مقاوم‌سازی سازه با FRP

- موضوع
کامپوزیت FRP محصولی است برای تقویت سازه‌ها که با چسباندن لایه‌ای از منسوج الیاف کربن، شیشه یا آرامید به وسیله رزین اپوکسی به روی سطح عضوی از سازه انجام می‌گیرد. این لایه بصورت عضو تقویتی مضاعف عمل می‌کند.
این فرایند بر پایه قراردادن (منسوج الیاف توام با ملاط چسبنده رزین) با مقاومت کششی بسیار بالا که براساس محاسبات فنی به قسمت تحت کشش عضو موردنظر سازه چسبانده می‌شود استوار است. با این کار، عملکرد و کارایی عضو و در نتیجه مقاومت سازه افزایش می‌یابد.

2- ماهیت و ترکیب
کامپوزیت FRP متشکل از الیاف بسیار مقاوم در یک ماتریس پلیمری می‌باشد. الیاف در کامپوزیت، عضو اصلی باربر هستند و مقاومت و سختی زیادی در کشش دارند. ماتریس پلیمری، الیاف را در محل و آرایش مطلوب نگهداشته و بعنوان یک محیط منتقل کننده بار بین الیاف عمل می‌کند، بعلاوه آنها را از صدمات محیطی در اثر بالا رفتن دما و یا رطوبت حفظ می‌کند.
استفاده روزافزون از کامپوزیت FRP در صنعت نشان دهنده برتری محسوس این مصالح نسبت به فلزات می‌باشد. کامپوزیت‌های FRP مورد استفاده برای تقویت سازه‌ها متشکل از ماتریس پلیمری گرماسخت از قبیل رزین اپوکسی و الیاف معدنی (شیشه و کربن) و الیاف آلی (آرامید) می‌باشد. سیستم FRP به عنوان ترکیب الیاف و رزین برای لایه کامپوزیت، رزین‌های مرتبط برای چسباندن به سطح بتن تعریف می‌شود.
سیستم‌های الیاف مسلح شده پلیمری (FRP) برای تقویت سازه‌های بتنی پدیدار شده و به عنوان یک جانشین برای روش‌های تقویت سنتی از قبیل چسباندن صفحات فولادی، افزایش سطح مقطع با بتن‌ریزی مجدد و پیش‌تنیدگی خارجی می‌باشد.
خصوصیات مکانیکی این composite با خصوصیات بهترین فولاد رقابت می‌کند بدون اینکه مشکلات فولاد مثل سنگینی، سختی در شکل‌گیری و زنگ‌زندگی و پوسیدگی را داشته‌باشد.

از جمله مزایای استفاده از composite روی تکیه‌گاه عبارت است از:
- شکل عضو موردنظر را کاملاً بخود می‌گیرد.
- جلوگیری از به وجود آمدن سطوح چسب جداگانه بین رزین و composite.
- شکل گرفتن تنگاتنگ و کامل composite با بتن باعث یکنواختی ضخامت چسب می‌شود، و در نتیجه تمرکز تنش برشی را، که می‌تواند در نواحی که رزین نازک است موجب از بین‌رفتگی چسبندگی شود، محدود می‌نماید.

سادگی نصب و عدم نیاز به قراردادن صفحات سنگین و نیز عدم بکارگیری فشار هنگام سفت شدن چسب، FRP را در بهسازی و مقاوم‌سازی سازه‌ها مقرون به صرفه می‌نماید.

کامپوزیت‌های مورد استفاده برای تقویت سازه‌های بتنی عموماً به اشکال زیر می‌باشد:
Externally bonded reinforced (EBR)
- سیستم wet – lay up (چسباندن مرطوب) : Prep erg (پیش آغشته) ، Dry filber
- سیستم Pre-cured (پیش‌ساخته)
- سیستم Pre – stressed (پیش‌تنیده)

FRP reabars (میلگردهای FRP)
- سیستم (NSM) Near Surface Mounted
- سیستم Re –pointing (برای تقویت سازه‌های بنایی)

FRP Cables (کابل‌های FRP)

3- کاربردها
امروزه نگهداری از سازه‌ها بدلیل هزینه ساخت و تعمیر بسیار حایز اهمیت می‌باشد. با مطالعه رفتار سازه‌های بتنی مشخص می‌شود عوامل متعددی مانند :
اشتباهات طراحی و محاسبه، عدم اجرای مناسب، تغییر کاربری سازه‌ها، آسیب‌دیدگی ناشی از وارد شدن بارهای تصادفی، خوردگی بتن و فولاد و شرایط محیطی از دوام آنها می‌کاهد ضمناً تغییر آئین‌نامه‌های ساختمانی (باعث تغییر در بارگذاری و ضرایب اطمینان می‌شود) نیز سبب ارزیابی و بازنگری مجدد طرح و سازه می‌گردد تا در صورت لزوم بهسازی و تقویت شود.
FRP اساساً برای سازه‌های بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد، ولی برای مصالح دیگری مانند فولاد، سنگ، چوب، مصالح بنایی نیز قابل استفاده است. بطور کلی تقویت توسط FRP برای همه سازه‌ها قابل کاربرد است.

4- نصب
همانند تمام عملیات تقویت توسط چسب، لازم است نسبت به آماده‌سازی سطوحی که باید توسط FRP پوشانده شود اقدام گردد. این کار را می‌توان با Sand blasting و یا هر طریق مناسب دیگر انجام داد، سپس یک لایه رزین بطور یکنواخت روی ناحیه‌ای که باید تقویت شود پخش می‌شود، منسوج الیاف به اندازه مورد نیاز بریده شده و بصورت سردو بدون اعمال فشار روی لایه رزین قرار داده می‌شود، پس از آن یک لایه رزین دیگر روی لایه منسوج الیاف پخش گردیده و بعد از آن در صورت لزوم یک لایه عامل اعمال می‌شود.

5- اصول محاسبات
- قواید محاسباتی توسط ACI 440 تدوین شده و در مشخصات FRP مورد استفاده منظور گردیده‌است. این قواید مورد بررسی و تایید مقامات علمی رسمی آمریکا از جمله ASTM، UBC، NIST و در اروپا FIB و در آسیا JSCE و در کانادا ISIS قرارگرفته است.
- این قواید با قواید آئین‌نامه بتن آمریکا (ACI) منطبق می‌باشد و با آئین‌نامه‌های سایر کشورها نیز قابل انطباق می‌باشد.

6- سوابق اجرایی
باتوجه به صدها کار تقویتی که توسط شرکت‌های معتبر در سرتاسر دنیا از طریق اعمال کامپوزیت FRP انجام شده‌است، صحت این روش نمایان و خصوصیات ویژه آن مشخص گردیده است. این روش راه‌حل قابل اطمینان و پایداری را برای حل مسائل مربوط به تقویت سازه‌ها میسر می‌کند، که کارایی بهینه، حداقل فضا، سادگی کاربرد و انعطاف‌پذیری امکان اعمال در موارد متعددی را به وجود می‌آورد.
· بالا بودن مقاومت در مقابل نیروهای خمشی و برشی
· سبکی و بالا بودن نسبت مقاومت به وزن
· مدول الاستیسیته بالا با توزیع تنش بهینه در تغییر شکل یکسان
· ظرفتی جذب ارتعاشات
· بالا بودن دوام و پایداری
· انعطاف پذیری کاربرد برای سطوح در شکلهای مختلف
· مقاومت بالا در برابر خستگی و تغییرات دوره ای درجه حرارت
· مقاوم در مقابل خوردگی و عوامل شیمیایی مانند اسیدها و بازها
· سازگاری با انواع سیستم های ایمنی درمقابل حریق
· شفافیت درمقابل اشعه ماوراء بنفش
· مقاوم در برابر رطوربت
· مقاوم در برابر ضربه
· عایق بودن در محیط های مغناطیسی و الکتریکی
.mahdihashemi.blogfa.com