در سالهای اخیر کاربرد روش مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP  به جای غلاف فولادی بطور گسترده ای توسعه یافته است. مرسومترین شکل مقاوم سازی ساختمان با FRP ستونهای بتن مسلح با مصالح FRP شامل دورپیچ کردن بیرونی ستون با استفاده از ورقها یا نوارهای FRP است.

مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP با استفاده از غلاف فولادی یا FRP بر مبنای این حقیقت استوار است که محصورشدگی جانبی بتن، سبب افزایش قابل توجه مقاومت فشاری محوری، محوری ـ خمشی و شکل پذیری ستون می گردد. مطالعات بسیاری در مورد مقاومت فشاری و رفتار تنش ـ کرنش بتن محصور شده با FRP انجام شده است. این مطالعات بیانگرد آن هستند که رفتار بتن محصور شده با FRP با رفتار بتن محصور شده با فولاد متفاوت بوده و بنابراین توصیه های طراحی توسعه یافته برای ستونهای بتنی محصور شده با غلاف فولادی، علیرغم تشابه ظاهری، برای ستونهای بتنی محصور شده با FRP قابل کاربرد نیستند.

مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP : 

مشکلات اجرایی سازه های بتنی موجود و بهسازی آنها

حرکت استمراری علم در عرصه مهندسی سازه ـ زلزله موجب گردیده است تا نوسازی و بهسازی در سالهای در اخیر از روشهای نوین و مصالحی جدید بهره گیرد که در پیشینه طولانی ساخت و ساز سابقه نداشته است در میان این نوآوری ها FRP (مواد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه برخوردار می باشد تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان FRP را باید مصالح ساختمانی هزاره سوم نامید.

کامپوزیت FRP که ابتدا در صنایع هوا و فضا بکار برده شد با داشتن ویژگی های ممتاز چون نسبت بالای مقاومت به وزن، به وزن، دوام در برابر خوردگی، سرعت و سهولت در حمل و نصب، دریچه ای نو پیش روی مهندسین عمران گشوده است به گونه ای که امروز سازه های متعددی در سرتاسر دنیا با استفاده از این مواد تقویت شدند استفاده از مصالح کامپوزیت به طور قابل توجهی در صنعت ساختمان یک بازار تکان دهنده و با سرعت در حال توسعه میباشد. اولین تحقیقات انجام شده در این زمینه از اوایل دهه ۱۹۸۰ آغاز شده است، زلزله ۱۹۹۰ کالیفرنیا و ۱۹۹۵ کوبه ژاپن نیز از جمله عوامل مؤثرتری برای بررسی کاربرد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف FRP جهت تقویت و مقاوم سازی سازه های بتنی و بنایی در مناطق زلزله خیز گردید.

 

مقاله های مرتبط : تست بتن

 

کاربرد مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP : 

کاربرد کامپوزیت FRP در مقاوم سازی سازه های بتن مسلح امروزه نگهداری از سازه ها به دلیل هزینه ساخت و تعمیر بسیار حائز اهمیت می باشد با مطالعه رفتار سازه های بتنی مشخص می شود عوامل متعددی مانند: اشتباهات طراحی و محاسبه، عدم اجرای مناسب تغییر کاربری سازه ها، آسیب دیدگی ناشی از وارد شدن بارهای تصادفی، خوردگی بتن و فولاد و شرایط محیطی از دوام آنها می کاهد ضمناً تغییر آیین نامه های ساختمانی (باعث تغییر در بارگذاری و ضرایب اطمینان می شود) نیز سبب ارزیابی و بازنگری مجدد طرح و سازه می گردد تا در صورت لزوم بهسازی و تقویت شود.

سیستمهای الیاف مسلح شده پلیمری FRP برای تقویت سازه های بتنی پدیدار شده و به عنوان یک جانشین برای روش های سنتی از قبیل چسباندن صفحات فولادی، افزایش سطح مقطع با بتن ریزی مجدد و پیش تنیدگی خارجی می باشد.
با توجه به معایب این روشها مانند بازدهی کم و یا نیاز به امکانات و فن آوری خاص امروزه روش های مقاوم سازی با استفاده از کامپوزیت توسعه روز افزون دارد.

محدودیت مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP : 

محدودیت استفاده و کاربرد کامپوزیت در مهندسی ساختمان به قیمت بالای آنها برمی گردد البته هزینه و قیمت آنها به تدریج رو به کاهش می باشد به این ترتیب استفاده از آنها بیشتر و بیشتر خواهد شد. استفاده از FRP در زمینه مقاوم سازی ، هر چند که هزینه بالایی در بردارد، اما با توجه به هزینه اجرای کم و نیز سایر مزایای FRP، در کل به صرفه ترین و مؤثر ترین راه مقاوم سازی سازه های بتنی امروزه به شمار می رود.

در این حین، جهت استفاده صحیح و مناسب از این ماده و طراحی مقاوم سازی سازه های بتنی، آیین نامه ها، راهنماها و گزارشهایی در سراسر جهان منتشر گردید با توجه به شروع رشد و استفاده از مواد FRP ، در ایران تدوین راهنمایی برای طراحی مقاوم سازی به کمک این مواد، بسیار ضروری است. در این مجموعه به بررسی و معرفی بعضی از آیین نامه ها و راهنماهای معتبر در مورد ورقه های FRP تقویت کننده به صورت خارجی، برای آشنایی بیشتر آنها پرداخته شده است. بر این اساس تعدادی از راهنماهای طراحی با توجه به منابع در دسترس مورد بررسی قرار گرفته است.

 

مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP

مواد و مصالح مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP : 

مصالح همیشه نقش عمده ای در تکامل سازه های پلی ایفا کرده اند . پیشرفت در کیفیت در مصالح بتونی ، فولادی و الواری همچنان ادامه خواهد یافت. ولی بیشترین تغییرات متحول کننده در حوزه های پلاستیک با فیبر تقویت شده (FRP ها) ، فولاد با استحکام بالا و با کارایی زیاد ، بتون بالا (HPC) و مخلوطی از و مخلوطی از FRP و الوار خواهد بود.

نقش مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP : 

امروزه FRP ها  دوران نخستین خود را به عنوان مصالح ساخت پل می گذرانند. با این حال ، انجام آزمایش های بیشتر با ترکیبات گوناگون مصالح FRP به راه حلهای ابتکاری و با دوام برای مسایل ساده و پیچیده ی مربوط به ساخت پل منتهی خواهد شد. پروژه های پل FRP آزمایشی نشان داده اند که این ماده مشکلات ذاتی زیادی از نظر تغییر شکل، چکش خواری مصالح (یا کش پذیری )، وارفتگی بتون، واکنشگری با بتون و فولاد و عملکرد تحت تماس طولانی مدت با نور ماوراء بنفش و عوامل محیطی دیگر نظیر رطوبت، انجماد- حرارت، و جمله ی مواد شیمیایی از خارج دارند.

برای حل مشکلات مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP چه کارهایی باید انجام داد ؟ 

به منظور کمک به حل این مشکلات، استانداردهای مربوط به تست کردن این مواد و روش های طراحی برای متناسب کردن خواص مواد FRP  ابداع خواهند شد. یک تلاش تحقیقی جامع در سطح کشوری برای قابل اعتماد ساختن FRP  به انجام خواهد رسید، مصالح پلی با هزینه تعمیر و نگه داری پایین قادر به ارایه عملکرد بالا در طول مدت زمان (عمر مفید) سازهی پل می باشند.

همکاری و تشریک مساعی طراحان، مهندسان ساختمان و صاحبان پل ها FRP را تبدیل به یک گزینه ی عملی و قابل رقابت با مصالح مربوط به پل های رایج خواهد ساخت. دانشگاهها برنامه ی درسی خود را طوری گسترش خواهند داد که FRP و مواد کامپوزیت دیگر را در دوره های مربوط به مصالح و سازه در بر بگیرد تا به این طریق متخصصان آینده ی پل سازی را به قبول و استفاده ی کامل از FRP تشویق نماییم.

فولاد با استحکام و با کارایی بالا : 

بر خلاف FRP ، مواد و مصالح فولادی با استحکام بالا آسانتر توسط مهندسان پل سازی مورد قبول قرار خواهد گرفت . قبول اولیه به خاطر مواد فولادی جدید حاصل خواهد شد که کاهش بارهای مرده سازه را امکان پذیر می سازد. قبول این مواد در سطح گسترده تر به خاطر خواص پیشرفته مصالح خواهد بود. نتایج بدست آمده از بهبود این مصالح سختی و جوش پذیری فولاد های با استحکام بالا به تمام درجات فولاد افزایش خواهد یافت . مشخصات طراحی همچنان به روز خواهد شد تا با مسایل مربوط به عملکرد مصالح نظیر جوش کاری ، سختی و قابلیت ساخت و تغییر شکل متناسب گردد. مصالح فولادی با کارایی بالا امروزه برای ساخت پل در آینده استاندارد خواهند شد.

پیشرفت های به عمل آمده در ساخت و آزمایش انواع پل ،نظیر قاب های فضایی و سازه های کامپوزیت جدید ، به بهینه سازی هر چه بیشتر مصالح فولادی منتهی خواهد شد. FRP  مرکب با فولاد با استحکام بالا برای سازه های پلی آینده پتانسیل بالایی دارند.

میله های تقویت کننده با کارایی بالا در هزاره ی جدید معمول خواهند شد. میله های کامپوزیت با هسته ی فولادی و پوشش استیل و یا یک ماده ی غیر قابل خوردگی مورد استفاده یگسترده ای در سازه های بتونی پیدا خواهد کرد. همراه با استفاده از HPC در بدنه ی پل ها ، طول عمر متوسط این گونه سازه ها  ممکن است به دو برابر طول عمر سازه های مشابه برسد که قبل از این ساخته شده است. سیاست ها و خط مشی آینده مستلزم تجزیه تحلیل  هزینه در طول عمر پل می باشد که انگیزه ای برای استفاده ی بیشتر از مصالح جدید بدنه ی پل ها ایجاد خواهد کرد.

خواص کامپوزیت در مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP : 

بر طبق گزارش اداره فدرال بزرگراه های آمریکا هنگام بررسی پلها از نظر سازه ای به دلیل پوشش کم بتن ، طراحی ضیعف ، عدم مهارت کافی هنگام اجرا و سایر عوامل همانند شرایط آب و هوایی سبب ایجاد ترک در بتن و خوردگی آرماتور های فولادی شده است.

پس از سالها مطالعه بر روی خوردگی ، FRP به عنوان یک جایگزین خوب آرماتور های فولادی در بتن پیشنهاد شده اند.

سه نوع میلگرد ( AFRP) , ( CFRP ) , ( GFRP ) از انواع تجاری آن هستند که در صنعت ساختمان کاربرد دارند.

از این مواد به جای آرماتور های فولادی یا کابلهای پیش تنیده در سازه های بتنی پیش تنیده و یا غیر پیش تنیده استفاده می شود. مواد FRP موادی غیر فلزی و مقاوم در برابر خوردگی است که در کنار خواص مهم دیگری همانند مقاومت کششی زیاد آنها را برای استفاده بعنوان آرماتور مناسب می کند.

از آنجایی که FRP ها مصالحی ناهمسانگرد هستند نوع و مقدار فیبرورزین مورد استفاده ، سازگاری فیبر و کنترل کیفیت لازم هنگام ساخت آن نقش اصلی را در بهبود خواص مکانیکی آن دارد.

به طور کلی مزایای آن به صورت زیر دسته بندی می شود :

۱-مقاومت کششی بیشتر از فولاد

۲- یک چهارم وزن آرماتور فولادی

۳- عدم تاثیر در میدانهای مغناطیسی و فرکانس های رادیویی ، برای مثال تاثیر روط دستگاه های بیمارستانی

۴- عدم هدایت الکتریکی و حرارتی

لذا به دلیل مزایای بالا به عنوان یک جایگزین مناسب برای آرماتورهای فولادی در سازه های دریایی ، سازه پارکیمگ ها ، عرشه های پل ها، ساخت بزرگراه هایی که بطور زیادی تحت تاثیر عوامل محیطی هستند و در نهایت سازه هایی که در برابر خوردگی و میدانهای مغناطیسی حساسیت زیادی دارند پیشنهاد می کند.

فایل ورد مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP

فایل pdf مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP

 

مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با FRP