مقاوم سازی frp چیست
مواد کامپوزیتی frp از الیاف پیوسته با استحکام بالا مانند سیم های شیشه، کربن یا فولاد تشکیل شده اند که در یک ماتریس پلیمری تعبیه شدهاند. الیاف عناصر اصلی تقویت کننده را فراهم می کنند در حالی که ماتریس پلیمری (رزین های اپوکسی) به عنوان یک اتصال دهنده عمل می کند، از الیاف محافظت می کند و بارها را به و بین الیاف منتقل می کند. کامپوزیت های FRP را می توان در محل با استفاده از فرآیند لایه گذاری مرطوب تولید کرد که در آن یک پارچه خشک، از کربن یا شیشه، آغشته به اپوکسی شده و به بستر بتن آماده چسبانده می شود. پس از پخت، frp به بخشی جدایی ناپذیر از عنصر ساختاری تبدیل می شود و به عنوان یک سیستم تقویت کننده متصل به بیرون عمل می کند. کامپوزیت های FRP را میتوان در کارخانه های تولیدی نیز پیش ساخته کرد که در آن مواد برای ایجاد اشکال مختلفی که می توانند برای تقویت برنامه های کاربردی مانند میلگرد ها و تسمه ها استفاده شوند، تراوش می شوند.
متداول ترین سیستم های FRP برای کاربردهای تقویت بتن بر پایه فیبر کربن (CFRP) است. کربن دارای خواص مکانیکی برتر و استحکام کششی، سختی و دوام بالاتری در مقایسه با سیستم های مبتنی بر الیاف شیشه است. استفاده از میله ها و صفحات پیش ساخته CFRP معمولاً محدود به سطوح مستقیم یا کمی منحنی است. به عنوان مثال، قسمت بالایی یا زیرین دال ها و تیرآهن ها. عناصر پیش ساخته FRP معمولاً سفت هستند و نمی توان آنها را در محل خم کرد تا دور ستون ها یا تیرها پیچیده شود.
از سوی دیگر، FRP در ورق های یک طرفه پیوسته عرضه شده بر روی رول ها موجود است که به راحتی می توان آن را متناسب با هر هندسه ای تنظیم کرد و تقریباً می توان آن را در اطراف هر پروفیلی
پیچید. پارچه های FRP ممکن است به سمت کشش اعضای سازه (مانند دال ها یا تیرآهن ها) بچسبند تا تقویت کششی اضافی برای افزایش مقاومت خمشی ایجاد کنند، به دور تارهای تیرچه ها و تیرها بپیچند تا مقاومت برشی آنها را افزایش دهند، و به دور ستون ها پیچیده شوند تا برشی آنها افزایش یابد. و استحکام محوری و بهبود شکل پذیری و رفتار اتلاف انرژی.
سیستم های چسب مورد استفاده برای چسباندن FRP به بستر بتن ممکن است شامل یک پرایمر می باشد که برای نفوذ به بستر بتن و بهبود اتصال سیستم استفاده می شود. بتونه اپوکسی برای پر کردن فضای خالی سطح کوچک در بستر و ایجاد یک سطح صاف که سیستم FRP به آن چسبانده شده است. رزین اشباع که برای آغشته کردن پارچه و چسباندن آن به بستر آماده شده استفاده می شود.
و پوشش محافظ برای محافظت از سیستم پیوند FRP از اثرات مخرب محیطی و مکانیکی بالقوه. بیشتر اپوکسی های سیستم های تقویتکننده frp تحت تأثیر قرار گرفتن در معرض نور ماوراء بنفش قرار میگیرند، اما میتوان با استفاده از پوششهای اکریلیک، پوشش های سیمانی و انواع دیگر پوشش ها، از آنها محافظت کرد.
رزین ها و الیاف برای یک سیستم FRP معمولاً به عنوان یک سیستم بر اساس مواد و آزمایش ساختاری توسعه می یابند. مخلوط کردن یا جایگزینی یک جزء از یک سیستم FRP با یک جزء از سیستم دیگر قابل قبول نیست و می تواند بر خواص سیستم پخت تأثیر منفی بگذارد.
پیوند بین سیستم FRP و بتن موجود بسیار مهم است و آماده سازی سطح برای بیشتر کاربردها ضروری است. هر گونه خرابی یا خوردگی آرماتور داخلی باید قبل از نصب سیستم FRP برطرف شود. عدم انجام این کار می تواند منجر به آسیب به سیستم FRP به دلیل لایه لایه شدن بستر بتنی شود.
تفاوت مقاوم سازی frp و فولاد
کامپوزیت های FRP از این جهت با فولاد متفاوت هستند که دارای خواصی هستند که می توانند در جهات مختلف متفاوت باشند (ناهمسانگرد)، در حالی که فولاد خواص مشابهی در همه جهات دارد (همسانگرد). متداولترین نوع ورقهای الیافی برای کاربرد تقویت بتن با الیاف کربن یا شیشه یک طرفه پیوسته ساخته میشوند که طول پارچه را طی میکند. هنگامی که در کشش مستقیم بارگذاری می شود، مواد FRP یک طرفه یک رابطه تنش-کرنش خطی الاستیک را تا زمان شکست، بدون تسلیم یا رفتار پلاستیک نشان می دهند. با توجه به ویژگی های خطی الاستیک FRP و این واقعیت که آنها به صورت خارجی بر روی عناصر سازه اعمال می شوند، روش های استاندارد مورد استفاده برای طراحی یا تعیین مقدار آرماتور فولادی برای FRP اعمال نمی شود. رویههای نسبتاً پیچیده تری برای طراحی FRP استفاده میشوند که میتواند شامل روششناسی طراحی تکراری باشد. از آنجایی که الیاف در یک ماده FRP جزء اصلی حمل بار است، نوع الیاف، جهت الیاف و ضخامت پارچه (مقدار الیاف) استحکام کششی و سفتی را تعیین می کند. کامپوزیت های FRP بسته به نوع فیبر مورد استفاده از نظر استحکام متفاوت هستند. در حالی که شیشه دارای استحکام کششی تقریباً برابر با استحکام تسلیم فولاد ملایم است، کامپوزیت های کربنی استحکام کششی را ارائه می دهند که از دو تا پنج برابر استحکام تسلیم فولاد نرم متفاوت است. در حالی که هر دو کامپوزیت FRP سختی کششی کمتری نسبت به فولاد دارند، سختی کامپوزیت کربن دو تا پنج برابر سفتی کامپوزیت های شیشه ای است. کامپوزیت های FRP تقریباً یک پنجم وزن فولاد دارند. خواص کششی سیستم های تقویت FRP را می توان از سازنده سیستم FRP دریافت کرد. خواص کششی را می توان با استفاده از روش آزمایشی شرح داده شده در ASTM D7565 نیز تعیین کرد.
برای در نظر گرفتن دوام مواد، بیشتر راهنماهای طراحی موجود، عوامل کاهش محیطی را برای استحکام کششی FRP شناسایی میکنند که میتواند در طراحی استفاده شود. این عوامل به نوع FRP و شرایط نوردهی عنصری که باید تقویت شود بستگی دارد. برای CFRP، ضریب کاهش محیطی معمول برای شرایط قرار گرفتن در معرض داخلی 0.95 است در حالی که ضریب کاهش برای شرایط مواجهه خارجی و تهاجمی معمولاً 0.85 است.
کاربرد frp
سیستم های FRP ابزار بسیار کاربردی برای تقویت و مقاوم سازی سازه های بتنی ارائه می کنند و برای موارد زیر مناسب هستند: تقویت خمشی،تقویت برشی، ومحصور شدن ستون و بهبود شکل پذیری. سیستم های FRP نیز با موفقیت برای ارتقای لرزه ای سازه های بتنی استفاده شده است. این کاربردها شامل کاهش مکانیسمهای شکست شکننده مانند شکست برشی اتصالات تیر-ستون محدود نشده، شکست برشی تیرها و/یا ستونها و شکست اتصال لبهای است. سیستم های FRP همچنین برای مقاومت در برابر کمانش میلههای فولادی طولی، ستونها را محدود میکنند. این طرحهای FRP ظرفیتهای جابجایی جهانی و اتلاف انرژی سازه بتنی را افزایش داده و رفتار کلی آن را بهبود میبخشد. به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، کامپوزیت های FRP را می توان بر روی اعضای سازه داخلی و خارجی تقریباً در همه انواع محیط ها استفاده کرد.کدها و استانداردهای frp
راهنماها و کدهای متعددی در سرتاسر جهان منتشر شده است که به طراحی سیستمهای تقویتکننده FRP با چسب خارجی برای سازه های بتنی میپردازد. در ایالات متحده، کمیته ACI 440 ACI 440.2R را منتشر کرده است، راهنمای طراحی و ساخت سیستم های FRP با پیوند خارجی برای تقویت سازه های بتنی. با این حال، این سند یک کد محسوب نمی شود و در هیچ سند کدی از جمله کد بین المللی ساختمان (IBC) و کد بین المللی ساختمان موجود (IEBC) ارجاع داده نمی شود. با درک نیاز به کد تعمیر، مؤسسه بتن آمریکا ACI در سال 2013، کد الزامات برای ارزیابی، تعمیر و بازسازی ساختمانهای بتنی (ACI 562) را منتشر کرد که اولین استاندارد مبتنی بر عملکرد است که برای تعمیر ساختمانهای موجود توسعه یافته است. ساختمان های بتنی این استاندارد در صورت تصویب با IEBC کار می کند، یا به عنوان یک سند مستقل برای حوزه های قضایی که یک کد ساختمانی موجود را تصویب نکرده اند، کار می کند.
مقررات ACI 562 برای متخصصان طراحی جدید نیست و شامل بسیاری از الزامات مشابه برای طراحی سنتی سازه های بتنی است. ACI 562 متخصصان طراحی را هدایت می کند تا رفتار سازه را همیشه در طول فرآیند تعمیر و پس از اتمام تعمیر در نظر بگیرند. ACI 562 اجازه استفاده از مواد FRP را برای تعمیر و تقویت بتن می دهد و به استانداردهای ACI 440 برای الزامات طراحی و جزئیات اشاره دارد.
