شرایط و محدودیت های استفاده از الیاف FRP

محدودیت های نشریه 345

استفاده از ضوابط نشریه 345 برای استفاده در الیاف کامپوزیت در اعضای متعارف سازه ای می باشند و برای استفاده در اعضای غیر منشوری نمی باشند این درحالی است که استفاده از الیافFRP جهت مقاوم سازی اعضا غیر منشوری، موثر است.

علی رغم تاثیر مثبت استفاده از الیاف FRP در سازه های بنایی، ضوابط نشریه 345 جهت مقاوم سازی ساختمان های بتنی می باشد.

شرایط استفاده از FRP

استفاده از الیاف FRP می تواند به منظور بازسازی یا حفظ استحکام یک عضو سازه ای فرسوده، مرمت یا مقاوم سازی عضو سازه ای به منظور تحمل بارهای افزایش یافته به سبب تغییر کاربری سازه و یا جبران خطاهای طراحی و اجرا بکار رود. الیاف FRP در تقویت ستون، تیر، دال، دیوار برشی و… سازه بتنی و حتی سازه فولادی کارآمد است.

استفاده از الیاف FRP  زمانی باید انجام شود که کاهش یا از بین رفتن سیستم FRP نباید باعث گسیختگی عضو تحت بار ثقلی شود. به عبارت دیگر، سازه باید قادر به تحمل نیرو ثقلی وارده باشد.

برای استفاده از سیستم های FRP ابتدا نیاز به برطرف کردن خوردگی فولاد و یا ترمیم بتن فرسوده(درصورت وجود) می باشد.

مقاومت کششی و فشاری بتن کمتر از 1.4 و 17 مگاپاسگال نباید باشد.

درجه سردی و گرمی هوا بیش از دمای مورد تایید سازنده موادFRP  نباشد.

رزین ها و الیاف نباید به روی سطوح خیس چسبانده شود مگر آنکه برای چنین کاربردی ساخته شده باشند.

محدودیت های FRP

مقاوم سازی با استفاده از الیاف FRP به عنوان تقویت های کشش می باشند و در حال حاضر به دلیل امکان بروز پدیده کمانش موضعی الیاف، در محلی که رزین دارای حباب هوا باشد و یا الیاف به خوبی به روی سطح چسبیده و مهار نشده باشده، استفاده از الیاف رای مقاوم سازی جهت افزایش مقاومت فشاری توصیه نمی شود.

اغلب مصالح پلیمری، مقاومت حرارتی پاییینی دارند، در طراحی در برابر آتش در صورتی که از پوشش های مخصوص استفاده نشود از مقاومت سیستم های FRP صرف نظر می شود. در دماهای بالا به دلیل تاثیر حرارت بروی رزین ها وکاهش انتقال نیرو به الیاف سبب می شود کاهش عملکرد کامپوزیت می شود.

استفاده از الیاف FRP سبب توقف خوردگی میلگردهای در حال خورده شدن نخواهد شد.

عمر الیاف FRP

الیاف کامپوزیت FRP دارای مقاومت بالای در برابر محیط های خورنده می باشد ولیکن دوام وعملکرد دراز مدت انواع مصالح FRP نیازمند تحقیقات بیشتر می باشد. درحال حاضر داده های میدانی دراز مدت در دسترس نبوده تا بتوان عمر دقیق سیستم های FRP  را به صورت دقیق برآورد کرد. اما به طور کل  الیاف معمول مورد استفاده در صنعت ساختمان، الیاف کربن، آرامید، شیشه می باشند که در بین این الیاف کامپوزیت، الیاف کربن مقاوم ترین و الیاف شیشه حساس ترین الیاف نسبت به شرایط محیطی می باشند. در دستوالعمل مربوطه برای اعمال تاثیر شرایط محیطی در عملکرد الیاف از ضرایب کاهشی با توجه به محیط، استفاده شده است. این ضرایب به شرح زیر می باشد:

 

رایط محیطی	نوع الیاف	ضریب کاهش محیط
شرایط محیطی ملایم	کربن-اپوکسی	0.95
	آرامید-اپوکسی	0.85
	شیشه-اپوکسی	0.75
شرایط محیطی متوسط و شدید	کربن-اپوکسی	0.85
	آرامید-اپوکسی	0.75
	شیشه-اپوکسی	0.65
شزایط محیطی بسیار شدید و فوق العاده شدید	کربن-اپوکسی	0.85
	آرامید-اپوکسی	0.7
	شیشه-اپوکسی	0.5

ضرایب ذکر شده برای زمانی می‌باشد که پوشش‌های مخصوص حفاظتی برای حفاظت از الیاف FRP  استفاده نشده باشد. زمانی که از پوشش‌های مخصوص استفاده شود می‌توان با انجام آزمایش‌های مربوطه ضریب کاهشی را بدست آورد.

برای آشنایی بیشتر با سیستم FRP و مزایای آن، مطالعه مقاله جامع و کاربردی ” کامپوزیت FRP جایگزینی مناسب برای راهکارهای مقاوم‌سازی مرسوم ” را به شما پیشنهاد می‌کنیم.

انواع روش نصب

• سیستم چسباندن به روش تر
• سیستم پیش آغشته
• سیستم پیش عمل آوری شده

مراحل نصب

1. ترمیم سطح
   لازم است تمام اشکالات موجود در بتن اصلی و بتن زیر کار رفع شود.در مواردی که احتمال خوردگی فولاد مدفون در بتن وجود دارد نیاز هست ابتدا از نبود خوردگی مطمن شده و یا در صورت وجود خوردگی، اقدام به ترمیم آن کنیم. و یا گسترش ترک ها با عرض بیش از 0.3 میلیمتر یا بیشتر میتواند در عملکرد سیستم FRP اثر سو بگذارد به طوری که منجربه جدایش لایه ای یا گسیختگی الیاف شود. در این مواقع لازم است ترک ها با عرض بیشتر از 0.3 میلیمتر با استفاده از تزریق تحت فشار مواد اپوکسی پر شوند. رفتار اجزای بتنی تقویت شده با FRP ، به طور قابل ملاحضه ای با وضیعت سطح بتن و آماده سازی مناسب و هموار شدن رویه آن در ارتباط است، به طوری که اگر زیر سازی شکل گرفته مناسب نباشد سبب ورآمدن FRP از سطح بتن و یا جدایش لایه ها از یکدیگر قبل از رسیدن به بارهای طراحی می شود.
2. آماده سازی سطح
   در آماده سازی سطح باید تمام نا همواری ها از قبیل درز قالب، قالب در رفتگی ها از بین رود به شکلی نا همواری موجود نباید بیش از 1 میلی‌متر باشد. برای جلوگیری از تمرکز تنش، تمام لبه های و کوشه های قائم باید به شعای  35 میلیمتر یا 6/1 (یک ششم) بعد، گرد شوند. سپس با استفاده از ساینده ها یا فشار زیاد آب تمام مواد سست،چربی ها، گرد و غبار، کثیفی، روغن را که بتواند بر روی مکانیزم عملکرد الیاف FRP تاثر منفی داشته باشد را از بین می بریم.
3. اختلاط رزین ها
   عموما رزین ها دارای دو یا چند جز مختلف می باشند. که درصد اختلاط رزین ها با توجه به میزان توصیه شده توسط سازنده ها مشخص می شود. معمولا جزء های تشکیل دهنده رزین ها دارای رنگ های مختلف می باشد، و اختلاط باید به گونه ای انجام گیرد که رنگ محصول بدست آمده یکسان و یکنواخت باشد.
4. نصب الیاف به روش مورد نظر
5. اجرای پوشش محافظ
   استفاده از پوشش های حفاظتی به دلیل مقاوم کردن الیاف در برابر شرایط محیطی، آتش سوزی و… که مصالح FRP در برابر آنها آسیب پذیر است، استفاده می شود. این پوشش ها بعد از عمل آوری و یا گیرش رزین های اجرا می شود. جنس این نوع پوشش ها باید با رزین استفاده شده هم خوانی داشته باشند. برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با نحوه مقاوم سازی با FRP، به مقاله ” چگونه ساختمان خود را با الیاف FRP تقویت کنیم؟ ” مراجعه نمایید.