زوال سازه‌های ﻓﻮﻻدی علت‌های ﮔﻮﻧﺎﮔﻮﻧﻲ می‌تواند داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ اﻣﺎ ﻳﻜﻲ از ﻓﺎﻛﺘﻮرﻫﺎی ﻣﺤﺘﻤﻞ ﺧﻮردﮔﻲ می‌باشد . اﻓﺰون برخوردگی، ﻣﺴﺎﺋﻞ دﻳﮕﺮ ﻧﻈﻴﺮ ﺧﺴﺘﮕﻲ، اﻓﺰاﻳﺶ ﺑﺎر بهره‌برداری و ﻋﺪم ﻧﮕﻬﺪاری ﻣﻨﺎﺳﺐ، در ﺑﺴﻴﺎری از حالت‌ها ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ اﻋﻀﺎی اﺻﻠﻲ ﺳﺎزه را دﭼﺎر آﺳﻴﺐ ﻛﻨﻨﺪ ﻛﻪ در ﭼﻨﻴﻦ ﺣﺎﻻﺗﻲ مقاوم‌سازی ﺑﺴﻴﺎر اقتصادی‌تر از ﺳﺎﺧﺖ ﻣﺠﺪد ﻛﻞ ﺳﺎزه می‌باشد.
ﻳﻚ روش ﺑﺮای اﻓﺰاﻳﺶ ﺑﺎرﺑﺮی سازه‌های ﻓﻮﻻدی ﺟﻮش دادن ﻳﺎ ﭼﺴﺒﺎﻧﺪن ورق‌های ﻓﻮﻻدی می‌باشد. اﻳﻦ روش ﻣﺸﻜﻼت ﺑﺴﻴﺎری را ﺑﻪ ﻫﻤﺮاه دارد، ﻧﻈﻴﺮ ﻧﻴﺎز ﺑﻪ ﺗﺠﻬﻴﺰات ﺑﺎﻻﺑﺮ ﺑﺮای ﺟﺎﻳﮕﺬاری ورق‌های ﺳﻨﮕﻴﻦ ﻓﻮﻻدی و ﭘﻴﭽﻴﺪﮔﻲ ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﺟﻮﺷﻜﺎری و ﭼﺴﺒﺎﻧﺪن. از اﻳﻦ ﮔﺬﺷﺘﻪ ﺟﻮﺷﻜﺎری می‌تواند ﺑﺎﻋﺚ ﺗﻮﻟﻴﺪ تنش‌های ﭘﺲﻣﺎﻧﺪ در ﻣﻮاد و ﺑﺮوز ﻣﺴﺎﺋﻞ ﺧﺴﺘﮕﻲ ﺷﻮد. ﺧﻮاص ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ و ﺧﺴﺘﮕﻲ ﻣﻤﺘﺎز ﭘﻠﻴﻤﺮ ﻓﻴﺒﺮ ﻣﺴﻠﺢ شده‌ای ﻛﺮﺑﻦ آن را ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻦ ﺑﺴﻴﺎر ﻣﻨﺎﺳﺒﻲ ﺑﺮای مقاوم‌سازی و ﺑﻬﺴﺎزی شاه‌تیر ﻓﻮﻻدی پل‌ها ﻧﻤﻮده اﺳﺖ. کامپوزیت‌های CFRP ﺑﺎ ﻣﺪول ﺑﺎﻻ ﻣﺪول اﻻﺳﺘﻴﺴﻴﺘﻪای ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ ﻓﻮﻻد دارﻧﺪ ﻛﻪ ﺑﺎﻋﺚ می‌شود اﻓﺰاﻳﺶ ﺑﺎرﺑﺮی قابل‌توجه، ﭘﺲ از ﺗﺴﻠﻴﻢ ﻓﻮﻻد رخ دﻫﺪ. ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از کامپوزیت‌های CFRP ﺑﺎ ﻣﺪول ﺑﺴﻴﺎر ﺑﺎﻻ ﻛﻪ ﻣﺪول اﻻﺳﺘﻴﺴﻴﺘﻪای ﺑﺴﻴﺎر ﺑﻴﺸﺘﺮ از ﻓﻮﻻد دارﻧﺪ، می‌توان ﺑﻪ اﻓﺰاﻳﺶ ﺑﺎرﺑﺮی قابل‌توجهی ﺣﺘﻲ ﭘﻴﺶ از ﺗﺴﻠﻴﻢ ﻓﻮﻻد دست‌یافت اﻣﺎ ﺑﺎﻳﺪ خاطرنشان ﻛﺮد ﻛﻪ شکل‌پذیری اﻳﻦ اﻟﻴﺎف ﺑﺴﻴﺎر ﻛﻢ اﺳﺖ. ﻣﺸﻜﻞ دﻳﮕﺮ ﺑﻪ ﻫﻨﮕﺎم ﺗﻤﺎس ﻓﻮﻻد و CFRP در ﺣﻀﻮر ﻳﻚ اﻟﻜﺘﺮوﻟﻴﺖ ﺗﺸﻜﻴﻞ ﭘﻴﻞ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ و ﺧﻮردﮔﻲ ﻓﻮﻻد اﺳﺖ. اﮔﺮ اﻳﻦ اﻟﻜﺘﺮوﻟﻴﺖ آب درﻳﺎ ﺑﺎﺷﺪ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ CFRP ﻧﻴﺰ تأثیر ﭘﺬﻳﺮﻓﺘﻪ و ﺳﻄﺢ آن ﺗﺎول ﻣﻲزﻧﺪ. ﺑﺮای ﻏﻠﺒﻪ ﺑﺮ اﻳﻦ ﻣﺸﻜﻞ می‌توان یک‌لایه از ﭘﻠﻴﻤﺮ ﻓﻴﺒﺮ ﺷﻴﺸﻪ ﻣﺴﻠﺢ ﺷﺪه )GFRP( ﺑﻴﻦ ﻓﻮﻻد و CFRP قرارداد ﺗﺎ از ﺗﻤﺎس ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ اﻳﻦ دو ﻣﺎده ﺟﻠﻮﮔﻴﺮی ﺷﻮد. ﻣﺰﻳﺖ دﻳﮕﺮ این کار ﺑﺎﻻﺗﺮ رﻓﺘﻦ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺷﻜﺴﺖ اﺗﺼﺎل می‌باشد. ﻋﻠﺖ اﻳﻦ اﻣﺮ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺗﺪرﻳﺠﻲ در ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ اﺳﺖ، هنگامی‌که ﺑﺎر از ﻓﻮﻻد و از ﻃﺮﻳﻖ لایه‌ی ﭼﺴﺐ و GFRP ﺑﻪ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ CFRP ﻣﻨﺘﻘﻞ می‌شود. ﻓﻮﺗﻴﻮ و ﻫﻤﻜﺎراﻧﺶ اثربخشی اﻧﺘﻘﺎل ﺗﻨﺶ به‌وسیله‌ی اﺿﺎﻓﻪ ﻛﺮدن یک‌لایه GFRP ﺑﻴﻦ دو ﻣﺎده ﺑﺎ ﺳﺨﺘﻲ ﺑﺎﻻ ﻛﻪ ﺗﻮﺳﻂ ﻳﻚ ﭘﻠﻴﻤﺮ ﺑﺎ ﺳﺨﺘﻲ ﻛﻤﺘﺮ ﺑﻪ ﻳﻜﺪﻳﮕﺮ ﭼﺴﺒﺎﻧﺪه شده‌اند، را اﺛﺒﺎت ﻛﺮدهاﻧﺪ. در اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ آزﻣﺎﻳﺶ انجام‌شده به‌وسیله‌ی ﻓﻮﺗﻴﻮ و ﻫﻤﻜﺎراﻧﺶ ﺗﻮﺳﻂ نرم‌افزار اﺟﺰای ﻣﺤﺪود ANSYS مدل‌سازی ﺷﺪه و ﻧﺘﺎﻳﺞ آزﻣﺎﻳﺶ و مدل‌سازی باهم ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ شده‌اند.
آزﻣﺎﻳﺶ
ﺟﻬﺖ آزﻣﺎﻳﺶ ﭼﻬﺎر ﺗﻴﺮ مقاوم‌سازی شده‌اند، دو ﺗﻴﺮ ﺑﺎ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻬﺴﺎزی U ﺷﻜﻞ ﻛﻪ ﻣﻮاد FRP ﺗﺎ ﺗﺎر ﺧﻨﺜﻲ ﺗﻴﺮ بالاآمده اﺳﺖ و در دو ﺗﻴﺮ دﻳﮕﺮ ﻣﻮاد FRP ﺗﻨﻬﺎ ﺑﻪ ﺑﺎل ﻛﺸﺸﻲ ﺗﻴﺮ ﭼﺴﺒﺎﻧﺪه شده‌اند. در ﺗﻤﺎﻣﻲ ﺗﻴﺮﻫﺎ از ﺗﻌﺪاد لایه‌های CFRP و GFRP ﻳﻜﺴﺎن استفاده‌شده اﺳﺖ، اﻣﺎ در ﻫﺮ ﻳﻚ از شکل‌های ﻫﻨﺪﺳﻲ ﺗﻨﻬﺎ از CFRP ﺑﺎ ﻣﺪول ﺑﺎﻻ )HM-CFRP( و ﻳﺎ CFRP ﺑﺎ ﻣﺪول ﺧﻴﻠﻲ ﺑﺎﻻ )UHM-CFRP( استفاده‌شده اﺳﺖ. ﺑﺮای اﻳﺠﺎد آﺳﻴﺐ در ﺗﻴﺮ ﻓﻮﻻدی ﺑﺎل ﻛﺸﺸﻲ آن ﺑﻪ ﻧﺼﻒ ﺿﺨﺎﻣﺖ واﻗﻌﻲ آن ﺗﺮاش داده‌شده اﺳﺖ. ﻫﺪف ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺗﺄﺛﻴﺮ دو ﻧﻮع CFRP ﺑﺎ ﻣﺪول ﺑﺎﻻ و ﻣﺪول ﺧﻴﻠﻲ ﺑﺎﻻ و دو ﻧﻮع ﻫﻨﺪﺳﻪ ﻣﻤﻜﻦ ﺑﺮای ﺑﻬﺴﺎزی می‌باشد. ﺑﺪﻳﻦ ﻣﻨﻈﻮر، ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ U ﺷﻜﻞ ﺑﺎ CFRP ﺑﺎ ﻣﺪول ﺧﻴﻠﻲ ﺑﺎﻻ )UHM-CFRP( ؛ )ﺗﻴﺮ1( ؛ ﺑﺎ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ U ﺷﻜﻞ ﺑﺎ CFRP ﻣﺪول ﺑﺎﻻ )HM-CFRP( ؛ )ﺗﻴﺮ(2 ؛ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺷﺪ. اﻓﺰون ﺑﺮ آن، ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ ﺑﺎ ورقه‌ی ﺗﺨﺖ )CFRP -UHM( ؛)ﺗﻴﺮ3(؛ ﺑﺎ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ ﺑﺎ ورقه‌ی ﺗﺨﺖ) HM-CFRP(؛ )ﺗﻴﺮ4 (؛ ﻧﻴﺰ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺷﺪ. ﺗﺎﺛﻴﺮﺷﻜﻞ ﻫﺎی ﻫﻨﺪﺳﻲ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﺎ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ کامپوزیت‌های U ﺷﻜﻞ )UHM-CFRP (؛ )ﺗﻴﺮ1( ؛ ﺑﺎ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖUHM-CFRP ﺑﺎ ورقه‌ی ﺗﺨﺖ؛ ؛ و ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ Uﺷﻜﻞ HM-CFRP ؛ ( ﺗﻴﺮ2 ؛ ﺑﺎ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ HM-CFRP ﺑﺎ ورقه‌ی ﺗﺨﺖ ؛ ؛ ﻧﻴﺰ ﺑﺮرﺳﻲ ﮔﺮدﻳﺪ. ﺷﻜﻞ 1-3 اﻟﻒ و ب ﻧﻤﺎی ﺷﻤﺎﺗﻴﻚ ﺗﻴﺮﻫﺎ و نحوه‌ی روی‌هم ﮔﺬاری مؤلفه‌های FRP را بر روی ﺗﻴﺮ ﻓﻮﻻدی ﻧﺸﺎن می‌دهد. ﺷﻜﻞ 2 ﻧﻤﻮداری از ﭼﻴﻨﺶ آزﻣﺎﻳﺶ را ﻧﺸﺎن می‌دهد. در ﺟﺪول 1 ﻣﺸﺨﺼﺎت ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻣﻮاد ﺑﻜﺎر ﺑﺮده ﺷﺪه در ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻬﺴﺎزی ﻧﺸﺎن داده‌شده اﺳﺖ. ﻣﺪول اﻻﺳﺘﻴﺴﻴﺘﻪی ﻓﻮﻻد GPa 205 و ﺿﺮﻳﺐ ﭘﻮآﺳﻮن آن 0.3 ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ.
مدل‌سازی ﻋﺪدی
در مدل‌سازی ﺗﻴﺮ ﻓﻮﻻدی از اﻟﻤﺎن ﺳﺎزهای Solid 45 و ﺑﺮای مدل‌سازی ورقه‌های FRP از اﻟﻤﺎن ﺳﺎزهای Solid 46 استفاده‌شده اﺳﺖ. اﻟﻤﺎن ﺳﺎزهای Solid 45 ﺑﺮای مدل‌سازی سه‌بعدی سازه‌های ﺟﺎﻣﺪ ﺑﻜﺎر می‌رود. اﻳﻦ اﻟﻤﺎن به‌وسیله‌ی ﻫﺸﺖ ﮔﺮه ﺗﻌﺮﻳﻒ می‌شود، ﻛﻪ ﻫﺮ ﮔﺮه دارای ﺳﻪ درﺟﻪ آزادی می‌باشد: ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ در جهت‌های ﮔﺮهای x,y,z . اﻳﻦ اﻟﻤﺎن دارای ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ مدل‌سازی ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ ﭘﻼﺳﺘﻴﻚ، ﺧﺰش، ﺗﻮرم و ﺑﺮآﻣﺪﮔﻲ، سخت‌شوندگی ﺗﻨﺸﻲ، ﺧﻴﺰﻫﺎی زﻳﺎد، و کرنش‌های زﻳﺎد را دارد. اﻟﻤﺎن ﺳﺎزهای Solid 46 نسخه‌ی لایه‌ای اﻟﻤﺎن ﺳﺎزهای Solid 45 می‌باشد، ﺑﺎ اﻳﻦ وﻳﮋﮔﻲ ﻛﻪ دارای ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ مدل‌سازی ﻣﻮاد ناهمسانگرد ﻧﻴﺰ می‌باشد. اﻳﻦ اﻟﻤﺎن ﺑﺮای مدل‌سازی پوسته‌های ﺿﺨﻴﻢ لایه‌ای و ﻳﺎ ﺟﺎﻣﺪات لایه‌ای، طراحی‌شده اﺳﺖ و ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ مدل‌سازی 250 ﻻﻳﻪ را دارد . ﺷﻜﻞ 3 و 4 ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ هندسه‌ی اﻟﻤﺎن Solid 45 و Solid 46 را ﻧﺸﺎن می‌دهند. ﻫﺮ اﻟﻤﺎن ﺷﺒﻜﻪ دارای ﺑﻌﺪ 5 میلی‌متر در راﺳﺘﺎی ﻋﺮﺿﻲ و 50 میلی‌متر در راﺳﺘﺎی ﻃﻮﻟﻲ ﺗﻴﺮ می‌باشد و ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻫﺮ اﻟﻤﺎن به‌اندازه‌ی ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻫﺮ ﻻﻳﻪ از ﻣﻮاد (ﻓﻮﻻد ﻳﺎ FRP )می‌باشد. ﺑﺪﻳﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ شبکه‌ی ﺗﻴﺮ ﻓﻮﻻدی دارای 2584 اﻟﻤﺎن، شبکه‌ی CFRP دارای 768 اﻟﻤﺎن و شبکه‌ی GFRP دارای 1152 اﻟﻤﺎن در ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﺨﺖ و 1984 اﻟﻤﺎن در ﺳﻴﺴﺘﻢ U ﺷﻜﻞ می‌باشد. ﺷﻜﻞ 5 شبکه‌بندی ﺗﻴﺮ تقویت‌شده ﺑﺎ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﺨﺖ را ﻧﺸﺎن می‌دهد.
ﺑﺮای پیش‌بینی ﺷﻜﺴﺖ در نرم‌افزار ANSYS ﺳﻪ ﻣﻌﻴﺎر ﺷﻜﺴﺖ از ﭘﻴﺶ تعریف‌شده وﺟﻮد دارد ﻛﻪ عبارت‌اند از:
ﻣﻌﻴﺎر ﺷﻜﺴﺖ ﺑﺮ اﺳﺎس ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻢ ﻛﺮﻧﺶ
ﻣﻌﻴﺎر ﺷﻜﺴﺖ ﺑﺮ اﺳﺎس ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻢ ﺗﻨﺶ
ﻣﻌﻴﺎر ﺷﻜﺴﺖ Tsai-Wu
اﻓﺰون ﺑﺮ ﻣﻌﻴﺎرﻫﺎی ﺷﻜﺴﺖ ﺑﺎﻻ، ﻳﻚ ﻣﻌﻴﺎر ﺷﻜﺴﺖ قابل‌تعریف به‌وسیله‌ی ﻛﺎرﺑﺮ (user written )ﻧﻴﺰ وﺟﻮد دارد. ازآنجاکه نمی‌توان به‌صورت ﻗﻄﻌﻲ ﻣﺸﺨﺺ ﻧﻤﻮد، ﺑﺮای ﻫﺮ ﻣﺎدهای ﭼﻪ ﻣﻌﻴﺎر ﺷﻜﺴﺘﻲ درست‌ترین ﭘﺎﺳﺦ را می‌دهد، ﭘﺲ ﺑﺎﻳﺪ همه‌ی ﻣﻌﻴﺎرﻫﺎی ﺷﻜﺴﺖ ﻣﺤﺘﻤﻞ را اﻣﺘﺤﺎن ﻛﺮده و ﻣﻌﻴﺎر ﺷﻜﺴﺘﻲ را ﻛﻪ نزدیک‌ترین ﭘﺎﺳﺦ را ﺑﻪ ﭘﺎﺳﺦ آزﻣﺎﻳﺶ دارد ﺑﺮﮔﺰﻳﺪ. در اﻳﻦ مدل‌سازی ﺑﺮای کلیه‌ی ﺑﺎرﻫﺎی وارده و در همه‌ی مدل‌ها هیچ‌گونه ﺷﻜﺴﺘﻲ ﺑﺮ اﺳﺎس هیچ‌کدام از ﻣﻌﻴﺎر شکست‌های تعریف‌شده، ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻧﺸﺪ.
مقایسه‌ی ﻧﺘﺎﻳﺞ
ﺷﻜﻞ 6 ﻧﻤﻮدار ﺑﺎر ﺧﻴﺰ ﺗﻴﺮ ﻓﻮﻻدی را ﻧﺸﺎن می‌دهد. ﺷﻜﻞ 7 ﻧﻤﻮدار ﺑﺎر- ﺧﻴﺰ ﺗﻴﺮ 1 را ﻧﺸﺎن می‌دهد. در ﺗﻴﺮ ﺷﻤﺎره 1 ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻫﺮ ﻻﻳﻪ از CFRP، 0.6 میلی‌متر می‌باشد. ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺗﻴﺮ 1 در ﺑﺎر KN 45 در ﻫﺮ ﺟﻚ و در ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ CFRP به‌ویژه در منطقه‌ی ﺧﻤﺶ ﺧﺎﻟﺺ رخ داد، وﻟﻲ در ﻣﺪل اﺟﺰای ﻣﺤﺪود ANSYS هیچ‌گونه ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ در هیچ‌یک از ﻣﻮاد ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻧﺸﺪ. در آزﻣﺎﻳﺶ مشاهده‌شده اﺳﺖ ﻛﻪ به دلیل اﺳﺘﻔﺎده از ﺳﻴﺴﺘﻢ U ﺷﻜﻞ، ﭘﺲ از ﺷﻜﺴﺖ CFRP ﻧﻴﺰ ﺗﺎ ﺣﺪودی ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﺮﻛﺐ ﺑﻴﻦ ﺗﻴﺮ ﻓﻮﻻدی و ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻬﺴﺎزی ﺣﻔﻆ می‌شود. ﺑﺎر ﻧﻬﺎﻳﻲ ﻣﻘﻄﻊ تقویت‌شده از ﺑﺎر ﺗﺴﻠﻴﻢ ﭘﻼﺳﺘﻴﻚ ﭘﺮوﻓﻴﻞ ﻓﻮﻻدی اوﻟﻴﻪ (ﺑﺎ ﺑﺎل ﻛﺎﻣﻞ) ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﻧﺸﺎﻧﮕﺮ ﺗﻮاﻧﺎﻳﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ مقاوم‌سازی ﺑﺎ FRP در ﺑﺮﮔﺮداﻧﺪن ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺧﻤﺸﻲ ﻛﺎﻣﻞ ﺗﻴﺮ می‌باشد. ﺷﻜﻞ 8 ﺗﻮزﻳﻊ ﺗﻨﺶ در ﻣﻘﻄﻊ ﺗﻴﺮ ﺑﻬﺴﺎزی ﺷﺪه ﺷﻤﺎره 1 را ﻧﺸﺎن می‌دهد.
ﺷﻜﻞ 9 ﻧﻤﻮدار ﺑﺎر- ﺧﻴﺰ ﺗﻴﺮ 2 را ﻧﺸﺎن می‌دهد. در ﺗﻴﺮ ﺷﻤﺎره 2 ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻫﺮ ﻻﻳﻪ از CFRP، 1/2 میلی‌متر می‌باشد. در ﺗﻴﺮ 2 هیچ‌گونه ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ رخ ﻧﺪاد و آزﻣﺎﻳﺶ به دلیل ﺧﻴﺰ بیش‌ازحد ﻣﺘﻮﻗﻒ ﺷﺪ، در ﻣﺪل اﺟﺰای ﻣﺤﺪود ANSYS ﻧﻴﺰ هیچ‌گونه ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ در هیچ‌یک از ﻣﻮاد ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻧﺸﺪ. ﺑﺎر ﻧﻬﺎﻳﻲ ﻣﻘﻄﻊ تقویت‌شده از ﺑﺎر ﺗﺴﻠﻴﻢ ﭘﻼﺳﺘﻴﻚ ﭘﺮوﻓﻴﻞ ﻓﻮﻻدی اوﻟﻴﻪ (ﺑﺎ ﺑﺎل ﻛﺎﻣﻞ) ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﻧﺸﺎﻧﮕﺮ ﺗﻮاﻧﺎﻳﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ مقاوم‌سازی ﺑﺎ FRP در ﺑﺮﮔﺮداﻧﺪن ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺧﻤﺸﻲ ﻛﺎﻣﻞ ﺗﻴﺮ می‌باشد. ﺷﻜﻞ 10 ﺗﻮزﻳﻊ ﺗﻨﺶ در ﻣﻘﻄﻊ ﺗﻴﺮ ﺑﻬﺴﺎزی ﺷﺪه ﺷﻤﺎره 2 را ﻧﺸﺎن می‌دهد.
ﺷﻜﻞ 11 ﻧﻤﻮدار ﺑﺎر- ﺧﻴﺰ ﺗﻴﺮ 3 را ﻧﺸﺎن می‌دهد. در ﺗﻴﺮ ﺷﻤﺎره 3 ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻫﺮ ﻻﻳﻪ از CFRP، 0/6 میلی‌متر می‌باشد. ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺗﻴﺮ 3 ﻫﻤﺎﻧﻨﺪ ﺗﻴﺮ 1 در ﺑﺎر KN 45 در ﻫﺮ ﺟﻚ و در ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ CFRP رخ داد، وﻟﻲ در ﻣﺪل اﺟﺰای ﻣﺤﺪود ANSYS هیچ‌گونه ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ در هیچ‌یک از ﻣﻮاد ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻧﺸﺪ. در آزﻣﺎﻳﺶ مشاهده‌شده اﺳﺖ ﻛﻪ به دلیل اﺳﺘﻔﺎده از ﺳﻴﺴﺘﻢ U ﺷﻜﻞ، ﭘﺲ از ﺷﻜﺴﺖ CFRP ﻧﻴﺰ ﺗﺎ ﺣﺪودی ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﺮﻛﺐ ﺑﻴﻦ ﺗﻴﺮ ﻓﻮﻻدی و ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻬﺴﺎزی ﺣﻔﻆ می‌شود. ﺑﺎر ﻧﻬﺎﻳﻲ ﻣﻘﻄﻊ تقویت‌شده از ﺑﺎر ﺗﺴﻠﻴﻢ ﭘﻼﺳﺘﻴﻚ ﭘﺮوﻓﻴﻞ ﻓﻮﻻدی اوﻟﻴﻪ (ﺑﺎ ﺑﺎل ﻛﺎﻣﻞ) ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﻧﺸﺎﻧﮕﺮ ﺗﻮاﻧﺎﻳﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ مقاوم‌سازی ﺑﺎ FRP در ﺑﺮﮔﺮداﻧﺪن ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺧﻤﺸﻲ ﻛﺎﻣﻞ ﺗﻴﺮ می‌باشد. ﺷﻜﻞ 12 ﺗﻮزﻳﻊ ﺗﻨﺶ در ﻣﻘﻄﻊ ﺗﻴﺮ ﺑﻬﺴﺎزی ﺷﺪه ﺷﻤﺎره 3 را ﻧﺸﺎن می‌دهد.
ﺷﻜﻞ 13 ﻧﻤﻮدار ﺑﺎر- ﺧﻴﺰ ﺗﻴﺮ 4 را ﻧﺸﺎن می‌دهد. در ﺗﻴﺮ ﺷﻤﺎره 4 ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻫﺮ ﻻﻳﻪ از CFRP، 1.2 میلی‌متر می‌باشد. در ﺗﻴﺮ 4 ﻫﻤﺎﻧﻨﺪ ﺗﻴﺮ 2هیچ‌گونه ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ رخ ﻧﺪاد و آزﻣﺎﻳﺶ به دلیل ﺧﻴﺰ بیش‌ازحد ﻣﺘﻮﻗﻒ ﺷﺪ، در ﻣﺪل اﺟﺰای ﻣﺤﺪود ANSYS ﻧﻴﺰ هیچ‌گونه ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ در هیچ‌یک از ﻣﻮاد ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻧﺸﺪ. ﺑﺎر ﻧﻬﺎﻳﻲ ﻣﻘﻄﻊ تقویت‌شده از ﺑﺎر ﺗﺴﻠﻴﻢ ﭘﻼﺳﺘﻴﻚ ﭘﺮوﻓﻴﻞ ﻓﻮﻻدی اوﻟﻴﻪ (ﺑﺎ ﺑﺎل ﻛﺎﻣﻞ) ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﻧﺸﺎﻧﮕﺮ ﺗﻮاﻧﺎﻳﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻣﻘﺎوم- ﺳﺎزی ﺑﺎ FRP در ﺑﺮﮔﺮداﻧﺪن ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺧﻤﺸﻲ ﻛﺎﻣﻞ ﺗﻴﺮ می‌باشد. ﺷﻜﻞ 14 ﺗﻮزﻳﻊ ﺗﻨﺶ در ﻣﻘﻄﻊ ﺗﻴﺮ ﺑﻬﺴﺎزی ﺷﺪه ﺷﻤﺎره 4 را ﻧﺸﺎن می‌دهد.
نتیجه‌گیری
ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻧﺘﺎﻳﺞ به‌دست‌آمده از آزﻣﺎﻳﺶ و مدل‌سازی ﻋﺪدی ﻧﺘﺎﻳﺞ زﻳﺮ ﺣﺎﺋﺰ اﻫﻤﻴﺖ می‌باشند:
1- اﺳﺘﻔﺎده از HM-CFRP ﺑﺎﻋﺚ شکل‌پذیرتر ﺷﺪن ﺗﻴﺮ، ﺟﺬب اﻧﺮژی ﺑﻴﺸﺘﺮ، ﻋﺪم وﻗﻮع ﺷﻜﺴﺖ در ﻻﻳﺔ CFRP و اﻓﺰاﻳﺶ 11 درﺻﺪی ﺑﺎرﻧﻬﺎﻳﻲ ﺗﻴﺮ در ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از UHM-CFRP ﺷﺪه اﺳﺖ.
2- اﺳﺘﻔﺎده از ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻬﺴﺎزی U ﺷﻜﻞ ﺑﺎﻋﺚ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﺣﺘﻲ در ﺗﻴﺮﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ در آن‌ها ﻻﻳﺔ CFRP دﭼﺎر ﺷﻜﺴﺖ ﺷﺪه اﺳﺖ، ﺗﻴﺮ ﺗﺎ ﺣﺪودی ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﺮﻛﺐ ﺧﻮد ﺑﺎ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻬﺴﺎزی را ﺣﻔﻆ ﻧﻤﺎﻳﺪ و شکل‌پذیری ﺗﻴﺮ ﺗﺎ ﺣﺪودی ﺣﻔﻆ ﺷﻮد.
3- با توجه ﺑﻪ ﺑﺮازش ﺑﺴﻴﺎر ﺧﻮب پاسخ‌های ﻣﺪل اﺟﺰای ﻣﺤﺪود برنامه‌ی ANSYS ﺑﺎ پاسخ‌های آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ، از مدل‌سازی انجام‌گرفته ﻣﻘﺪار ﺗﻨﺶ در ﻣﺤﻞ آسیب‌دیده‌ی ﺗﻴﺮ ﻓﻮﻻدی ﺑﺎل ﻛﺸﺸﻲ به دست آﻣﺪ. در ﺗﻴﺮ ﺑﻬﺴﺎزی شده‌ای ﺷﻤﺎره 1،10.46%، ﺗﻴﺮ ﺷﻤﺎره 2،7.32 %، ﺗﻴﺮ ﺷﻤﺎره 3، 7.95%، و ﺗﻴﺮ ﺷﻤﺎره 4، 4.81%، ﻣﻘﺪار ﺗﻨﺶ در ﺑﺎل ﻛﺸﺸﻲ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺗﻴﺮ ﻓﻮﻻدی ﺑﻬﺴﺎزی ﻧﺸﺪه کاهش‌یافته اﺳﺖ.
4- اﺳﺘﻔﺎده از ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻬﺴﺎزی ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ ﻛﺮﺑﻦ/ ﺷﻴﺸﻪ ﻣﻌﺎﻳﺐ ﺳﻴﺴﺘﻢﻫﺎی ﭘﻴﺸﻴﻦ ﺑﻬﺴﺎزی ﻫﻤﭽﻮن ﺟﺪاﺷﺪﮔﻲ، ﺑﻠﻨﺪ ﺷﺪﮔﻲ، و شکل‌پذیری ﻛﻢ را ﺑﺮﻃﺮف ﻛﺮده اﺳﺖ.
این مقاله به همت اﻣﻴﺮ اﺷﺘﺮی ﻟﺮﻛﻲ، ﻓﺮﻳﺪون اﻳﺮاﻧﻲ تهیه شده است.
