مقاوم سازی تیرهای فولادی با الیاف شیشه
مقاوم سازی تیرهای فولادی با الیاف شیشه GFRP
اکتبر 9, 2021
میلگردهای GFRP و FRP
مقاوم سازی تیرها با استفاده از میلگردهای GFRP و FRP
اکتبر 27, 2021

مقاوم سازی تیرهای T شکل با الیاف کامپوزیتی CFRP

مقاوم سازی تیرهای T شکل و سازه های بتنی تقریبا از دهه شصت میلادی آغاز شد. در طول این سال ها روش های متفاوتی برای مقاوم سازی استفاده می شد. اولین روش مورد استفاده دورگیری تیرها و ستون های بتنی با ورق های فولادی بود. اما معایب این روش ها بسیار زیاد بود.

استفاده از ورق های فولادی باعث وزن گرفتن سازه می شد و از طرفی اجرای آن هم دشوار بود. اما پس از بررسی معایب در دهه ۷۰ بود که برای مقاوم سازی این سازه ها استفاده از پلیمرهای الیاف مصنوعی یا FRP پیشنهاد شد. این روش مزایای بسیاری داشت و به همین دلیل روز به روز بیشتر مورد استقبال قرار گرفت.

FRP بانام ﮐﺎﻣﻞ Fiber Reinforced Polymer ﻧﻮﻋﯽ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﻪ آن ﭘﻠﯿﻤﺮ اﻟﯿﺎف ﻣﺼﻨﻮﻋﯽ ﻧﯿﺰ می‌گویند. استفاه از پلیمرهای الیاف مصنوعی کار بهسازی و مقاوم سازی را آسان تر می کردند و از طرفی وزن کمی هم داشتند و به همین دلیل محبوبیت بسیاری پیدا کردند. از طرفی FRP در خمش و برش و در ترمیم ساختمان های بنایی و باستانی کارایی بسیار خوبی داشت.

قیمت تمام شده استفاده از این مصالح هم بسیار پایین است. با اینکه قدمت استفاده از FRP در جهان بسیار زیاد است، اما در ایران هنوز هم این روش مقاوم سازی با FRP یک روش مدرن و حتی ناشناخته به حساب می‌آید. در ادامه به منظور شناساندن بیشتر این روش با خواص FRP آَشنا خواهیم شد.

خواص FRP

خواص FRP بسیار زیاد است و در مقابل معایب بسیار کمی دارد. برخی از مزایا و خواص این الیاف مصنوعی از قرار زیر است:

  • هزینه کم در اجرا
  • نارسانا بودن و مناسب برای استفاده در سازه های تحت امواج الکتریکی و الکترومغناطیسی
  • نرخ خمش و انعطاف پذیری بالا
  • نصب آسان
  • وزن کم
  • حمل و نقل آسان
  • کاربری ساده

مقاوم سازی تیرهای T شکل با الیاف کامپوزیتی CFRP

کاربرد الیاف کامپوزیتی CFRP

از الیاف کامپوزیتی CFRP در بسیاری از سازه ها و به خصوص ساختمان های مسکونی، بیمارستان ها، مراکز راداری، فروشگاه ها و بسیاری از مراکز شهری بیشترین کاربرد را دارد. از این الیاف همچنین برای بهسازی ساختمان های قدیمی یا بنایی هم استفاده می شود.

یکی از مهمترین موارد استفاده از این کامپوزیت ها در نوسازی بافت های فرسوده شهری است. به خصوص در تهران که بسیاری از ساختمان ها عمر بالای ۴۰ سال دارند، این الیاف طبیعی می توانند بیشترین کاربرد را داشته باشند. از طرفی این الیاف بار و سنگینی بسیار کمی روی ساختمان سوار می کنند و به همین دلیل در بازسازی ساختمان های قدیمی به خوبی می توانند عملکرد بسیار مناسبی داشته باشند.

ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺑﺮﺷﯽ و ﺧﻤﺸﯽ ﺗﻮﺳﻂ اﻟﯿﺎف

از مهمترین مدهای گسیختگی برای تیرهای تقویت نشده در ساختمان ها گسیختگی های برشی و خمشی است. از آنجایی که گسیختگی خمشی نرم و گسیختگی برشی ترد است، گسیختگی خمشی بر گسیختگی برشی ارجحیت دارد.

گسیختگی ترد در بسیاری از مواقع ممکن است در یک آن فاجعه به بار بیاورد، در صورتی که گسیختگی نرم می تواند هشدار دهنده باشد. با ورقه های خارجی FRP می توان به مقاوم سازی خمشی پرداخت و این کار باعث عدم شکل پذیری تیرها می شود.

ویژگی هایی مثل مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت بالا و همچنین وزن کم و انعطاف پذیری FRP ها باعث شده تا به شکل وسیعی در تقویت خمشی و برشی تیرها مورد استفاده قرار بگیرند. این الیاف به سادگی می توانند با سایر شکل ها و در گوشه ها فیت شوند و مقاوم سازی را به شکل بهتری انجام دهند.

مقاوم سازی تیرهای T شکل با CFRP

نمونه‌های آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ

آزمایشی به منظور بررسی رفتار تیرهای T شکل بتنی تقویت شده با الیاف CFRP انجام شد و نتایج آن از قرار زیر است. در این آزمایش تیرهایی در دو گروه مورد آزمایش قرار گرفتند. تیرهای گروه اول ضعف خمشی داشتند و تیرهای گروه دوم ضعف برشی داشتند. هر دو این تیرها با استفاده از الیاف CFRP مقاوم سازی شدند و نتایج زیر بدست آمد.

نتیجه‌گیری

شکل‌پذیری ﺗﯿﺮﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺧﻤﺸﯽ و ﺑﺮﺷﯽ ﺑﺮ روی آن‌ها اﻧﺠﺎم ﺷﺪ ﺑﻪ ﻣﻘﺪار اﻧﺪﮐﯽ ﮐﺎﻫﺶ ﯾﺎﻓﺖ ﮐﻪ اﯾﻦ ﻣﻘﺪار ﻗﺎﺑﻞ صرف‌نظر ﮐﺮدن اﺳﺖ. ﻫﺮﭼﻘﺪر ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻓﺸﺎری ﺑﺘﻦ ﺑﯿﺸﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺎرﺑﺮی ﺑﯿﺸﺘﺮ می شود.

ﺗﻐﯿﯿﺮ ﺷﮑﻞ ﺗﯿﺮ تقویت‌شده ﺧﻤﺸﯽ ﺗﻘﺮﯾﺒﺎً ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﺷﮑﻞ ﺗﯿﺮ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﻧﺸﺪه ﺧﻤﺸﯽ ﺑﻮده ﮐﻪ اﯾﻦ برخلاف اﻧﺘﻈﺎر است ﮐﻪ دﻟﯿﻞ آن ﺿﻌﻒ ﻣﻘﺎوﻣـﺖ ﺑﺘﻦ در ﺗﯿﺮ تقویت‌شده ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺗﯿﺮ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﻧﺸﺪه است.

در ﺗﯿﺮﻫﺎی تقویت‌شده ﺑﺮﺷﯽ ﺷﮑﺴﺖ به‌صورت ﺗﺮﮐﯽ ﮐﻪ از ﻧﻘﻄﻪ ﺑﺎرﮔﺬاری شروع‌شده و ﺗﺎ ﻧﺰدﯾﮑﯽ تکیه‌گاه ادامه‌دار است و در اﯾـﻦ شکست‌ها نزدیک‌ترین ﻗﺴﻤﺖ ورق CFRP ﺑﻪ تکیه‌گاه از ﺗﯿﺮ ﺟﺪا می‌شود ﮐﻪ می‌بایست در نزدیکی‌های تکیه‌گاه ﺗﻤﻬﯿﺪات ﺧﺎﺻﯽ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺖ.

سخن پایانی

این آزمایش و تجربیات مختلف نشان می دهد که امروزه استفاده از الیاف CFRP می تواند هزینه های بهسازی و مقاوم سازی تیرها را بسیار کاهش بدهد. از طرفی استفاده از این کامپوزیت ها باعث می شود تا عملیات نوسازی شهرهای بزرگ و قدیمی سریع تر از پیش انجام شود. به همین دلیل توجه به این الیاف در مقاوم سازی بسیار مهم است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *