5774

بهسازي سازه اي تيرهاي بتني مسلح با استفاده از پليمر تقويت شده با فيبر كربن

۱۳۹۵

مصطفي خانزادي

يكي از مهمترين مسائلي كه امروزه دانش مهندسي عمران با آن مواجه شده است، ساختمان¬هايي است كه نياز به مقاوم¬سازي دارند. بتن يكي از رايج ترين مصالح ساختماني است كه در ساختمان¬ها¬، پل¬ها و ساير سازه¬هاي سنگين مورد استفاده قرار مي¬گيرد. اما گاهي ممكن است به دليل ترك خوردگي به علت اثرات زيست محيطي، آيين¬نامه¬هاي جديد ساختماني يا آسيب ديدگي ناشي از حوادث زلزله نياز به مقاوم¬سازي داشته باشند. در چنين شرايطي دو راه‌حل ممكن وجود دارد: جايگزيني يا مقاوم‌سازي. جايگزيني كامل سازه ممكن است معايبي مانند هزينه‌هاي بالا براي مواد و نيروي كار، تاثير محيطي قوي‌تر و مزاحمت ناشي از قطع عملكرد ساختمان به عنوان مثال مشكلات ترافيك را تعيين كند. بنابراين اصلاح و مقاوم سازي گزينه¬هاي بهتري مي¬باشند. در سه دهه گذشته با پيشرفت علم شيمي از نوعي ماده كامپوزيتي به صورت پليمرهاي مسلح با الياف (FRP) براي مقاوم¬سازي سازه¬ها استفاده مي¬شود كه خود اين مواد هم داراي انواع گوناگوني هستند. سيستم¬هاي FRP (Fiber Reinforced Polymers/Plastics) به صورت نصب روي سطح خارجي اعضا (EBR) و نصب در نزديك سطح (NSM) به منظور افزايش مقاومت و بهسازي سازه¬هاي بتني موجود از اواسط دهه 1980 تا كنون در سرتاسر دنيا مورد استفاده قرار مي¬گيرد. اعضاي سازه¬هاي تقويت شده با سيستم FRP شامل تيرها، دال¬ها، ستون¬ها، ديوارها، اتصالات، دودكش¬ها، طاق¬هاي گنبدي شكل¬، تونل¬ها، سيلو¬ها، لوله¬ها و خرپاها مي¬باشند. پوشش¬هاي FRP همچنين به منظور مقاوم¬سازي سازه¬هاي بنايي، چوبي، فولادي و چدني نيز به كار مي¬روند. پوشش¬هاي FRP به عنوان جايگزيني به جاي روش¬هاي ديگر مانند استفاده از صحفات فولادي¬، غلاف¬هاي دور ستون¬هاي بتني يا فلزي بوجود آمده¬اند. در اين مطالعه ضمن معرفي اين مواد و انواع آن، موارد كاربرد، معايب و مزاياي اين سيستم، رفتار تيرهاي بتني مسلح بهسازي شده با كامپوزيت¬هاي پليمري تقويت شده با الياف كربن (CFRP) با استفاده از نتايج آزمايشگاهي و مدل¬سازي اجزاي محدود كه توسط محققين انجام شده بررسي مي¬شود. با توجه به نتايج آزمايشگاهي محققين بر روي تير¬هاي بتني مسلح انتظار مي¬رود كه مود شكست از نوع خمشي يا برشي باشد. براي بررسي رفتار تيرهاي بتني مسلح تقويت شده با FRP ابتدا با بارگذاري چهار نقطه¬اي خمشي تير بتني مسلح بدون تقويت خارجي تا زمان ايجاد ترك بارگذاري مي¬شود، سپس تير بتني مسلح با CFRP تقويت شده و تا لحظه گسيختگي بارگذاري مي¬شود. از تحليل روابط بار-تغيير مكان تا زمان شكست، حالت‌هاي شكست و الگوهاي ترك به دست مي¬آيند. نتايج آزمايشات نشان مي¬دهد كه وقتي طول CFRP افزايش مي¬يابد ظرفيت باربري تير را نيز افزايش مي‌دهد، همچنين عرض و سختي CFRP روي حالت شكست تيرهاي مقاوم‌سازي شده تاثير مي‌گذارد. واژه‌هاي كليدي: FRP، CFRP، پليمرهاي مسلح با الياف، رفتار تيرهاي بتني مسلح تقويت شده با CFR

3/12/2018 12:00:00 AM

60331

1397/12/19