ملخص
تعتبر الحاجة إلى تقوية و تدعيم المنشآت الخرسانية امرأ ضرورياً في كثير من الحالات التي تتعرض فيها العناصر الإنشائية لعوامل كثيرة تؤدى إلى حدوث تشققات و شروخ مختلفة والتي بدورها تؤدى إلى انهيار هذه المنشآت. وفي الفترة الأخيرة اهتمت الكثير من الدراسات النظرية والمعملية بدراسة طرق إصلاح و تدعيم العناصر الإنشائية و ذلك للحصول على أفضل هذه الطرق فنيا واقتصاديا. وتعد طريقة تثبيت ولصق الشرائح المعدنية و البوليمرية على الكمرات من أكثر الطرق استخداما لسهولتها و سرعة تنفيذها وكفاءتها العالية ،كما إن هذه الطريقة تؤدي إلى عدم زيادة عمق الكمرة نتيجة الإصلاح, وتقلل من تركيز الاجهادات على طول الكمرة تهدف هذه الدراسة إلى تقييم السلوك الإنشائي لأحد أهم التقنيات المستخدمة في تقوية وإصلاح الكمرات الخرسانية المسلحة وهي لصق صفائح البوليمرات المسلحة بالألياف الكربونية CFRP سواء على جنب الكمرة أو أسفلها . وفي هذه الدراسة تم استخدام برنامج عناصر محدودة ثنائي الأبعاد (مرن- لدن) Elastic-Plastic Finite Elements لتمثيل الكمرات المرجعية والمدعمة. و قد تم استخدام كمرات من الخرسانة المسلحة بنسبة تسليح ثابتة تكافئ ().وأبعاد الكمرة ممثلة كالأتي الطول الكلي(mm 1000),العمق(mm 180) والعرض ( mm 100). والكمرات جميعها محملة في ثلاث نقاط . اثنين يمثلان الدعامات والأخرى تمثل حمل مرتكز في منتصف الكمرة. وخلال التمثيل يتم زيادة الحمل تدريجياً ليصل إلى أقصى قيمة. وفي حالة الكمرات المدعمة من الجنب تم أخذ ثلاث أطوال للشرخ (a=120,90,60mm), و ثلاث أماكن لشريحة التدعيم (C=100,60,40mm), وهذه المسافات مقاسه من محور شريحة التدعيم إلى أسفل الكمرة . وكذلك تم أخذ ثلاث أطوال لشريحة التدعيم وهى (Lst=130,90,50mm), أما في حالة الكمرات المدعمة من أسفل فتم أخذ ثلاث أطوال للشريحة كما في حالة التدعيم من الجنب , وكان عرض شريحة التدعيم يساوي 40 % من عرض الكمرة . وفي جميع الحالات تم تحديد قيمة الإجهاد في الخرسانة وحديد التسليح وكذلك مقدار الهبوط الحادث ,وتم حساب معامل شدة الإجهاد لجميع الحالات أيضا وقد أظهرت النتائج في هذه الدراسة بأن عملية التدعيم من جنب الكمرة وكذلك من أسفل الكمرة تؤدى إلى نقص في قيم الإجهاد المؤثر على الخرسانة وحديد التسليح مقارنة بالكمرات المرجعية. وإن هذا النقص يكون أكثر وضوحاً في حديد التسليح. كما إن تدعيم الكمرات سواء من الجنب أو أسفل الكمرة أدى إلى تحسين نسبي في صلابة الكمرات المدعمة . كما أظهرت النتائج أيضا إن التدعيم من أسفل يعتبر هو الأكثر كفاءة , وإن طول شريحة التدعيم ومكانها له تأثير ملحوظ. حيث أظهرت النتائج أن طول الشريحة 90mm يعطي أقل قيم للإجهاد سواء في الخرسانة أو حديد التسليح
Abstract
Structural elements are generally subjected to many causes of failure during its service life. Repair and strengthening of such elements have been under investigation in the last few years to achieve the best more executable and economical method. The technique of bonding steel and FRP plates to the cracked elements has been used and has proved to be successful over a period of many years ago. The technique has the virtues that it is relatively simple and quick in application, the additional construction depth does not exist and site disruption is minimal.The present study aims to investigate the effects of crack depth, length and area of strengthening plate and plate position on the stress intensity factor, stress generated in steel reinforcement and concrete and deflection of the repaired RC beam. A two dimensional finite element program previously developed to simulate the deformation and fracture behavior of reinforced concrete was used in the present work. The dimensions of the specimen were 900 mm loaded span, S, 180 mm depth, d, and 100 mm width, b. The specimen was loaded in 3-point loading condition under monotonically increasing load. The crack length, a, was varied from 60 to 120 mm. In case of side-bonded plate the length of the strip plate, Lst, was varied from 50 to 130 mm. While the axis of strip positions, C, were 40, 60, and 100 mm from the bottom of the beam. Moreover, in case of bottom bonded plate the length of the strip plate, Lst, was varied from 50 to 130 mm, the width of bottom bonded plate equal 40% from width of the beam. In all cases the value of stress in concrete and reinforcing steel, deflection and stress intensity factor were calculated.The results of the present work indicated that the strengthening of R.C beams by side and bottom plates lead to decrease in the generated stress in steel and concrete comparison to control specimens. Moreover, the results also showed that the decrease is more pronounced in steel. On the other hand, the strengthening of R.C beams by side and bottom plates caused a relative improvement in the stiffens of the beam.The strip length and strip position has little effect especially in case of side plate. The strip length equals 90mm gives a lower value of stresses in steel and concrete.