Development of A Simplified Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) Anchor Detail for Strengthening of Reinforced Concrete Structures

إن حاجة البنى التحتية المتهالكة إلى تقوية في السنوات الاخيرة استدعت إلى اهتمام كبير في تطوير الأساليب الحديثة لتقويتها. في الكويت، هناك العدد من الجسور الخرسانسية التي تم إنشاؤها في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، هذه الجسور قد تتطلب إعادة تاهيل أو تقوية في المستقبل القريب. تعتبر مركبات البوليمر المقوى بالالياف أحد أحدث التقنيات المستخدمة حالياً لتعزيز وتقوية المنشآت الخرسانية المختلفة، هذة المواد عادةً مايتم لصقها على السطح الخارجي للمنشات الخرسانية بأستخدام لواصق كيميائية. هذه المواد عند إستخدامها بشكل صحيح فإنها تكون قادرة على زيادة قدرة العناصر الإنشائية المختلفة على مقاومة أحمال الإنثناء والقص والضغط. ولكن على الرغم من الخواص الميكانيكية المتفوقة لهذه المواد إلا أن كفائتها عادةً ما تكون محدودة نتيجة إنفصالها المبكر عن الأسطح الخرسانية عند أحمال أقل بكثير من قدرة تحملها القصوى. تحدث حالات الإنفصال بين سطح الخرسانة وصفائح البوليمر المقوى بالألياف عادة عند أحمال صغيرة (مايقارب %40 من قدرة الشد اللازمة لكسر الألياف) مما يمنع إستخدام هذه المواد بالشكل الأمثل. لمنع حدوث الإنفصال السريع بين السطح الخرساني وصفائح البوليمر المقوى بالألياف تم حديثاً تطوير مسامير تثبيت مصنوعة من نفس المادة (البوليمر المقوى بالألياف). لقد أظهرت الدراسات الحديثة فاعلية إستخدام مسامير تثبيت المصنوعه من مركبات البوليمر المقوى بالالياف في منع الأنفصال السريع. ولكن وجد أن استخدام هذه التقنية الحديثة يحتاج عادةً إلى وقت ومجهود كبيرين. علاوة على ذلك، فقد أسفرت الأبحاث السابقة عن نتائج وإستنتاجات وتوصيات غير متسقة فيما يتعلق في أداء هذه المسامير و التصميم الأمثل لها. يهدف البحث المقترح إلى تطوير تفاصيل تصميم جديدة لمسامير التثبيت المصنوعة من مركبات البوليمر المقوى بالألياف والذي من شأنه أن يقلل بشكل كبير من تكلفة استخدامها والوقت اللازم لتركيبها. من المتأمل أن يؤدي استخدام التفاصيل الجديدة لهذه التقنية إلى تثبيت أسرع وأسهل للمسامير، كما سيؤدي إستخدام التفاصيل المقترحة إلى مراقبة أفضل لضمان وضبط جودة تركيبها وتحسين أداؤها الميكانيكي بشكل أفضل أو مشابة للتقنية المستخدمة حالياً. لتقييم التصميم المقترح وبحث تأثير تفاصيله المختلفة على سلوك مسامير التثبيت المصنوعه من مركبات البوليمر المقوى بالال

The need to develop new strengthening techniques for aging infrastructures has gained considerable attention in recent years. In Kuwait, a notable number of bridges were built in the 1970s and 1980s, which are facing deterioration or may require rehabilitation or strengthening. One of the most widely used strengthening techniques is the use of fiber reinforced polymers (FRP) composites, which are externally bonded to the concrete surface. These materials, when properly used, are capable of increasing the load-carrying capacity of concrete elements that are subjected to flexure, shear, and axial forces. Despite superior mechanical properties of FRP materials, their efficiency has been limited by the premature debonding of the FRP sheets from the concrete surface. The debonding failures typically occur at much lower FRP strains (i.e. 40% of tensile capacity) than fracture strain of the fibers, hence preventing these materials from being fully employed. To prevent premature debonding of FRP materials, FRP spike anchors have been developed. Previous studies have demonstrated the benefit of using the FRP anchors to provide adequate anchorage for the FRP materials. However, the installation of these anchors is time and labor intensive. Moreover, previous research on these anchors has resulted in different detailing recommendations, leading to inconsistent conclusions regarding the performance of the anchors. The proposed research aims to develop a new anchor detail that will significantly reduce the cost and the time required for anchor installation. The new detail, which makes use of spike anchors at the end of the FRP sheets, is believed to result in faster and easier installation, better quality control, and similar or better performance compared to that currently achieved in practice. To evaluate the effect of different design and detailing parameters on the behavior of the new anchor, a series of specimens with different configurations will be fabricated and experime