برای اطمینان از شکست در "سمت آزمایش" طراحی شده بود، در حالی که نیمه دیگر بیش از حد تقویت شده بود (سمت قوی). رکاب ها با فاصله 100 میلی متر در "سمت آزمایش" تقویت شدند. در مقابل، آرماتور برشی شامل 10 میلگرد فولادی با فاصله 50 میلی متر در دهانه برشی شدیداً تقویت شده ("سمت قوی") است.
3.3. مشخصات مواد همه نمونه ها با استفاده از بتن با مقاومت فشاری متوسط ??38.5 مگاپاسکال که با سیلندر در 28 روز اندازه گیری شد، ساخته شدند. از آنجایی که فاصله بین رکاب ها نسبتاً کوچک است، سنگدانه درشت انتخاب شده شن نخودی بود که حداکثر اندازه اسمی آن 10 میلی متر است. استحکام تسلیم واقعی میلگردهای تقویت کننده طولی و رکاب به ترتیب 429.4 مگاپاسکال و 363.1 مگاپاسکال بود. لایه تقویتی TRC پیشنهادی برای این برنامه از پارچه منسوجات کربنی و بتن ریزدانه تشکیل شده است. حداکثر اندازه سنگدانه تنها 0.63 میلی متر است تا خاصیت اتصال مناسبی را با رووینگ های نساجی ایجاد کند. همچنین از سیمان با کیفیت بالا، خاکستر بادی و یک فوق روان کننده تشکیل شده است. مقاومت فشاری و مقاومت کششی خمشی بتن ریزدانه به ترتیب 45.2 مگاپاسکال و 5.3 مگاپاسکال بود. یک پارچه متعامد SITgrid017 ساخته شده از فیبر کربن متقاطع به عنوان تقویت کننده برشی استفاده شد (شکل 2). منسوجات کربن دارای اندازه شبکه متعامد 12.7 میلی متر، وزن سطح 578 گرم بر متر مربع و توزیع وزن 50 تا 50 درصد در دو جهت است. هر رووینگ شامل 48000 الیاف است که مربوط به ظرافت 3200 tex و سطح مقطع 1.808 میلی متر مربع است. رشته ها در طول ساخت با استایرن بوتادین پوشانده شدند. استحکام کششی اندازه‌گیری‌شده رووینگ‌ها 2890 مگاپاسکال بود که از آزمایش کشش یک طرفه (شکل 2)، به دنبال توصیه RILEM TC 232-TDT [25] به‌دست آمد.