مطالعه عددی و آزمایشگاهی گسیختگی بتن تقویت شده با ورق CFRP تحت بارگذاری کششی و برشی

در این مقاله مقاومت چسبندگی و نحوه گسیختگی بتن تقویت شده با ورق CFRP تحت تنش های کششی و برشی با استفاده از روش المان محدود غیرخطی و روش آزمایشگاهی بررسی می گردد. با توجه به اینکه در بررسی رفتار مکانیکی بتن تقویت شده با ورق CFRP فرض همگن بودن بتن منجر به نتایج غیرواقعی می شود، لذا در مقاله حاضر از مدل میان مقیاس برای مدلسازی بتن استفاده شده است. در مدل میان مقیاس بتن به عنوان یک ماده غیرهمگن سه فازه مشتمل بر سه فاز سنگدانه، ملات و ناحیه انتقال (ITZ) در نظر گرفته می شود. در مدل عددی برای شبیه سازی چسب در ناحیه اتصال ورق CFRP به بتن از مدل ناحیه چسبنده (CZM) موجود در نرم افزار آباکوس استفاده شده و نتایج بدست آمده از روش المان محدود با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. آزمایش های انجام شده شامل آزمایش "کشش از سطح" و "پیچش" می باشد. نتایج ارایه شده نشان می دهد مقاومت چسبندگی کششی و برشی در مدل المان محدود به ترتیب 18% و 13% بیشتر از نتایج مربوط به آزمایش "کشش از سطح" و "پیچش" بدست آمده است. همچنین مقاومت چسبندگی کششی حاصل از مدل عددی و آزمایشگاهی به ترتیب 34% و 33% کمتر از مقاومت چسبندگی برشی بدست آمده است. مطابق نتایج بدست آمده، جداشدگی در نمونه بتنی تقویت شده با ورق CFRP از بتن بستر بوده است. نتایج حاکی از آن است که ریزترک ها و به دنبال آن گسیختگی در فاز های ملات و ITZ بتن به دلیل تخلخل بالا و مقاومت کمتر نسبت به فاز سنگدانه، به راحتی گسترش می یابد.