بررسی رفتار خارج از صفحه دیوارهای مصالح بنایی تقویت شده با کامپوزیت های frp با استفاده از روش المان محدود غیرخطی

با توجه به بافت وسیعی از ساختمان¬های بنایی غیر مسلح و نظر به اهمیت بناهای باستانی از لحاظ تاریخی، فرهنگی و گردشگری، مقاوم سازی این بناها از مسائل مهم و قابل توجه بوده و ضروری است که ارزیابی آسیب پذیری این ساختمان¬ها با دقت کافی انجام پذیرد؛ این در حالی است که کمبود دانش در این زمینه باعث عدم ارزیابی صحیح ایمنی و همچنین ضعف در بهسازی ساختمان¬های بنایی موجود می¬گردد. تحقیقات محدودی در ایران در رابطه با سازه¬های مصالح بنایی و همچنین بناهای تاریخی که میراث بسیار ارزشمندی می¬باشند صورت گرفته است. هر چند با ورود نرم¬افزارها و روش-های عددی، امکان تحلیل و بررسی¬های دقیق و فراوانی برای محققین فراهم شده است، اما به دلیل پیچیدگی رفتار مصالح بنایی، هنوز راه زیادی در پیش می¬باشد. این تحقیق به مدل سازی اجزاء محدود و نیز مقاوم سازی پانل مصالح بنایی تحت بار خارج از صفحه به وسیله کامپوزیت¬های frp در نرم افزار اجزاء محدود abaqus پرداخته است. در این مطالعه یک دیوار مصالح بنایی تحت بار خارج از صفحه قرار گرفته و سپس با استفاده از ورقه¬های frp تقویت شده است. برای مدل سازی دیوار مصالح بنایی از روش میکرو ساده استفاده شده و برای مدل سازی چسبندگی اولیه بین ملات و آجر، المان چسبنده مورد استفاده قرار گرفته است. برای شبیه سازی آجر که یک ماده ترد و شکننده می¬باشد از مادة بتن موجود در کتاب¬خانه مواد از پیش تعریف شده نرم¬افزار استفاده گردیده است. در این تحقیق اثر سه نوع frp، از جنس¬های شیشه، آرامید و کربن، همچنین آرایش¬های مختلف چسباندن ورقه¬های frp که عبارتند از: تقویت دیوار در وجه کششی به صورت ساده با دو لایه frp، تقویت دیوار در وجه کششی به صورت ضربدری، تقویت دیوار در وجه کششی به صورت شبکه، تقویت دیوار در وجه کششی به صورت ساده با چهار لایه frp، و تقویت وجه کششی و فشاری دیوار، برای مقاوم سازی دیوار استفاده شده است. در پایان اثر ضریب اصطکاک نیز در بررسی رفتار دیوار مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نتایج به دست آمده نشان داد المان¬ چسبنده، چسبندگی اولیه بین آجر و ملات را به خوبی شبیه سازی می¬کند و استفاده از ماده بتن برای شبیه سازی آجر مناسب می¬باشد، همچنین تقویت دیوار با ورقه¬های frp شکل پذیری دیوار را تا حد قابل توجهی افزایش می-دهد. با مقایسه نمودارهای بار-تغییر مکان مشخص گردید تقویت به صورت ضربدری نسبت به سایر آرایش¬ها شکل پذیری دیوار را با توجه به نوع بارگذاری صورت گرفته تا حد قابل قبولی افزایش می¬دهد. اثر سه نوع مختلف frp در تقویت دیوار نشان داد استفاده از یک ماده سخت-تر منجر به بروز یک رفتار تردتر از دیوار مصالح بنایی خواهد شد، البته اثر این پارامتر (نوع frp) در آرایش¬های مختلف متفاوت می¬باشد یعنی نوع آرایش نیز در بروز رفتار ترد و نرم تأثیر گذار می¬باشد. اثر ضرایب اصطکاک مختلف نشان داد، استفاده از ضریب اصطکاک بزرگ¬تر تا حدی منجر به افزایش باربری دیوار خواهد شد.