بررسی رفتار تیرهای مقاوم سازی شده با CFRP در محل اتصال تیر و ستون

روش‌های ﻣﺘﻌﺪدی ﺟﻬﺖ ﻣﺮﻣﺖ و مقاوم سازی ساختمان های ﺑﺘﻨﯽ وﺟﻮد دارد ﮐﻪ ﻣﻮاد ﭘﻠﯿﻤﺮی ﻣﺴﻠﺢ ﺷﺪه ﺑﺎ ﮐﺮﺑﻦ و ﺷﯿﺸﻪ (CFRP & GFRP) دو ﻣﺎده ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮای مقاوم‌سازی سازه‌های ﺑﺘﻦ ﻣﺴﻠﺢ و مقاوم سازی تیر با CFRP می‌باشد. ﻣﻮاد کامپوزیت FRP در شکل‌های اﻟﯿﺎف (Fiber)، اﻟﯿﺎف بافته‌شده (Sheet) و ورق پیش‌ساخته (Plate) در مقاوم‌سازی ﺑﮑﺎر می‌روند. در سال‌های اﺧﯿﺮ، مقاوم‌سازی سازه‌ها ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از FRP به دلیل راﺣﺘﯽ ﻧﺼﺐ آن‌ها، وزن ﮐﻢ در ﻣﻘﺎﺑﻞ اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﻘﺎوﻣﺘﯽ ﮐﻪ ﺑﻪ ﺳﺎزه می‌دهند و عدم‌تغییر ﻇﺎﻫﺮی ﺳﺎزه ﭘﺲ از مقاوم‌سازی، ﺗﻮﺳﻌﻪ و ﮔﺴﺘﺮش روزافزونی ﯾﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت گسترده‌ای به‌صورت آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ و ﺗﺌﻮری ﺑﺮ روی مقاوم‌سازی اﻋﻀﺎ ﺑﺘﻦ ﻣﺴﻠﺢ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺗﯿﺮ، ﺳﺘﻮن، دال، دﯾﻮار و اﺗﺼﺎل… انجام‌گرفته اﺳﺖ. اﺳﺘﻔﺎده از FRP در مقاوم‌سازی ﺧﻤﺸﯽ ﯾﺎ ﺑﺮﺷﯽ، ﺑﻬﺒﻮد شکل‌پذیری (ﻣﺎﻧﻨﺪ دور ﭘﯿﭻ ﮐﺮدن ﺳﺘﻮن) و … در اﻋﻀﺎ ﺑﺘﻦ ﻣﺴﻠﺢ ﻗﺎﺑﻞ ﮐﺎرﺑﺮد می‌باشد. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ آئین‌نامه‌های ﻣﺨﺘﻠﻒ دﻧﯿﺎ ﺑﺮ اﺳﺎس ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت انجام‌شده ﺗﻮﺻﯿﻪ و مقرراتی را در مورداستفاده از FRP در مقاوم‌سازی ﺳﺎزه ﺑﺘﻨﯽ و مقاوم سازی تیر با CFRP ﭘﯿﺸﻨﻬﺎد داده‌اند. اﮐﺜﺮ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت ﺧﻤﺸﯽ ﺑﺮ روی ﺗﯿﺮ دﻫﺎﻧﻪ ﺳﺎده ﯾﻌﻨﯽ ﺑﺎ تکیه‌گاه ﺳﺎده انجام‌گرفته ﮐﻪ ﻟﻨﮕﺮ ﺧﻤﺸﯽ ﻣﺜﺒﺖ در وﺳﻂ ﺗﯿﺮ ﺣﺪاﮐﺜﺮ می‌باشد. FRP ﺑﺮ وﺟﻪ ﮐﺸﺸﯽ آن‌ها ﺟﻬﺖ اﻓﺰاﯾﺶ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺧﻤﺸﯽ استفاده‌شده اﺳﺖ، ﻟﺬا ﻃﻮل ﮐﺎﻓﯽ ﺑﺮای ﻣﻬﺎر FRP وﺟﻮد دارد.

مقاوم‌سازی ﻣﻨﻄﻘﻪ ﻣﻤﺎن ﻣﻨﻔﯽ در ﺗﯿﺮﻫﺎ ﺑﻪ دودسته ﺗﻘﺴﯿﻢ می‌شود؛ دﺳﺘﻪ اول ﺗﯿﺮﻫﺎی سراسر ﻣﺎﻧﻨﺪ پل‌ها ﮐﻪ ﻣﻤﺎن ﻣﻨﻔﯽ در ﻣﺤﻞ تکیه‌گاه می‌باشد، ﺑﺮای مقاوم‌سازی در ﻣﻨﻄﻘﻪ ﻣﻤﺎن ﻣﻨﻔﯽ ﺟﻬﺖ اﻓﺰاﯾﺶ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺧﻤﺸﯽ اﻣﮑﺎن اداﻣﻪ دادن FRP در دو ﻃﺮف تکیه‌گاه وﺟﻮد دارد ﻟﺬا ﻃﻮل ﻣﻬﺎری تأمین می‌شود. دﺳﺘﻪ دوم در ساختمان‌های ﺑﺘﻦ ﻣﺴﻠﺢ ﻗﺎب ﺧﻤﺸﯽ، معمولاً اﺗﺼﺎﻻت ﺗﯿﺮ و ﺳﺘﻮن به‌صورت ﺻﻠﺐ می‌باشد. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﯾﻦ ﻣﻄﻠﺐ ﮐﻪ ﻟﻨﮕﺮ در ﻧﺎﺣﯿﻪ اﺗﺼﺎل، ﻣﻨﻔﯽ اﺳﺖ و بزرگ‌ترین ﻣﻘﺪار ﻟﻨﮕﺮ در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل رخ می‌دهد، ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ نمی‌توان FRP را ﮐﻪ ﺑﺮای مقاوم‌سازی ﺑﺮ روی ﺗﯿﺮ ﭼﺴﺒﺎﻧﺪه می‌شوند، در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل و ﯾﺎ ﻗﺒﻞ از آن ﻗﻄﻊ ﮐﺮد ﺑﻠﮑﻪ ﺑﺎﯾﺪ FRP را ﺑﻪ ﻧﺤﻮ ﻣﻨﺎﺳﺒﯽ در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل ﻣﻬﺎر ﮐﺮد. ﻣﺸﮑﻞ مقاوم‌سازی ﺗﯿﺮﻫﺎ در اﯾﻦ ﻗﺴﻤﺖ، ﻣﻬﺎر FRP در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل می‌باشد. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﺑﺮای مقاوم‌سازی ﻃﻮﻟﯽ ﺳﺘﻮن در ﺑﺮ اﺗﺼﺎل ﻫﻤﯿﻦ ﻣﺸﮑﻞ وﺟﻮد دارد. ﯾﮑﯽ از راه‌حل‌های ﭘﯿﺸﻨﻬﺎدی ﺑﺎ اﺟﺮاءآﺳﺎن، اداﻣﻪ FRP از روی ﺗﯿﺮ درممان ﻣﻨﻔﯽ ﺑﻪ روی ﺳﺘﻮن به‌صورت L ﺷﮑﻞ می‌باشد. ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت در اﯾﻦ زﻣﯿﻨﻪ به‌صورت آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﮐﻪ اﯾﻦ روش را تائید ﮐﻨﺪ، ﻣﺤﺪود می‌باشد. Cerino و ﻫﻤﮑﺎران چند نمونه به‌صورت T ﺷﮑﻞ ﮐﻪ ﺷﺮاﯾﻂ ﻫﻨﺪﺳﯽ مقاوم‌سازی ﻃﻮﻟﯽ ﺳﺘﻮن در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل ﺑﺎ ﭘﯽ و مقاوم‌سازی ﺑﺮﺷﯽ در ﻣﺤﻞ آوﯾﺰ ﺗﯿﺮ را شبیه‌سازی می‌کند را موردبررسی ﻗﺮار داﻧﺪ. آن‌ها در اﯾﻦ نمونه‌ها، ﭼﻨﺪ روش ﻣﻬﺎر FRP ﻃﻮﻟﯽ در ﻣﺤﻞ زاوﯾﻪ 90 درﺟﻪ را آزﻣﺎﯾﺶ ﮐﺮدﻧﺪ. قابل‌ذکر اﺳﺖ ﮐﻪ در ﺗﻤﺎم نمونه‌ها، ﻧﯿﺮوی ﮐﺸﺶ در FRP به‌صورت ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ اعمال‌شده اﺳﺖ. ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺮرﺳﯽ روی ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت ﮔﺬﺷﺘﻪ ﻧﺸﺎن می‌دهد ﮐﻪ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ روی مقاوم‌سازی ﺧﻤﺸﯽ در ﻣﺤﻞ ﻣﻤﺎن ﻣﻨﻔﯽ ﺗﯿﺮﻫﺎ در ﺑﺮ اﺗﺼﺎل ﺑﻪ ﺳﺘﻮن اﻧﺠﺎم ﻧﮕﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ ﺗﺎ ﻣﯿﺰان ﮐﺎراﯾﯽ ﻣﻬﺎر ﭘﯿﺸﻨﻬﺎدی L ﺷﮑﻞ در ﻣﺤﻞ ﺣﺪاﮐﺜﺮ ﻟﻨﮕﺮ ﺑﺮرﺳﯽ ﮔﺮدد؛ ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ در اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﺑﻪ اﯾﻦ ﻣﻮﺿﻮع پرداخته‌شده اﺳﺖ.

مراحل مختلف آزمایش‌ برای بررسی تیرهای مقاوم سازی شده با CFRP

نمونه‌های آزﻣﺎﯾﺶ

ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ برنامه‌ریزی انجام‌شده، 4 ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺘﻦ ﻣﺴﻠﺢ به‌صورت ﺗﯿﺮ صلیبی‌ شکل  ﺑﺎ ﻣﻘﯿﺎس ﺑﺰرگ ساخته‌شده اﺳﺖ. ﻃﻮل ﺗﯿﺮ از ﻫﺮ ﻃﺮف ﺳﺘﻮن1450 میلی‌متر و ﻣﻘﻄﻊ ﺗﯿﺮ160×250 میلی‌متر و ﻃﻮل ﺑﺎﻻی ﺳﺘﻮن از ﺑﺮ ﺗﯿﺮ 300 میلی‌متر و ﻃﻮل ﭘﺎﺋﯿﻦ ﺳﺘﻮن از ﺑﺮ ﺗﯿﺮ 600 میلی‌متر می‌باشد. اﺑﻌﺎد ﻣﻘﻄﻊ ﺳﺘﻮن 160×250 میلی‌متر می‌باشد. ﺑﺮای ﻣﯿﻠﮕﺮد ﻃﻮﻟﯽ ﺗﯿﺮ از ﭼﻬﺎر ﻋﺪد میلگرد 14 (دوﺗﺎ ﺑﺎﻻ و دو ﺗﺎ ﭘﺎﯾﯿﻦ) استفاده‌شده اﺳﺖ، ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ از ﻣﯿﻠﮕﺮد 8 در ﻫﺮ 80 میلی‌متر ﺟﻬﺖ ﺧﺎﻣﻮت استفاده‌شده اﺳﺖ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ در ستون‌ها از ﭼﻬﺎر میلگرد ﻃﻮﻟﯽ 14 استفاده‌شده اﺳﺖ ﮐﻪ ﺗﻮﺳﻂ میلگردﻫﺎی ﻋﺮﺿﯽ 8 بافاصله 80 میلی‌متر ﻣﺴﻠﺢ شده‌اند. ﺷﮑﻞ 1-اﻟﻒ ﻧﻤﺎﺋﯽ از ﺷﺒﮑﻪ آرﻣﺎﺗﻮرﺑﻨﺪی ﻧﻤﻮﻧﻪ را ﻧﺸﺎن می‌دهد. ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻓﺸﺎری نمونه‌ها ﭘﺲ از اﻋﻤﺎل ﺿﺮﯾﺐ ﺗﻌﺪﯾﻞ ﻣﮑﻌﺒﯽ ﺑﻪ استوانه‌ای (0.85)، 20 ﻣﮕﺎ ﭘﺎﺳﮑﺎل به دست آﻣﺪ. ﺗﻨﺶ ﺗﺴﻠﯿﻢ ﻓﻮﻻد ﻃﻮﻟﯽ 400 ﻣﮕﺎ ﭘﺎﺳﮑﺎل و ﻓﻮﻻد ﻋﺮﺿﯽ 300 ﻣﮕﺎ ﭘﺎﺳﮑﺎل می‌باشد.

ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ مقاوم‌سازی نمونه‌ها

نمونه‌های مقاوم سازی شده تیرها با CFRP ﺟﻬﺖ ﺑﺮرﺳﯽ رﻓﺘﺎر ﺗﯿﺮﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ ازیک‌طرف ﺑﻪ ﺳﺘﻮن ﺑﺮﺧﻮرد می‌کنند و ﻣﻤﺎن در آﻧﺠﺎ ﺣﺪاﮐﺜﺮ می‌باشد و ﺑﺎ CFRP مقاوم‌سازی می‌شود، برنامه‌ریزی‌شده‌اند. ﻣﺮاﺣﻞ ﻧﺼﺐ FRP ﺑﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺷﺎﻣﻞ آماده‌سازی ﺳﻄﺢ ﺑﺘﻦ و ﻧﺼﺐ CFRP و ﺳﭙﺲ GFRP می‌باشد. اﺑﺘﺪا ﺳﻄﺢ ﺿﻌﯿﻒ ﺑﺘﻦ ﺗﻮﺳﻂ ﺳﻨﮓ ﻓﺮز برداشته‌شده و ﺟﻬﺖ ﭘﯿﻮﺳﺘﮕﯽ ﺑﯿﺸﺘﺮ ﺑﯿﻦ FRP و ﺳﻄﺢ ﺑﺘﻦ، ﺑﻌﺪ از ﺻﺎف ﮐﺮدن ﺳﻄﺢ ﺑﺘﻦ ﺗﻮﺳﻂ دﺳﺘﮕﺎه ﺳﻨﮓ ﻓﺮز ﺷﯿﺎرﻫﺎی ﻃﻮﻟﯽ ایجادشده اﺳﺖ. ﺑﺮای مقاوم‌سازی از ﭼﺴﺐ 330 Sikadur و CFRP ﺑﻪ ﺿﺨﺎﻣﺖ 0.11 میلی‌متر ﺑﺎ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮐﺸﺸﯽ 3900 ﻣﮕﺎ ﭘﺎﺳﮑﺎل ﻣﺤﺼﻮل ﺷﺮﮐﺖ Sika و GFRP ﺑﻪ ﺿﺨﺎﻣﺖ 0.31 میلی‌متر و ﺑﺎ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮐﺸﺸﯽ 2300 ﻣﮕﺎ ﭘﺎﺳﮑﺎل ﻣﺤﺼﻮل ﺷﺮﮐﺖ Sika استفاده‌شده اﺳﺖ. ﯾﮏ ﻋﺪد ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻏﯿﺮ مقاوم‌سازی به‌عنوان ﻧﻤﻮﻧﻪ ﮐﻨﺘﺮل (ﺷﺎﻫﺪ) انتخاب‌شده و ﺳﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎﻗﯿﻤﺎﻧﺪه مقاوم‌سازی ﮔﺮدﯾﺪﻧﺪ. ﻧﻤﻮﻧﻪ CB به‌عنوان ﻧﻤﻮﻧﻪ ﮐﻨﺘﺮل می‌باشد. ﻫﻤﺎﻧﻄﻮرﯾﮑﻪ در ﺟﺪول 1 ﻧﺸﺎن داده‌شده، ﭘﺎراﻣﺘﺮ ﻣﺘﻐﯿﺮ در نمونه‌های مقاوم‌سازی ﺷﺪه، ﺗﻌﺪاد ﻻﯾﻪ CFRP می‌باشد. اﯾﻦ ﺗﯿﺮﻫﺎ به‌اختصار ﺑﺎ BSn نام‌گذاری ﺷﺪه اﺳﺖ. B ﻣﺨﻔﻒ S ،Beam ﻣﺨﻔﻒ Strengthening و n نشان‌دهنده ﺗﻌﺪاد لایه‌های ﻃﻮﻟﯽ CFRP ﺑﺮای مقاوم‌سازی ﺧﻤﺸﯽ می‌باشد. ﻧﺤﻮه مقاوم‌سازی ﺗﯿﺮﻫﺎ در ﺷﮑﻞ 1-ب ﻧﺸﺎن داده‌شده اﺳﺖ. در نمونه‌های مقاوم‌سازی ﺷﺪه، ﻻﯾﻪ ﻃﻮﻟﯽ CFRP در اﻧﺘﻬﺎ ﺗﯿﺮ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ورق GFRP ﺑﻪ ﺷﮑﻞ U ﻣﻬﺎر می‌شود. ﺟﻬﺖ ﻣﻬﺎر CFRP در ﺑﺮ ﺳﺘﻮن ﮐﻪ ﻟﻨﮕﺮ ﺣﺪاﮐﺜﺮ می‌باشد، CFRP در روی ﺳﺘﻮن ﺑﻪ ﻃﻮل 400 میلی‌متر اداﻣﻪ داده‌شده و ﺳﭙﺲ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از GFRP ﺑﻪ ﻋﺮض 400 میلی‌متر دور ﭘﯿﭻ می‌شود.

تجزیه‌وتحلیل ﻧﺘﺎﯾﺞ آزﻣﺎﯾﺶ

ﻫﻤﻪ ﺗﯿﺮﻫﺎ ﺗﺤﺖ ﺑﺎرﻫﺎی ﻣﺘﻤﺮﮐﺰ بر روی ﺳﺘﻮن در وﺳﻂ دﻫﺎﻧﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻨﺪ. در ﻫﺮ ﮔﺎم ﺑﺎرﮔﺬاری ﺿﻤﻦ ﻗﺮاﺋﺖ و ﺛﺒﺖ داده‌ها، حس‌گرهای اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ ﺷﺎﻣﻞ ﻧﯿﺮوی وارده و تغییر شکل زیرستون به کمک دﺳﺘﮕﺎه ﺛﺒﺖ داده‌ها، ﮔﺴﺘﺮش ترک‌ها روی ﺗﯿﺮ ﺗﺮﺳﯿﻢ می‌شد و اﻧﺪازه بزرگ‌ترین ﺗﺮک ﺑﺎ ﺗﺮک ﺳﻨﺞ ﭼﺸﻤﯽ ﻗﺮاﺋﺖ ﮔﺮدﯾﺪ. ﻫﺮ اﺗﻔﺎق و ﻣﺸﺎﻫﺪات ﻻزم ﺑﺮای ﺗﯿﺮ در ﻫﻨﮕﺎم ﺑﺎرﮔﺬاری ﺛﺒﺖ می‌گردید. ﻧﺘﺎﯾﺞ آزﻣﺎﯾﺶ ﺗﯿﺮﻫﺎ در ﺗﺮﻣﻬﺎی ﻧﻮع ﺷﮑﺴﺖ ﺗﯿﺮ، ﺑﺎر – ﺧﯿﺰ و ﺑﺎر ﻋﺮض ﺗﺮک در اداﻣﻪ ﺑﺤﺚ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ.

Anchorage			Longitudinal CFRP				Beam no.
End ofBeam	On column		CFRPlength incolumn (mm)	CFRPlength inBeam (m)	No. ofLayers	FRPWidth (mm)
	No. of Layers	Type of Wrap
–	–	–	–	1.2	–	160	CB
U-Wrap	1	Full Wrap	400		1		BS1
U-Wrap	2	Full Wrap	400		2		BS2
U-Wrap	4	Full Wrap	400		3		BS3

ﻧﻮع ﺷﮑﺴﺖ ﺗﯿﺮﻫﺎ

ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﯾﻨﮑﻪ ﻫﺮ ﺗﯿﺮ در مقاوم‌سازی باهم اﺧﺘﻼف دارد، ﻟﺬا ﻧﻮع ﺷﮑﺴﺖ آن‌ها باهم ﻓﺮق دارد، ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ در اداﻣﻪ ﻧﺤﻮه ﺷﮑﺴﺖ ﺗﯿﺮﻫﺎ ﺗﻮﺿﯿﺢ داده‌شده اﺳﺖ.

ﺗﯿﺮ CB:

ﺑﺎر ﺟﺎری ﺷﺪن ﻣﯿﻠﮕﺮد ﮐﺸﺸﯽ ﺗﯿﺮ در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل KN 38.80 می‌باشد. ﺑﺎ رﺳﯿﺪن ﺑﺎر ﺑﻪ KN 20 .43، ﺑﺘﻦ ﻓﺸﺎری ﺗﯿﺮ در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل ﺧﺮد ﺷﺪ. در اﯾﻦ ﻟﺤﻈﻪ ﺗﯿﺮ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﺷﮑﻞ زﯾﺎدی را ﺗﺤﻤﻞ ﮐﺮد. در ﻟﺤﻈﻪ ﺧﺮاﺑﯽ، ترک‌ها در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل از ﻃﺮف ﭘﺎﺋﯿﻦ به‌طرف ﺑﺎﻻ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺑﺘﻦ ﻓﺸﺎری ﮔﺴﺘﺮش ﭘﯿﺪا ﮐﺮد. ﻋﺮض ترک‌ها ﺑﻌﺪ از ﺟﺎری ﺷﺪن ﻓﻮﻻد ﮐﺸﺸﯽ ﺑﺸﺪت اﻓﺰاﯾﺶ ﭘﯿﺪا ﮐﺮد. ﺷﮑﻞ 2 ﻧﻤﺎﺋﯽ از ﻟﺤﻈﻪ ﺧﺮاﺑﯽ اﯾﻦ ﺗﯿﺮ را ﻧﺸﺎن می‌دهد.

ﺗﯿﺮ BS1:

ﻣﯿﻠﮕﺮد ﮐﺸﺸﯽ ﺗﯿﺮ در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل اﯾﻦ ﺗﯿﺮ ﺗﺤﺖ ﺑﺎر KN 39.33 ﺟﺎری ﺷﺪ. ﺑﺎ رﺳﯿﺪن ﺑﺎر ﺑﻪ KN 46.00 و اﻓﺰاﯾﺶ ﺗﻨﺶ در CFRP ﻃﻮﻟﯽ در ﺗﯿﺮ ﺑﺎﻋﺚ اﻓﺰاﯾﺶ ﺗﻨﺶ GFRP در دور ﭘﯿﭻ ﺷﺪه، ﺗﺤﺖ اﯾﻦ ﺑﺎر ﭘﺎره ﺷﺪﻧﺪ، بعدازآن ﺑﺎر اﻓﺖ ﮐﺮد .ﺳﭙﺲ ﺑﺎرﮔﺬاری اداﻣﻪ ﭘﯿﺪا ﮐﺮد ﺗﺎ اﯾﻨﮑﻪ دربارKN 43.00 ﺗﯿﺮ در ﺗﺎر ﻓﺸﺎری در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل دﭼﺎر ﺧﺮاﺑﯽ ﮔﺮدﯾﺪ. به خاطر ﭘﺎرﮔﯽ زودهنگام دور ﭘﯿﭻ، ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺧﻤﺸﯽ ﺗﯿﺮ آن‌چنان ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺗﯿﺮ ﺷﺎﻫﺪ اﻓﺰاﯾﺶ ﻧﯿﺎﻓﺖ. ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ داﻣﻨﻪ ترک‌خوردگی اﯾﻦ ﺗﯿﺮ ﺑﺎ ﺗﯿﺮ ﮐﻨﺘﺮل ﻧﺘﯿﺠﻪ می‌شود ﮐﻪ در ﺗﯿﺮ مقاوم‌سازی ﺷﺪه، ﻋﺮض ﺗﺮک ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺗﯿﺮ ﺷﺎﻫﺪ ﮐﺎﻫﺶ پیداکرده اﺳﺖ. ﺷﮑﻞ 3 ﺧﺮاﺑﯽ ﺗﯿﺮ BS1 را ﻧﺸﺎن می‌دهد.

ﺗﯿﺮ BS2:

ﻣﯿﻠﮕﺮد ﮐﺸﺸﯽ در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل ﺗﯿﺮ ﺑﻪ ﺳﺘﻮن ﺗﺤﺖ ﺑﺎر KN 42.66 ﺟﺎری ﺷﺪ. به خاطر زیادشدن ﻋﺮض ﺗﺮک ﺑﻌﺪ از ﺟﺎری ﺷﺪن ﻓﻮﻻد ﮐﺸﺸﯽ و ﺑﺎ رﺳﯿﺪن ﺑﺎر ﺑﻪ KN 47.00، در ﻣﺤﺪوده ﮐﻮﭼﮑﯽ از CFRP ﻃﻮﻟﯽ ﺗﯿﺮ در ﻧﺰدﯾﮏ ﺳﺘﻮن ، ﺟﺪاﺷﺪﮔﯽ (debonding) اﺗﻔﺎق اﻓﺘﺪ ﮐﻪ درنتیجه آن ﻧﯿﺮوی CFRP ﺑﻪ دورﭘﯿﭻ ﻣﻨﺘﻘﻞ می‌شود. ﻧﯿﺮوی اﻧﺘﻘﺎﻟﯽ ﺑﻪ دورﭘﯿﭻ ﺑﺎﻋﺚ اﻓﺰاﯾﺶ ﺗﻨﺶ در آن می‌گردد ﮐﻪ ﻧﺘﯿﺠﻪ آن ﭘﺎرﮔﯽ دورﭘﯿﭻ می‌باشد. بعدازاین CFRP روی ﺗﯿﺮ ﮐﺎراﯾﯽ ﺧﻮد را ازدست‌داده و ﺑﺎر اﻓﺖ می‌کند. ﺳﭙﺲ ﺑﺎ ﺑﺎرﮔﺬاری ﻣﺠﺪد ﺗﺎ 42.00KN ﮐﻪ ﺑﺘﻦ ﻓﺸﺎری ﺗﯿﺮ در ﻣﺤﻞ ﻧﺰدﯾﮏ ﺑﻪ اﺗﺼﺎل ﺗﯿﺮ ﺑﻪ ﺳﺘﻮن ﺧﺮد می‌گردد. ﺷﮑﻞ 4 ﺧﺮاﺑﯽ ﺗﯿﺮ BS2 را ﻧﺸﺎن می‌دهد.

ﺗﯿﺮ BS3:

ﻣﯿﻠﮕﺮد ﮐﺸﺸﯽ در محل اﺗﺼﺎل اﯾﻦ ﺗﯿﺮ ﺗﺤﺖ ﺑﺎر KN 42.00 ﺟﺎری ﺷﺪ. به خاطر زیادشدن ﻋﺮض ﺗﺮک ﺑﻌﺪ از ﺟﺎری ﺷﺪن ﻓﻮﻻد ﮐﺸﺸﯽ و با رﺳﯿﺪن ﺑﺎر ﺑﻪ KN 46.66 ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﯽ در ﭼﺴﺐ ﻧﺰدﯾﮏ ﺗﺮک اﻓﺰاﯾﺶ می‌یابد ﮐﻪ ﺣﺎﺻﻞ آن جداشدگی CFRP ﺗﯿﺮ از ﺑﺘﻦ در ﻧﺰدﯾﮑﯽ ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل می‌باشد . درنتیجه آن ﻧﯿﺮوی زﯾﺎدی از ﻃﺮف CFRP ﺗﯿﺮ ﺑﻪ GFRP دور ﭘﯿﭻ وارد می‌شود. اﻓﺰاﯾﺶ ﻧﯿﺮوی وارده ﺑﻪ دور ﭘﯿﭻ ﺑﺎﻋﺚ ﭘﺎرﮔﯽ هم‌زمان دور ﭘﯿﭻ و CFRP ﻃﻮﻟﯽ تیر در ﻣﺤﻞ ﺑﺮﺧﻮرد دور ﭘﯿﭻ می‌گردد. ﻋﻠﯿﺮﻏﻢ اﺳﺘﻔﺎده از چندلایه FRP ﺑﺮای دور ﭘﯿﭻ و ﺳﻪ ﻻﯾﻪ FRP ﻃﻮﻟﯽ در ﺗﯿﺮ، ﭘﺎرﮔﯽ ﻫﻢ در دور ﭘﯿﭻ و ﻫﻢ در CFRP ﻃﻮﻟﯽ ﺗﺤﺖ ﺑﺎری ﻫﻤﺎﻧﻨﺪ ﺗﯿﺮ BS2 اﺗﻔﺎق اﻓﺘﺎد. بعدازآن ﺑﺎر اﻓﺖ ﮐﺮد، ﺳﭙﺲ مجدداً ﺑﺎرﮔﺬاری اداﻣﻪ ﭘﯿﺪا ﮐﺮد ﺗﺎ اﯾﻨﮑﻪ ﺗﺤﺖ ﺑﺎرKN 42.00 ﺧﺮاﺑﯽ در ﺗﯿﺮ به‌صورت ﺧﺮد ﺷﺪن ﺑﺘﻦ ﻓﺸﺎری ﺗﯿﺮ در ﻧﺰدﯾﮑﯽ ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل اﺗﻔﺎق اﻓﺘﺎد. ﺷﮑﻞ 5 ﺧﺮاﺑﯽ ﺗﯿﺮ BS3 را ﻧﺸﺎن می‌دهد.

ﺷﮑﻞ 6 ﻧﻤﻮدار ﺑﺎر- ﺧﯿﺰ نمونه‌های آزمایش‌شده با روش مقاوم سازی تیر با CFRP را ﻧﺸﺎن می‌دهد. ﻧﻤﻮدارﺗﻘﺮﯾﺒﺎ ﺑﻪ ﺳﻪ ﺧﻂ ﺑﺎ ﺷﯿﺐ ﺛﺎﺑﺖ ﺗﻮﺳﻂ سه‌نقطه A, B و C تقسیم‌شده اﺳﺖ. ﻧﻘﻄﻪ A ، ﺑﺎر ترک‌خوردگی، ﻧﻘﻄﻪ B، ﺑﺎر ﺟﺎری ﺷﺪن ﻓﻮﻻد ﮐﺸﺸﯽ، ﻧﻘﻄﻪ C، ﺑﺎر ﻧﻬﺎﯾﯽ ﺗﯿﺮ را ﺑﯿﺎن می‌کند. اﻓﺰاﯾﺶ ﺗﻌﺪاد لایه‌های CFRP در ﺗﯿﺮﻫﺎی BS2 ،BS1 و BS3 آن‌چنان ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺗﯿﺮ را اﻓﺰاﯾﺶ نمی‌دهد. ﻫﻤﻪ ﺗﯿﺮﻫﺎ ﻗﺒﻞ از ﺟﺎری ﺷﺪن و ﺑﻌﺪ از ﺟﺎری ﺷﺪن دارای ﺳﺨﺘﯽ ﻫﻤﺎﻧﻨﺪ ﺗﯿﺮ ﮐﻨﺘﺮل می‌باشد، ﻓﻘﻂ در ﺗﯿﺮ BS3 به خاطر اﻓﺰاﯾﺶ ﺗﻌﺪاد لایه‌های دور ﭘﯿﭻ ﻣﻘﺪار ﺳﺨﺘﯽ ﺑﻌﺪ از ﻧﻘﻄﻪ ﺟﺎری ﺷﺪن ﻓﻮﻻد ﮐﺸﺸﯽ ﺑﯿﺸﺘﺮ از ﺗﯿﺮﻫﺎی دﯾﮕﺮ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺗﯿﺮ BS3 ﺣﺪود 8 درﺻﺪ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺗﯿﺮ ﮐﻨﺘﺮل اﻓﺰاﯾﺶ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺑﺎرﺑﺮی داﺷﺘﻪ اﺳﺖ. ﻻزم ﺑﻪ ذﮐﺮ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﮔﺬﺷﺘﻪ ﻧﺸﺎن می‌دهد ﮐﻪ FRP ﺑﯿﺸﺘﺮ در ﺣﺎﻟﺖ ﻧﻬﺎﯾﯽ تأثیر دارد ﻧﻪ در ﺣﺎﻟﺖ ﺧﺪﻣﺖ. ﺑﺎ اﻓﺰاﯾﺶ ﺗﻌﺪاد لایه‌ها ﺑﺎر ﺟﺎری ﺷﺪن ﺑﻪ ﻣﻘﺪار ﺟﺰﺋﯽ اﻓﺰاﯾﺶ می‌یابد ﮐﻪ اﯾﻦ ﻧﺸﺎﻧﮕﺮ اﯾﻦ ﻣﻄﻠﺐ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺗﺎ ﻗﺒﻞ از ﭘﺎره ﺷﺪن دور پیچ‌ها، CFRP در رفتار ﺗﯿﺮ اﺛﺮ دارد ﯾﻌﻨﯽ ﻣﻬﺎر CFRP ﻃﻮﻟﯽ در ﺳﺘﻮن اﻧﺠﺎم می‌گیرد. دﻟﯿﻞ آن را می‌توان این‌طور ﺑﯿﺎن ﮐﺮد ﮐﻪ ﺑﻌﺪ از ﺟﺎری ﺷﺪن ﻓﻮﻻد ﮐﺸﺸﯽ و زیادشدن ﻧﯿﺮو در CFRP ﻃﻮﻟﯽ، ﺗﻨﺶ در دور ﭘﯿﭻ اﻓﺰاﯾﺶ می‌یابد ﮐﻪ درنتیجه آن ﺑﺎﻋﺚ ﭘﺎرﮔﯽ دورﭘﯿﭻ ﯾﺎ CFRP ﻃﻮﻟﯽ می‌گردد؛ ﺑﺎ ﭘﺎره ﺷﺪن دور ﭘﯿﭻ، CFRP ﻃﻮل ﻣﻬﺎر ﺧﻮد را از دﺳﺖ می‌دهد (در ﺟﺎﺋﯽ ﮐﻪ ﻣﻤﺎن ﺣﺪاﮐﺜﺮ اﺳﺖ) ﻟﺬا ﺑﻌﺪ از ﺟﺎری ﺷﺪن ﻓﻮﻻد ﮐﺸﺸﯽ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺗﯿﺮ آن‌چنان اﻓﺰاﯾﺶ ﻧﻤﯽ ﯾﺎﺑﺪ.در ادامه برای آشنایی بیشتر بادیگرخصوصیات و کاربرد FRP مطالعه مقاله ” الیاف کربن؛ از صنایع هوایی تا صنعت ساختمان ” را پیشنهاد می کنیم.

ﻧﺘﯿﺠﻪ ﮔﯿﺮی مقاوم سازی تیر با CFRP

در اﯾﻦ ﭘﺎﯾﺎن ﻧﺎﻣﻪ ﻋﻤﻠﮑﺮد ﻧﻮﻋﯽ ﻣﻬﺎر ﻣﺘﺪاول ﮐﻪ ﺑﻌﻀﯽ آﺋﯿﻦ ﻧﺎﻣﻪ ﻫﺎ ﺑﺮای ﻣﻬﺎر FRP در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل ﺗﯿﺮ ﺑﻪ ﺳﺘﻮن ﭘﯿﺸﻨﻬﺎد داده‌اند، به‌صورت آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ موردبررسی ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ و ﻧﺘﺎﯾﺞ زﯾﺮ اﺳﺘﺨﺮاج ﺷﺪه اﺳﺖ:

1- مقاوم سازی تیر های نمونه‌ها ﺑﺎ ﺑﺎﻋﺚ ﮐﺎﻫﺶ ﻋﺮض ﺗﺮک دربار ﺛﺎﺑﺖ در ﻣﺤﺪوده ﺧﺪﻣﺖ ﺷﺪه اﺳﺖ.

2- ﻋﻠﯿﺮﻏﻢ اﻓﺰاﯾﺶ ﺗﻌﺪاد لایه‌های درﺗﯿﺮﻫﺎی BS2 ،BS1، و BS3 آن‌چنان ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺑﺎرﺑﺮی ﺗﯿﺮ اﻓﺰاﯾﺶ ﻧﻤﯽ ﯾﺎﺑﺪ. .ﻫﻤﻪ تیر ها قبل از جاری شدن و بعد از جاری شدن دارای سختی همانند تیر کنترل می باشند و فقط در تیر BS3 با افزایش تعداد لایه‌ها دور ﭘﯿﭻ ﻣﻘﺪار ﺳﺨﺘﯽ ﺑﻌﺪ از ﻧﻘﻄﻪ ﺟﺎری ﺷﺪن ﻓﻮﻻد ﮐﺸﺸﯽ ﺑﻪ ﻣﻘﺪار ﺟﺰﺋﯽ ﺑﯿﺸﺘﺮ از ﺗﯿﺮ ﻫﺎی دﯾﮕﺮ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﺑﺮاﺳﺎس ﻧﺘﺎﯾﺢ اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ، اﯾﻦ ﻧﻮع از ﻣﻬﺎر ﺑﺮای FRP ﺟﻬﺖ مقاوم‌سازی ﺗﯿﺮ در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل ﻋﻤﻠﮑﺮد ﻣﻨﺎﺳﺒﯽ ﻧﺪارد.

این مقاله به همت حبیب اکبرزاده بنگر ، علی اکبر مقصودی  و هادی آرائی  تهیه شده است.