مقاوم سازی تیرهای فولادی با الیاف شیشه GFRP

یکی از انواع معمول زوال سازه‌های فولادی و به خصوص تیرهای فولادی خوردگی است. عوامل دیگری مثل خستگی، افزایش بار و نگهداری نامناسب در بسیاری از مواقع باعث می‌شود تا اعضای اصلی سازه‌ها مثل تیرها آسیب ببیند. برای حل این مشکل بهترین کار و شاید مقرون به صرفه ترین روش مقاوم سازی ساختمان و سازه باشد، که به مراتب از ساخت دوباره سازه کم هزینه‌تر است.

بهترین روش برای مقاوم سازی تیرهای فولادی

برای مقاوم سازی تیرهای فولادی و به اصطلاح افزایش باربری سازه‌های فولادی روش‌های متفاوتی پیشنهاد می‌شود. یکی از این روش‌ها جوش دادن یا چسباندن ورق‌های فولادی بود که از گذشته کاربرد داشت. اما این روش معایب بسیاری دارد. مقاوم سازی با این روش نیازمند تجهیزات بالابر برای جایگذاری ورق‌های سنگین فولادی است و همچنین فرآیند جوشکاری در این روش بسیار پرهزینه و پیچیده است. همچنین برای کسب اطلاعات بیشتر میتوانید با شرکت مقاوم سازی بیکران سازان تماس بگیرید.

علاوه بر این مسائل جوشکاری باعث تولید تنش‌های پس ماند در مواد شده و در بار کلی ساختمان ایجاد خستگی خواهد کرد. به همین دلیل بهترین جایگزین برای ورق‌های فولادی استفاده از فیبرهای کامپوزیتی است. این فیبرهای کربنی خواص مکانیکی و خستگی بسیار بهتری نسبت به ورق‌های فولادی دارند.

میزان الاستیسیته و انعطاف کامپوزیت‌های CFRP و GFRP بسیار بالاتر از ورق‌های فولادی است و بابری آن‌ها به نسبت ورق‌های فولادی بسیار بیشتر است. با استفاده از این کامپوزیت‌ها و با توجه به ویژگی‌هایی که دارند می‌توان به افزایش ﺑﺎرﺑﺮی قابل‌توجهی ﺣﺘﻲ ﭘﻴﺶ از ﺗﺴﻠﻴﻢ ﻓﻮﻻد دست‌یافت، اﻣﺎ ﺑﺎ این حال شکل‌پذیری اﻳﻦ اﻟﻴﺎف ﺑﺴﻴﺎر ﻛﻢ اﺳﺖ.

چرا باید از الیاف شیشه یا GFRP ها در مقاوم سازی تیرهای فولادی استفاده کرد؟

ﻣﺸﻜﻞ دﻳﮕﺮ ﺑﻪ ﻫﻨﮕﺎم ﺗﻤﺎس ﻓﻮﻻد و CFRP در ﺣﻀﻮر ﻳﻚ اﻟﻜﺘﺮوﻟﻴﺖ ﺗﺸﻜﻴﻞ ﭘﻴﻞ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ و ﺧﻮردﮔﻲ ﻓﻮﻻد اﺳﺖ. در صورتی که الکترولیت موردنظر آب دریا باشد ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ CFRP ﻧﻴﺰ تأثیر ﭘﺬﻳﺮﻓﺘﻪ و ﺳﻄﺢ آن ﺗﺎول ﻣﻲزﻧﺪ.

این مسئله را می توان با استفاده از GFRP که لایه‌ای از فیبر شیشه مسلح شده است حل کرد. به ای صورت که این لایه شیشه‌ای بین فولاد و CFRP قرار می‌گیرد و از تماس مستقیم بین این دوماده جلوگیری می‌کند. این روش همچنین مقاومت شکست اتصال را بالا می‌برد. بدین صورت که بار از فولاد و لایه چسب و GFRP به کامپوزیت CFRP منتقل شده و در تنش برشی تغییر تدریجی به وجود می‌آورد.

الیاف شیشه یا GFRP چیست؟

الیافه شیشه از فیبرهای شیشه‌ای ساخته می‌شوند. این رشته‌ها تارهایی به ضخامت حدود 10 میکرون هستند. با توجه به مقاومت کششی و شیمیایی بالای این الیاف به طور گسترده‌ای در ساخت قطعات صنایع هوا فضا، خودرو، دریایی و ساختمانی، تجهیزات مبلمان و تجهیزات ورزشی استفاده می‌شوند. این الیاف از بهترین مصالح برای مقاوم سازی، تقویت و بهسازی انواع سازه‌های ساختمانی به حساب می‌آیند.

از این الیاف همچنین برای محافظت از اجزای مختلف در محیطهای خورنده و شیمیایی مثل ایزوله کردن لوله‌های فلزی و حفاظت شیمیایی در محیطهای خورنده استفاده می‌شود. نکته مهم درباره این الیاف قیمت تمام شده آنهاست. قیمت الیاف شیشه در مقایسه با انواع الیاف کربن و آرامید بسیار پایین بوده و همین امر سببب شده است در سال‌های اخیر فروش الیاف شیشه بیشتر شود.

مزایای استفاده از الیاف شیشه GFRP

قیمت الیاف شیشه مناسب تر از سایر الیاف است.
فروش این الیاف بسیار بالاست و دسترسی به آن‌ها بهتر است.
استحکام کششی این الیاف بسیار بالاست.
این الیاف نارسانا هستند و عایق الکتریکی بسیار خوبی به حساب می‌آیند.
مقاومت شیمیایی این الیاف بسیار بالاست و در محیطهای مستعد خوردگی باید اولین انتخاب باشند.
مقاومت حرارتی این الیاف بسیار مناسب است.

معایب الیاف شیشه GFRP

الیافه شیشه به نسبت الیاف کربن مدول کششی پایین‌تری دارند و به همین دلیل در مقاوم سازی تیرهای فولادی ساختمان‌ها بیشتر از FRP استفاده می‌شود.
وزن الیاف شیشه به نسبت الیاف کربن و کولار بالاتر است.
این الیاف نسبت به سایش در حمل و نقل بسیار حساسند.
مقاومت الیاف شیشه در برابر خستگی پایین‌تر است.
الیاف شیشه شکننده و ترد هستند.
سختی الیاف شیشه زیاد است و همین موضوع باعث سایش قالب‌ها و کند شدن ابزار برش می‌شود.

کاربرد الیافت شیشه و FRP در ستون و مقاوم سازی سازه‌های بتنی

الیاف شیشه در انواع مختلفی تولید می‌شوند و هر کدام از این انواع کاربردهای متفاوتی دارد. به طور کلی این الیاف در بافت‌های یک جهته، دو جهته حصیری و چند جهته در وزن‌ها و مقاومت‌های مختلف تولید می‌شوند.

این الیاف با بسیاری از سیستم‌های رزینی مثل پلی استرها اشباع می‌شوند و با وینیل استر، رزین‌های فنولیک و رزین اپوکسی سازگاری دارد. همین امر باعث شده تا این الیاف بتوانند ترکیب کامپوزیتی بسیار قابل قبولی ایجاد کنند.

انواع الیاف شیشه GFRP برحسب ترکیب مواد به کار رفته در تهیه آن‌ها، به انواع گوناگون تقسیم بندی می‌شوند که در زیر به معرفی این موارد و قیمت آن‌ها خواهیم پرداخت.

انواع الیاف شیشه

الیاف شیشه E-glass

ای گلس‌ها از انواع بسیار متداول الیاف شیشه‌ای موجود در بازارند و می‌توان گفت 80 تا 90 درصد تولید GFRP از همین نوع است. در ساخت این مواد کمترین میزان مواد قلیایی به کار می‌رود. کاربرد گسترده این مواد در مقاوم سازی ساختمان است، اما در صنعت برق هم به عنوان مقاومت الکتریکی به کار می‌روند. از نظر قیمت هم این دسته از الیاف شیشه بسیار ارزان و مقرون به صرفه‌تر هستند.

الیاف شیشه C-Glass

در ساخت این نوع از الیاف شیشه آهک سوددار به همراه بور و سیلیکات استفاده می‌شود. به همین دلیل از این الیاف می‌توان در محیطهایی که مواد شیمیایی خورنده وجود دارد بیشترین استفاده را داشت. الیاف شیشه C-Glass برای مسلح کردن بتن هم به کار می‌روند. مقاومت این الیاف در برابر خوردگی اسیدی بسیار بالاست و به طور عمده در ایجاد پوشش سطحی خطوط لوله‌ها و پوشش سطحی مخازن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

الیاف شیشه A-Glass

درصد مواد قلیایی در این نوع از لیاف GFRP بسیار زیاد است و به همین دلیل دیگر تولید نمی‌شوند. از این الیاف هم در صنعت مقاوم سازی تیرهای فولادی و بنتی ساختمان استفاده می‌شد.

الیاف شیشه S-Glass

مقاومت و مدول الاستیسیته این الیاف بسیار بالاست. به همین دلیل از این الیاف در صنایع هوافضا و تحقیقات فضایی و هوایی برای پوشش موشک‌ها و قطعات هواپیمایی استفاده می‌شود. عملکرد حرارتی این الیاف هم کاملا مناسب است، اما گران قیمت‌ترین نوع GFRP هستند.