مقاوم سازی ستون با CFRP

راهنمای مطالعه

مقاوم سازی ستون با CFRP یکی از بهترین و نوین ترین روش‌های مقاوم سازی است چرا که الیاف CFRP از نسبت مقاومت به وزن بالایی برخوردار هستند که باعث افزایش میزان مقاومت ستون بدون افزایش بار مرده ی سازه می‌شود.

مراحل اجرای مقاوم سازی ستون با CFRP

تسطیح کردن و تمیز کردن سطح ستون و (کوژ کردن تیزی لبه ی ستون مستطیلی) و بتونه کردن سوراخ‌های روی بدنه ی ستون
آماده سازی و اختلاط رزین و اپوکسی و آغشته سازی بدنه ی ستون به رزین اپوکسی
برش الیاف فیبر تقویت شده کربنی CFRP به سایز طراحی شده و دورپیچ کردن و محصور سازی ستون با CFRP
آغشته سازی رویه CFRP با لایه محافظ و اپوکسی

مقاوم سازی ستون های بتنی موجود با بکارگیری الیاف FRP

مقاومسازی اعضای بتنی با مصالح کامپوزیتی FRP روش نسبتا جدیدی به شمار می‌رود. مصالح FRP خواص فیزیکی مناسبی دارند که می‌توان به مقاومت کششی بالا و ضخامت و وزن کم آن‌ها اشاره نمود. در ستون‌های بتنی استفاده از FRP ضمن افزایش ظرفیت برشی ستون، مدگسیختگی آن را از حالت برشی به خمشی تغییر داده و شکل پذیری را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. دورپیچی اعضای فشاری با الیاف FRP باعث افزایش مقاومت فشاری آن‌ها می‌گردد. این امر همچنین باعث افزایش شکل پذیری اعضا تحت ترکیب نیروهای محوری و خمشی می‌شود. برای محصور کردن عضو بتنی، لازم است راستای الیاف تا حد امکان عمود بر محور طولی عضو باشد. در این وضعیت، الیاف حلقوی مشابه تنگ‌های بسته یا خاموت‌های مارپیچی فولادی عمل می‌کنند. در محاسبه مقاومت فشاری محوری عضو باید از سهم الیاف موازی با راستای طولی آن صرفنظر گردد.

ملاحظات مقاوم سازی

با افزایش بار به سطح بارهای نهایی، امکان ایجاد ترک‌های شعاعی در ستون بتنی وجود خواهد داشت. در این حالت سیستم FRP با جلوگیری از خردشدگی بتن باعث افزایش مقاومت آن می‌شود با توجه به اینکه در سطح بارهای بهره برداری، کرنش‌های شعاعی به اندازه کافی بزرگ نمی‌باشد، اثر محصور شدگی فعال نمی‌شود. برای اطمینان از عدم وقوع ترک‌های شعاعی تحت بارهای بهره برداری، کرنش شعاعی نباید از کرنش متناظر با کرنش ترک خوردگی بتن تحت بارهای بهره برداری تجاوز کند.

افزایش شکل پذیری

افزایش ظرفیت تحمل کرنش فشاری در اعضای بتنی محصور شده با مصالح FRP منجر به افزایش شکل پذیری مقطع می‌شود. همچنین سیستم پوشش CFRP مانع کمانش زود هنگام میلگردهای طولی شده و باعث مهار جانبی بهتر وصله‌های هم‌ پوشانی در نیروهای فشاری زیاد می‌گردد. در طراحی لرزه ای، سیستم‌های CFRP به گونه ای طراحی شده اند که بتوانند به مقدار کافی تنش‌های محصور کنندگی ایجاد کرده و تحمل کرنش‌های فشاری ایجاد شده در بتن ناشی از تقاضای تغییر شکل را افزایش دهند.

مزایا مقاوم سازی با CFRP

نسبت بسیار زیاد استحکام به وزن
مقاومت کششی بالا (مقاومت کششی فوق‌العاده نسبت به وزن آن (الیاف کربن تقریباً یک سوم فولاد وزن و الی برابر آن مقاومت دارد)
نسبت بالای مدول کششی الاستیسیته به وزن
استحکام مناسب در برابر خستگی
ضریب انبساط حرارتی بسیار پائین (کامپوزیت‌های سبک و مستحکم و پایداری در برابر حرارت آن را از سایر مواد مهندسی متمایز می‌سازد)
قابلیت بافت و تولید پارچه
مقاومت بالا در برابر خوردگی (دوام و عمر طولانی در برابر مواد شیمیایی و نفوذ ناپذیری در برابر اشعهX از بارزترین خصوصیات الیاف کربن به‌شمار می‌رود)