دانلود ترجمه مقاله آنالیز الاستیک تنش سطحی برای طراحی یک صفحه FRP تقویت شده

1. مقدمه 2. مدل تحلیلی برای اصلاح باند با در نظر گرفتن لغزش رابط 2.1. تنش های برشی در امتداد رابط پیوندی چسبیدگی 2.2. تنش های نرمال در طول رابط پیوندی چسبیده 3. نتایج و بحث و بررسی 3.1. مقایسه با مدل های موجود 3.2. مطالعه پارامتریک نظری 4. نتیجه گیری

چکیده – در این مقاله، مشکل تنش سطحی در تیرهای RC تقویت شده با ورقه های کامپوزیت پیوندی با استفاده از تئوری الاستیک خطی آنالیز شده است. این موضوع به صراحت اثر لغزش سطحی را روی عملکرد ساختاری در نظر می گیرد، اثری که شامل تأثیر دفورماسیون برشی و دفورماسیون وابسته به زمان می باشد (مانند انقباض و خزش). این روش جدید، فقط نیازمند یک معادله دیفراتسیل است تا هر دو تنش سطحی نرمال و برشی را تعیین کند، در حالی که دیگر راه حل ها نیازمند دو معادله دیفرانسیل هستند. راه حل های فرم بسته، برای تیرهای RC به سادگی برای هر دو روش پشتیبانی شده تمام شده و از طریق مقایسه مستقیم با نتایج موجود تأیید می شوند. یک مطالعه پارامتری انجام شده تا نتایج برخی متغیرهای طراحی را نشان دهد، به عنوان مثال، ضخامت لایه چسبنده و صفحه FRP. مقدمه: مهندسی مواد کامپوزیت مدرن، تآثیر چشم گیری روی تکنولوژی طراحی و ساخت دارد. هدف اصلی استفاده یا انتخاب هر ماده ای در ساخت، کاربردی کردن خواص مؤثر آن برای بهترین عملکرد و دوام سازه است. خوبی یک ماده مبتنی بر فاکتورهایی چون در دسترس بودن، استحکام ساختاری، دوام و کارایی می باشد. مواد کامپوزیت پیشرفته مانند پلیمرهای الیاف تقویت شده (FRP)، کاربردهای جدیدی در باز سازی ساختارهای سازه بتنی یافته اند [1,2]. انتقال تنش از بتن به FRP تقویت شده، در مرکز تأثیر تقویت ساختارهای بتنی قرار دارد.این بدین دلیل است که این تنش ها احتمالاً باعث نارسایی شکننده و نامطلوب می گردند. در تقویت تیرهای بتن مسلح با نوارهای FRP، حالات نارسایی مختلف مشاهده شده است [3-8]. یکی از مهم ترین حالات نارسایی دباند انتهایی صفحه سقفی از تیر بتنی است، که بستگی زیادی به برش سطحی و غلظت تنش نرمال نقاط برش صفحه دارد. مطالعات زیادی انجام گرفته است، هم تحلیلی، عددی و یا هر دو، مطالعاتی جهت پیش بینی تنش های سطحی، برای کسب اطلاعات بیش تر رجوع شود به ویلنای [9]، رابرت [10]، رابرت و حاجی کاظمی [11]، تالجستین [12]، مالک و همکاران [13]، مالج و بیان [14]، تنگ و کاورکرز [15-18]، تونسی و بن یوسف [19]، کای و همکاران [20]، و بناچور و همکاران [21]. بر اساس تسای و همکاران [22]، تونسی [23]، راه حلی با اثرات ترکیبی تنش رابط برشی روی تغییر شکل ارائه گردیده که توسط تنگ و اسمیت [15] زمانی که معادله پوشش جفتی را جدا می کرده اند، نادیده گرفته است. با ترکیب نظریه تیر جهته قابل تغییر برشی با یک مدل رابط الاستیک خطی، وانگ [24]، توزیع تنش و شکستگی را بین رابط به دست آورد. به تازگی، تونسی و همکاران [25]، و کیائو و چن [26]، راه حل بهبود یافته ای و پیش بینی دقیقی در مقایسه با مدل های بالا ارائه کرده اند. در این مقاله، یک تئوری بهبود یافته بسط داده شده تا توزیع تنش رابط در تیر روکش دار به همراه اثر برش اتصال انتهایی، پیش بینی شود. اثر لغزش رابط روی عملکرد ساختار به صراحت در نظر گرفته شده است. در مقایسه با روش های ذکر شده در بالا، تنش های سطحی محاسبه شده به طور قابل توجهی کمتر از تنش های به دست آمده از مدل های دیگر است که تغییر شکل برش انتهایی را نادیده گرفته اند. از این رو، مدل بهبود یافته اتخاذ شده پاسخ واقعی بهتری از تیرهای ترکیبی FRP-RC تشریح می کند و امکان ارزیابی تنش های سطحی را فراهم ساخته است، آگاهی از این موضوع در طراحی چنین ساختارهایی مهم است. مسأله مهم دیگر در این مطالعه، آنالیز وابسته به زمان توزیع تنش سطحی در تیرهای RC متصل به صفحات FRP می باشد. در واقع، در ساختارهای بتنی، تنش ها و کرنش ها، شدیداً وابسته به خواص رئولوژیکی بتن و عمدتاً خزش و انقباض می باشند. مدل اتخاذ شده، پاسخ واقعی تر و بهتری از تیر ترکیبی FRP-RC تشریح می کند و امکان ارزیابی تنش های رابط وابسته به زمان فراهم می کند، که آگاهی از آن برای طراحی چنین ساختارهایی اهمیت دارد.

In this paper, the problem of interfacial stresses in RC beams strengthened with bonded composite laminates is analyzed using linear elastic theory. It explicitly considers the interface slip effect on the structural performance by including both the effect of the adherend shear deformations and the time-dependent deformations (such as shrinkage and creep). This new method needs only one differential equation to determine both shear and normal interfacial stress whereas the others solutions need two differential equations. Closed-form solutions are derived for plated RC beams simply supported at both ends and verified through direct comparisons with existing results. A parametrical study is carried out to show the effects of some design variables, e.g., thickness of adhesive layer and FRP plate. Introduction: Engineering of modern composite materials has had a significant impact on the technology of design and construction. The main objective of using or selecting any material in construction is to make use of its properties efficiently for best performance and durability of the structure. The merits of a material are based on factors such as availability, structural strength, durability, and workability. Advanced composite materials, e.g. fibre-reinforced polymers (FRP), have found new applications in the rehabilitation of reinforced concrete structures [1,2]. The transferring of stresses from concrete to the FRP reinforcement is central to the reinforcement effect of FRP strengthened concrete structures. This is because these stresses are likely to cause undesirable premature and brittle failure. In strengthening reinforced concrete beams with FRP strips, different failure modes have been observed [3-8]. One of the important failure modes is the plate end debonding of the soffit plate from concrete beam, which depends largely on the interfacial shear and normal stress concentration at the cut-off points of the plate. Many studies have been conducted, either analytically, numerically or both, to predict interfacial stresses, see, for example, those by Vilnay [9], Roberts [10], Roberts and Haji-Kazemi [11], Taljsten [12], Malek et al. [13], Maalej and Bian [14], Teng and coworkers [15-18], Tounsi and Benyoucef [19], Cai et al. [20], and Benachour et al. [21]. Based on the solution of Tsai et al. [22], Tounsi [23] proposed a solution by incorporating effects of interface shear stress on deformation in adherends, which were ignored by Smith and Teng [15] when they uncoupled a coupled governing equation. Combining the shear deformable bi-beam theory with a linear elastic interface model, Wang [24] obtained the stress distribution and fracture along the interface. Recently, Tounsi et al. [25], and Qiao and Chen [26] provided an improved solution and a more accurate prediction compared to the above models. In this study, an improved theory is developed to predict the interface stress distributions in a plated beam by including the shear-lag effect of adherends. It explicitly considers the interface slip effect on the structural performance. Comparatively to those of the cited methods above, the computed interfacial stresses are considerably smaller than those obtained by other models which neglect adherend shear deformations. Hence, the adopted improved model describes better actual response of FRP—RC hybrid beams and permits the evaluation of interfacial stresses, the knowledge of which is very important in the design of such structures. Another important issue in this study is the time-dependent analysis of interfacial stresses distribution in RC beams bonded with FRP plates. Indeed, in concrete structures, stresses and strains strongly depend on the rheological properties of concrete mainly creep and shrinkage. The adopted model describes better the actual response of the FRP—RC hybrid beam and permits the evaluation of time-dependent interface stresses, the knowledge of which is very important in the design of such structures.

بخشی از ترجمه مقاله (صفحه 10 فایل ورد ترجمه)