FRP
مقاوم سازی با FRP طی سالیان اخیر در مقایسه با انواع روش های مقاوم سازی مرسوم در بین طراحان حرفه ای محبوبیت چشمگیری پیدا کرده است. در دهه ی ۱۹۸۰ اولین کاربرد FRP در صنعت مهندسی عمران و به عنوان جایگزینی قابل قبول برای ژاکت های فولادی، پس از استفاده ی موفقیت آمیز جهت مقاوم سازی و بهسازی از جمله مصالحی که در جهت مقاوم سازی استفاده میشود ورقهای FRP میباشد. این ورقهها با ضخامت چند میلی متر از جنس FRP بوده با چسبهای مستحکم و مناسب به سطح بتن چسبانده میشوند برای پوشش سطح بتن در محیط های خورنده و نیز ایزوله کردن آنها و همچنین جهت تعمیر و تقویت سازههای آسیب دیده ناشی از زلزله و یا ناشی از خوردگی آبهای یون دار نیز استفاده میشود.
امروزه بسیاری از سازههای بتن مسلح موجود بنا به دلایلی از قبیل تغییرات کاربری، تغییرات الزامات آییننامهای نسبت به گذشته، افزایش بارهای وارد بر سازه، عدم طراحی درست، بی دقتی در اجرا و … دچار مشکل در ظرفیت باربری و بهرهبرداری میشوند. از آنجا که هزینه تخریب و ساخت ساختمان جدید بسیار سنگین و غیراقتصادی است، بحث بهسازی و تقویت سازههای موجود به شدت رونق یافته است. از روشهای مقاوم سازی ساختمان بتنی میتوان به ژاکت فولادی و بتنی، استفاده از کامپوزیتهای FRP جهت افزایش ظرفیت باربری عضو و اضافه کردن المانهای مقاوم لرزهای مانند بادبند و میراگر اشاره کرد.
در ادامه FRP جهت بهسازی لرزه ای در ستون های پل بتن مصلح در مقیاس واقعی ، یک ساختمان تحقیقاتی بنایی پنج طبقه و یک ستون به قطر شش فوت به صورت آزمایشی مورد استفاده قرار گرفت. آزمایش ها ، طراحی و نصب سیستمهای مقاوم سازی با FRP در طی سی سال نشان داده است که در صورت استفاده صحیح، کامپوزیت FRP می تواند به عنوان یک راهکار بهسازی و مقاوم سازی موثر در نظر گرفته شود.الیاف FRP نقش اصلی در مقاومت و مشخصات مکانیکی مادهی مرکب دارد و وظیفه ی رزین به هم متصل کردن الیاف FRP و محافظت از آنها در برابر عوامل محیطی است.کامپوزیت های FRP برحسب نوع الیاف FRP معمول مورد استفاده(کربن، شیشه و آرامید)، به سه دسته CFRP و GFRP و AFRP تقسیم میشوند. برای بهسازی لرزه ای با الیاف FRP ضوابط موجود در نشریه ۳۶۰ که در نظر گرفته شده بخسازی انجام میگیرد.
جمع بندی
مقاوم سازی ساختمان ها با استفاده از FRP ها به علت وزن سبک و کاربرد آسان و همچنین مقاومت و سختی مناسب، بسیار مورد توجه و استفاده مهندسان قرار گرفته و پروژههای متعددی در دنیا و کشورمان انجام گرفته است. تیرها در جریان انتقال نیروهای ثقلی و جانبی دیافراگم به ستون نقش دارند، از اینرو جزئی از سیستم سازه میباشند. شکست ترد در این اعضا منجر به خسارات گستردهای در سازه میشود که باید از آن جلوگیری کرد. متأسفانه اغلب در سازههای موجود به علت عدم پیشبینی صحیح نیروهای وارد بر سازه از جمله نیروهای ناشی از زلزله، مشکل کمبود مقاومت در تیرها مشاهده میشود.
سوالات متداول
انواع تیرهای بتنی که میتوان با FRP مقاوم سازی کرد عبارتند از:
- تیر بتنی مسلح
- تیر بتنی پیش تنیده
- تیرهای بتنی پیش ساخته
- افزایش مقاومت خمشی تیر
- افزایش مقاومت برشی تیر
- افزایش شکل پذیری تیر
- افزایش مقاومت در برابر خوردگی
- افزایش دوام و عمر
- کنترل عرض ترک
- ضخامت کم ورقه های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
- سهولت در اجرا
- هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر
- ترمیم ناشی از خوردگی
FRP ها به علت وزن سبک و کاربرد آسان و همچنین مقاومت و سختی مناسب جهت مقاوم سازی عناصر بتنی مورد استفاده قرار میگیرند.
به علت مقاومت برشی کم بتن، از خاموت برای تأمین مقاومت برشی کافی در تیرها استفاده میشود. چنانچه تیری فاقد مقاومت برشی کافی باشد، ترکهای برشی در محل برش بیشینه، برای تکیهگاه، بهصورت مایل با زاویه حدوداً 45 درجه تشکیل میشوند. برای تقویت برشی تیرها معمولاً الیاف پلیمری FRP را بهصورت مایل یا قائم (عمود بر راستای ترکهای برشی) به طرفین تیر میچسبانند. هرچه زاویه بین الیاف با راستای عمود بر ترکهای برشی کمتر باشد اثر آنها در افزایش مقاومت برشی تیر بیشتر است. نوارهای FRP که برای تقویت برشی تیر به کار میروند میتوانند به صورت U شکل باشند و یا کاملاً پیرامون تیر را بپوشاند.