عنوان مقاله:
تقویت سازه های بتنی با بتن مسلح با الیاف فوق العاده با کارایی بالا (UHPFRC): یک بررسی انتقادی
Strengthening of concrete structures with ultra high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC): A critical review
سال انتشار: 2022
رشته: مهندسی عمران
گرایش: سازه، خاک و پی, مدیریت ساخت
دانلود رایگان این مقاله:
مشاهده سایر مقالات جدید:
2. Strengthening applications of UHPFRC
2.1. Flexural strengthening Due to its relatively large tensile strength (>7MPa) and extremely high toughness, UHPFRC is usually applied as an overlay with an appropriate thickness on the tension zone of NC elements to improve the flexural resistance or durability. In general, three configurations have been proposed by Brühwiler and Denari´e [11] (Fig. 2). In the first and second configurations, a thin layer of UHPFRC (about 20 to 30 mm) is mainly used to protect the existing structure from ingress of water or detrimental chemicals. In the second configuration, the original deteriorated concrete together with embedded rebars is removed and new rebars are integrated in the UHPFRC, which is important for durability of the strengthened structures. The third configuration improves the flexural resistance of an existing structure by applying a layer of 40 to 70 mm UHPFRC together with additional rebars. A state-of-the-art of strengthening in flexure with UHPFRC has been performed by Zhu. Given this extensive overview by Zhu, current review addresses merely one large-scale application of UHPFRC for flexural strengthening, focusing on interface performance.In 2012, Chillon viaducts were diagnosed with alkali-activated reaction which reduced their load bearing capacity [43]. Application of UHPFRC combined with rebars (Fig. 2c) was chosen as the most effective mean to strengthen Chillon viaducts. The concrete substrate was prepared by high pressure water jetting. No debonding was observed under the action of pure bending. The composite behaved monolithically and the maximum bending resistance was calculated under the assumption of plane section . For a specific application, Brühwiler et al. [predicted a 73% increase of the bending resistance of the composite beam compared to the capacity of the existing, undamaged cross-section.
3. Modeling of concrete beams and slabs strengthened with UHPFRC
The lack of design codes, among others, impedes the growth of UHPFRC strengthening applications. Effective analytical and numerical methods to predict the performance of such composite structures are of great importance for enabling practical applications of the developed techniques. A summary of calculation methods for evaluating the flexural performance of UHPFRC-NC structures is given in [4]. The following two assumptions are generally made: (1) Plain sections remain plain in bending; (2) A perfect bond exists between UHPFRC and RC and the slip is neglected at the interface. It is concluded that the predicted cracking and ultimate bending moments based on the proposed methods for flexural improvement agree well with the laboratory tested data. In this paper we focus on an overview of current modeling methods for shear or punching shear capacity of UHPFRC-NC structures. An overview of analytical and/or numerical results compared to experimental results in terms of the shear resistance is given in Table 2. Note that Yin et al. [61] gives six methods based on existing standards and the ratio presented in Table 2 denotes results from method A3 based on JSCE-2007 (2010); the results predicted by Ji et al. are based on the ultimate equilibrium theory. As shown in Table 2, the numerically predicted shear resistance and fracture pattern in FE modelling agree well with experimental results; however, the predicted shear capacities from different analytical models deviate greatly from experimental values.
(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.)
2. تقویت کاربردهای UHPFRC
2.1. تقویت خمشی به دلیل استحکام کششی نسبتاً زیاد (> 7 مگا پاسکال) و چقرمگی بسیار بالا، UHPFRC معمولاً به عنوان روکشی با ضخامت مناسب بر روی ناحیه کششی عناصر NC برای بهبود مقاومت خمشی یا دوام استفاده می شود. به طور کلی، سه پیکربندی توسط Brühwiler و Denari'e [11] پیشنهاد شده است (شکل 2). در پیکربندی اول و دوم، یک لایه نازک از UHPFRC (حدود 20 تا 30 میلی متر) عمدتا برای محافظت از ساختار موجود در برابر نفوذ آب یا مواد شیمیایی مضر استفاده می شود. در پیکربندی دوم، بتن فرسوده اولیه همراه با میلگردهای تعبیه شده حذف می شود و میلگردهای جدید در UHPFRC ادغام می شوند که برای دوام سازه های تقویت شده مهم است. پیکربندی سوم با اعمال یک لایه 40 تا 70 میلی متری UHPFRC همراه با میلگردهای اضافی، مقاومت خمشی یک سازه موجود را بهبود می بخشد. پیشرفته ترین تقویت در خمش با UHPFRC توسط Zhu انجام شده است. با توجه به این مرور گسترده توسط زو، بررسی فعلی تنها به یک کاربرد در مقیاس بزرگ UHPFRC برای تقویت خمشی، با تمرکز بر عملکرد رابط می‌پردازد. در سال 2012، راه‌راه‌های Chillon با واکنش فعال‌شده با قلیایی تشخیص داده شدند که ظرفیت باربری آن‌ها را کاهش می‌دهد [43]. استفاده از UHPFRC همراه با میلگردها (شکل 2c) به عنوان موثرترین وسیله برای تقویت راهروهای Chillon انتخاب شد. بستر بتنی با جت آب با فشار بالا آماده شد. تحت عمل خمش خالص هیچ جداشدگی مشاهده نشد. کامپوزیت به صورت یکپارچه رفتار کرد و حداکثر مقاومت خمشی با فرض مقطع مسطح محاسبه شد. برای یک کاربرد خاص، Brühwiler و همکاران. [افزایش 73 درصدی مقاومت خمشی تیر کامپوزیت را در مقایسه با ظرفیت مقطع بدون آسیب موجود پیش بینی کرد.
3. مدلسازی تیرها و دالهای بتنی تقویت شده با UHPFRC
فقدان کدهای طراحی، از جمله، مانع از رشد برنامه های تقویت UHPFRC می شود. روش‌های تحلیلی و عددی موثر برای پیش‌بینی عملکرد چنین سازه‌های مرکب از اهمیت بالایی برای فعال کردن کاربردهای عملی تکنیک‌های توسعه‌یافته برخوردار هستند. خلاصه ای از روش های محاسبه برای ارزیابی عملکرد خمشی سازه های UHPFRC-NC در [4] آورده شده است. دو فرض زیر به طور کلی ساخته شده است: (1) مقاطع ساده در خمش صاف می مانند. (2) یک پیوند کامل بین UHPFRC و RC وجود دارد و لغزش در رابط نادیده گرفته می شود. نتیجه‌گیری می‌شود که ترک‌خوردگی و ممان خمشی نهایی پیش‌بینی‌شده بر اساس روش‌های پیشنهادی برای بهبود خمشی به خوبی با داده‌های آزمایش‌شده آزمایشگاهی مطابقت دارد. در این مقاله ما بر مروری بر روش‌های مدلسازی فعلی برای ظرفیت برشی برشی یا پانچ سازه‌های UHPFRC-NC تمرکز می‌کنیم. نمای کلی نتایج تحلیلی و/یا عددی در مقایسه با نتایج تجربی از نظر مقاومت برشی در جدول 2 آورده شده است. توجه داشته باشید که یین و همکاران. [61] شش روش را بر اساس استانداردهای موجود ارائه می دهد و نسبت ارائه شده در جدول 2 نتایج حاصل از روش A3 بر اساس JSCE-2007 (2010) را نشان می دهد. نتایج پیش بینی شده توسط جی و همکاران. مبتنی بر نظریه تعادل نهایی هستند. همانطور که در جدول 2 نشان داده شده است، مقاومت برشی پیش بینی شده عددی و الگوی شکست در مدل سازی FE به خوبی با نتایج تجربی مطابقت دارد. با این حال، ظرفیت های برشی پیش بینی شده از مدل های تحلیلی مختلف تا حد زیادی از مقادیر تجربی انحراف دارد.
