مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP
کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با فیبر (FRP) تقریباً سی سال که برای مقاوم سازی سازه های بتنی استفاده قرار می گیرند. در سالهای اخیر ، از کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف پلیمر (FRP) به عنوان نوع جدیدی از مواد با کارایی بالا در سازه های بتنی استفاده گسترده ای شده است.
مقاوم سازی FRP چیست؟
مواد کامپوزیتی FRP از الیاف با استحکام بالا ، مانند کربن یا فولادی تشکیل شده است که در یک ماتریس پلیمری تعبیه شده اند. الیاف عناصر تقویت کننده اصلی را فراهم می کنند در حالی که ماتریس پلیمر (رزین های اپوکسی) به عنوان اتصال دهنده عمل می کند ، از الیاف محافظت می کند و بارها را به و بین الیاف منتقل می کند.
کامپوزیت های FRP را می توان با استفاده از فرآیند لایه برداری مرطوب که در آن پارچه ای خشک ، ساخته شده از کربن یا شیشه ساخته می شود ، با اپوکسی آغشته کرده و به بستر بتنی آماده شده پیوند زد. پس ازترکیب، FRP به بخشی جدایی ناپذیر از عنصر ساختاری تبدیل می شود و به عنوان یک سیستم تقویتی پیوند دهنده خارجی عمل می کند. کامپوزیت های FRP همچنین می توانند در یک کارخانه ساخته شده ساخته شوند که در آن مواد مورد استفاده قرار می گیرند تا اشکال مختلفی ایجاد شود .
تفاوت بین FRP و فولاد
کامپوزیت های FRP با فولاد متفاوت هستند زیرا دارای خواصی هستند که می توانند در جهات مختلف (ناهمسانگرد) متفاوت باشند ، در حالی که فولاد از همه جهت (ایزوتروپیک) دارای خواص مشابه است. متداول ترین نوع ورق های الیافی برای کاربرد بتن با استفاده از کربن یک طرفه مداوم یا فیبر شیشه ای ساخته شده است
از آنجا که فیبر موجود در یک ماده FRP اصلی ترین ماده حمل بار است ، نوع فیبر ، جهت گیری فیبر و ضخامت پارچه (مقدار الیاف) مقاومت و استحکام کششی را نشان می دهد.
کامپوزیت های FRP بسته به نوع فیبر مورد استفاده ، از نظر قدرت تغییر می کنند. در حالی که شیشه استحکام کششی تقریبا برابر با استحکام عملکرد فولاد خفیف ، کامپوزیت های کربن استحکام کششی را ارائه می دهند که از دو برابر تا پنج برابر مقاومت در برابر فولاد خفیف متغیر است.
رتبه بندی و حفاظت از آتش
در حالی که الیاف کربن قادر به مقاومت در برابر درجه حرارت بالا هستند ، سیستم های چسب دمای آستانه بسیار پایین تری دارند. عایق کاری FRP یک گزینه است ، اما هزینه های بالا همیشه قابل توجیه نیست.
درجه آتش سوزی سازه های تقویت شده باید بدون FRP ارزیابی شود.
روشهای تقویت FRP برای سازه های پل
پل های بتونی که شامل پل های بتن آرمه و پل های بتونی پیش تنیده می شوند ، در سراسر جهان به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. در حال حاضر ، بیشتر این پل ها در معرض انواع مختلفی از آسیب هستند. بنابراین ، درجه طراحی پل های اصلی نیازهای فعلی را برآورده نمی کند ، و تقویت نیاز است. در میان روشهای تقویت FRP ، ابتدا روش EB FRP (اتصال CFRP به سطح بتن) ارائه شد اخیراً ، با توسعه تکنیک تقویت ، روش FRP سوار روی سطح (NSM) پیشنهاد شده است که شامل پیوند میله ها / نوارها / میله های FRP در شیارهای پیش ساخته روی سطح پوشش بتن است.
تقویت با میله های پیش فشار FRP
در ساختار پیش تنیده خارجی ، میله های پیش تنیده در خارج از قسمت چیده می شوند و پیش تنش فقط توسط ناحیه لنگر و بلوک فرمان به سازه اعمال می شود. این سیستم شامل یک لوله از پیش تنیده شده خارجی ، خمیر (گریس یا سیمان ضد خوردگی) ، یک سیستم لنگرگاه و یک بلوک فرمان است فناوری تقویت کننده پیش تنش خارجی می تواند نیروی داخلی و تغییر شکل بخش کنترل را بهبود بخشد و ظرفیت تحمل ، مقاومت در برابر ترک خوردگی و مقاومت تغییر شکل پل را افزایش دهد زیرا نیروی داخلی تولید شده توسط پیش تنیدگی بر روی سازه ، قسمت هایی از نیروی داخلی تولید شده توسط بارها را خنثی می کند .
روش پیش تنیدگی خارجی به ویژه برای تقویت پل بتونی در شرایط زیر مناسب است:
(1)ظرفیت تحمل سازه ها به دلیل خوردگی فولاد کاهش می یابد.
(2)درجه بارگذاری پل باید بهبود یابد.
(3)ترک خوردگی تیر و تنش خستگی آرماتور باید در یک محدوده معقول کنترل شود.
ویژگی های اعضای تقویت شده
عملکرد خمشی
عناصر پل ممکن است به طور مداوم تحت عمل خمش قرار بگیرند. بنابراین ، مقاومت خمشی اعضای سازه باید افزایش یابد. روشهای مختلف تقویت کننده می توانند منجر به افزایش درجات مختلف عملکرد خمشی اعضای تقویت شده شوند.
عملکرد پیوند
اعضای بتونی تقویت شده با ورقها یا صفحات FRP به دلیل مزایای بسیار خوبی که دارند ، به عنوان مثال مقاومت در برابر خوردگی و وزن سبک ، مورد توجه مهندسان و محققان برای کاربردهای ساختمانی قرار می گیرند. برای کاربردهای ورق EB FRP مدلهای استحکام پیوند زیادی وجود دارد اتصال کلید انتقال تنش بین مواد FRP و بستر بتونی است
شکل پذیری
شکل پذیری یک فاکتور ضروری برای ارزیابی توانایی اعضا در مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک قبل از خرابی نهایی است. روش ارزیابی شکل پذیری شامل محاسبه ضریب انعطاف پذیری است که می تواند با کمیت های مختلف فیزیکی نشان داده شود و مفهوم و روش محاسبه آن منحصر به فرد نیست. ضرایب شکل پذیری سنتی شامل ضریب شکل پذیری جابجایی ، ضریب شکل پذیری زاویه ای ، ضریب شکل پذیری انحنا و ضریب انعطاف پذیری انرژی است.
نتیجه گیری ها
اگرچه مواد FRP نمی توانند در مناطق وسیع جایگزین مواد سنتی فولاد و بتن شوند ، اما انتظار می رود که این مواد به مکمل های لازم برای مصالح ساختاری سنتی تبدیل شوند. استفاده از مواد FRP می تواند مشکلات مهندسی چالش برانگیز را به راحتی حل کند ، فرصت های جدید توسعه را در مهندسی عمران ارائه می دهد و منافع اقتصادی قابل توجهی به همراه دارد. اهداف این مطالعه افزایش درک محققان از روشهای مقاوم سازی سازه های پل و بهبود تکنیک های تقویت مهندسی عمران و ساخت و سازهای ساختمان بود.
نوشته های مرتبط
تأثیر آب بیش از حد در مخلوط بتن
بررسی انواع مواد افزودنی بتن و کاربرد آنها
