بررسی آزمایشگاهی مقاوم سازی اتصالات بتنی با ورق های frp با تعبیه شیارهای سطحی

به دنبال فرسوده شدن سازه های زیر بنایی و نیاز به تقویت سازه ها برای برآورده کردن شرایط سخت گیرانه طراحی و لرزه ای، طی دو دهه اخیر تأکید فراوانی بر روی تعمیر و مقاوم سازی سازه ها در سراسر جهان، با تکنیک های استفاده از مواد مرکب frp به عنوان مسلح کننده خارجی صورت گرفته است. از طرف دیگر، این تکنیک ها به دلیل اجرای سریع و هزینه های کم جذابیت ویژه ای یافته اند. اطلاعات زیادی که از تحقیقات آزمایشگاهی انجام شده بر روی اتصالات تیر-ستون بتنی بدست آمده، نشان دهنده وقوع شکست برشی در اتصال تحت بارهای لرزه ای می باشد. شکست برشی ذاتا شکننده است که وقوع آن در سازه بویژه در شرایط لرزه ای، غیر قابل قبول می باشد. همچنین در بررسی تحقیقات گذشته معلوم گردید که در تقویت اتصالات بتنی باورقه های frp، پدیده جداشدگی زود هنگام این ورق ها از سطح بتن پیش از رسیدن به ظرفیت باربری نهایی و گسیختگی آن ها، از عوامل ناخواسته و مختل کننده در امر مقاوم سازی بوده که باید به شیوه ای از آن جلوگیری نمود. در این پایان نامه جهت بررسی آزمایشگاهی اتصال بتن آرمه خارجی تقویت شده با frp، چهار نمونه با مقیاس 1/2 ساخته شدند و تحت بارهای چرخه ای قرار گرفتندکه در نمونه اول، ضوابط شکل پذیری متوسط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در مورد خاموت گذاری فشرده در ناحیه بحرانی تیر و چشمه اتصال رعایت شده، اما در سه نمونه دیگر این ضابطه رعایت نشده بود. دو نمونه اول به عنوان مرجع استاندارد و ضعیف و دو نمونه دیگر نیز با یک الگوی تقویت توسط ورق های frp که با بررسی و جمع بندی نتایج کارهای تحقیقاتی (آزمایشگاهی و عددی) پیشین انتخاب شده، مقاوم سازی شدند. نو آوری بکار رفته در این تحقیق استفاده از روش شیار زنی قبل از نصب ورقه های frp در نمونه تقویت شده دوم می باشد، در حالی که در نمونه تقویت شده اول از شیوه معمول آماده سازی سطحی جهت نصب ورقه ها استفاده شده است. پس از آزمایشات اتصالات، تاثیر مقاوم سازی بر بهبود رفتار و مشخصه های مقاومتی و لرزه ای اتصالات ضعیف مشاهده شد. نتایج حاکی از آن بود که تقویت صورت گرفته در این نمونه ها باعث افزایش مقاومت و ظرفیت باربری اتصال شده است، همچنین از ایجاد شکست برشی در ناحیه بحرانی تیر و چشمه اتصال و انهدام و تخریب بتن در این نواحی جلوگیری شد. روش شیارزنی در کنترل پدیده جداشدگی زود هنگام ورق های frp موثر بود که مقادیر کرنش در لبه های ورق های تقویتی u شکل، موید تاثیر این شیارها در افزایش چسبندگی ورق های frp با سطح بتن بودند. در نمونه تقویت شده اول با ورق های frp چسبانده شده با شیوه آماده سازی سطحی در مراحل پایانی بارگذاری، ورق ها پیش از رسیدن به ظرفیت باربری نهایی، در آستانه جداشدگی زود هنگام از سطح بتن قرار گرفتند. در حالیکه در نمونه تقویت شده دوم که در آن شیوه شیارزنی در نصب ورقه های frp بکار گرفته شده این وضعیت دیده نشد. در نمونه مرجع ضعیف نسبت به نمونه مرجع استاندارد مقاومت تسلیم، مقاومت نهایی و شکل پذیری حدود 30، 74 و 21 درصد کاهش داشتند، در صورتی که نمونه تقویت شده دوم دارای افزایش قابل توجهی در مقاومت و شکل پذیری بوده، بطوری که شکل منحنی های هیسترزیس نمونه مرجع استاندارد و این نمونه تقویت شده، تقریبا مشابه شده اند و بعبارت دیگر روش مقاوم سازی مذکور باعث افزایش قابل ملاحضه در مقاومت تسلیم، مقاومت نهایی و شکل پذیری اتصالات ضعیف گردیده است.