بررسی آزمایشگاهی و کاربرد کامپوزیت‏ های سیمانی الیافی توانمند در مقاوم‏ سازی اتصالات تیر به ستون پل‏ های راه‏ آهن با قاب‏ های صلب

مسئله اصلی در پل­ های راه ‏آهن با قاب­ های صلب سازه­ های بتنی، عدم شکل ­پذیری کافی به دلیل کمبود آرماتور برشی در ناحیة اتصال و همچنین ناکافی بودن طول مهاری میلگردهای تیر در این ناحیه می ‏باشد. به ­طوری که بررسی ­های صورت گرفته روی این سازه ­ها بر پایة ضوابط آیین ­نامه­ های کنونی، عدم کارایی مناسب آنها را در برابر زلزله‏ های شدید ثابت نموده است. هدف از این تحقیق، بررسی رفتار لرزه ‏ای اتصالات تیر به ستون خارجی بتنی معیوب پل‏ ها قبل و پس از بهسازی با پانل ‏های کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند (HPFRCC) پیش‏ ساخته می ‏باشد. در بخش اول پژوهش، مشخصات رفتاری پانل ‏های  HPFRCC با درصدهای مختلف الیاف پلی­پروپیلن و الیاف فولادی با انتهای قلاب شکل، توسط آزمایش‏ های فشاری و خمشی چهارنقطه ­ای در آزمایشگاه تعیین گردیده است. در بخش دوم پژوهش، از نتایج بخش اول جهت مدل ‏سازی رفتار پانل ‏های HPFRCC در مقاوم‏سازی اتصال تیر- ستون پل‏ ها استفاده شده است. پس از صحت ‏سنجی با استفاده از نرم ‏افزار اجزای محدود، به بررسی رفتار غیرخطی اتصالات تیر- ستون بتنی که بر اساس ضوابط طراحی سازه‏ ای پل‏ های راه ‏آهن موجود طراحی شده است، پرداخته می ‏شود. در این تحقیق، سه حالت اتصال تیر- ستون مدل ‏سازی و بررسی ‏گردید. نتایج بخش اول نشان می ‏دهد که افزودن الیاف باعث افزایش محسوس مقاومت کششی نمونه‏ ها می‏ شود و همچنین مکانیزم ‏های چقرمگی مانند پل­زدگی الیاف باعث استهلاک انرژی و کاهش گسیختگی ترد می‏ گردد. سطح زیر منحنی نیرو- تغییرمکان بعد از اعمال بار برای نمونه ‏های کامپوزیت الیافی با عملکرد بالا افزایش می‏ یابد. همچنین، نتایج بخش دوم نشان می ‏دهد که رفتار اتصالات تیر- ستون خارجی بهسازی شده با پانل‏ های HPFRCC سبب 93% افزایش شکل‏ پذیری، 45% افزایش مقاومت جانبی و 102% افزایش تغییرمکان جانبی نسبت به اتصال مبنا، که تمام نواحی اتصال از بتن معمولی تشکیل شده، می‏ گردد.