بررسی رفتار تیرهای بتن آرمه تقویت شده با صفحات کامپوزیتی

در سالهای اخیر تقویت و تعمیر سازه های ضعیف و خسارت دیده در دنیا، به دلایل مختلف از جمله دلایل اقتصادی متداول شده است. سازه ها به علل گوناگون از جمله: نیروهای زلزله، باد، آتش سوزی، و یا بارگذاری های بیش از اندازه می توانند آسیب ببینند. در بین انواع ساختمانهای متداول در ایران، اجرای ساختمانهای بتن آرمه متداول گشته است. زیرا عقیده بر این است که، فولاد با خواص شکل پذیری زیاد و نسبت بالای مقاومت به وزن آن همراه با بتن که دارای مشخصات فشاری عالی می باشد، سازه مرکبی را تشکیل می دهد که اگر طراحی و اجرای چنین سازه ای با دقت صورت گیرد، ظرفیت و مقاومت خوبی را در برابر نیروهای اتفاقی مثل نیروی زلزله داراست. متاسفانه بدلایل مختلف در اکثر این ساختمانها مسئله شکل پذیری رعایت نشده و به مقاومت در برابر زلزله توجه خاصی مبذول نگشته است. از طرفی با توجه به اینکه کشور ایران در منطقه زلزله خیز قرار دارد، تقویت ساختمانهای موجود در برابر زلزله، از کارهای لازم و ضروری بوده که عدم توجه به آن ممکن است در آینده خسارات جانی و مالی فراوان وجبران ناپذیری را به همراه داشته باشد. لذا مطالعه دقیق و گسترده بصورت تئوری و آزمایشگاهی در این زمینه و گردآوری تحقیقات و تجربیات ناشی از زلزله های مختلف دنیا نیز ضروری و لازم به نظر می رسد. بنابراین، مقاوم سازی اعضای اصلی ساختمانها و سازه های مختلف دیگر یکی از راه حل های مقابله با زلزله و خسارات ناشی از آن است. مقاوم سازی به روشهای گوناگون و با در نظر گرفتن پارامترهای مختلفی انجام می گیرد که هر روش مزایا و محدودیت هایی دارد. از جمله اعضای اصلی یک سازه، تیرهای حمال و باربر آن سازه است. لذا، در این پروژه ابتدا از روشهای سنتی تقویت، یا تعمیر و تقویت تیرهای بتن آرمه نام برده شده است. با ورود کامپوزیت ها در عرصه های مختلف، دریچه تازه ای در جهت کاربری این مواد در صنعت عمران باز شد. در اکثر کشورهای جهان روشهای سنتی تقویت یا تعمیر و تقویت اعضای مختلف سازه های بتن آرمه، جای خود را به روش جدید استفاده از مواد کامپوزیتی در تقویت یا تعمیر و تقویت اعضای سازه ها داده است. بنابراین، تقویت تیرهای مذکور با مواد کامپوزیتی شیشه / اپوکسی ‏‎(gfrp)‎‏ توسط سه روش تئوری ‏‎‎‏(تحلیلی)، اجزا محدود ‏‎(fem)‎‏ و آزمایشگاهی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. به علت موثر و کارا بودن این روش، در این پروژه مطالعاتی تحت عناوین زیر صورت گرفت: 1- بررسی رفتار تیرهای بتن آرمه بدون هیچ گونه تقویت روی سطوح خارجی آنها تحت خمش چهار نقطه ای.2- بررسی رفتار تیرهای بتن آرمه با تقویت کامپوزیتی شیشه/اپوکسی روی وجه کشش آنها تحت خمش چهار نقطه ای.3- تعمیر و تقویت تیرهای آسیب دیده توسط صفحات کامپوزیتی شیشه/اپوکسی و بررسی رفتار آنها تحت خمش چهار نقطه ای.همانطور که ذکر شد، روشهای 1 و 2 توسط سه روش تئوری ‏‎‎‏(تحلیلی)، اجزا محدود ‏‎(fem)‎‏ و آزمایشگاهی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله در هر سه روش ضمن داشتن توافق، باربری و مقاومت نهایی تیرهای تقویت شده نسبت به تیرهای تقویت نشده را به اثبات رسانیدند. در روش سوم، تقویت تیرهای آسیب دیده ‏‎‎‏(که از قبل تحت 80% بار نهایی اشان، بارگذاری شده بودند) توسط صفحات مذکور تعمیر و تقویت شده و در آزمایشگاه و تحت بارگذاری چهار نقطه ای خمشی، مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده در این مورد نیز افزایش باربری قابل توجه تیرهای مذکور را به اثبات رسانید.