تحلیل عددی ستون های بتن مسلح مقاوم سازی شده با استفاده از ورق های پلیمری کربن دار (cfrp) تحت اثر نیروی محوری با خروج از مرکزیت

بارهای خارج از مرکز برای ستون ها و خیلی از اعضای سازه ای بسیار عادی هستند. ستون هایی که در نواحی کناری سازه قرار دارند، بخصوص ستون های گوشه همواره تحت بار محوری و لنگر هستند که میتوان آن را معادل بار محوری با خروج از مرکزیت تلقی کرد. موضوع اصلی این پایان نامه، بررسی مقاوم سازی ستون های بتن مسلح، تحت نیروی محوری با خروج از مرکزیت، با کامپوزیت های frp می باشد. با استفاده از نرم افزار ansys، ستونهای بتنی مقاوم سازی نشده و مقاوم سازی شده تحت بارگذاری قرار می گیرند. این بارگذاری تا رسیدن به ظرفیت باربری نهایی ادامه می یابد. مدل سازی نمونه ها با استفاده از المانهای خاصی که رفتار آنها منطبق و یا نزدیک به رفتار بتن، فولاد و cfrp (carbon fiber reinforced polymer ) می باشند، انجام میشود. لذا برای رسیدن به این هدف نمونه هایی از ستونهای بتنی مسلح مقاوم سازی شده با الیاف پلیمری کربن (cfrp) که نتایج آزمایشگاهی آنها موجود میباشند، انتخاب میگردد و پس از تحلیل عددی نمونه های مدلسازی شده در نرم افزار ansys، منحنی های رفتاری تنش- کرنش و نوع شکستهای صورت گرفته با نتایج آزمایشگاهی مقایسه میگردد. سپس با در نظر گرفتن متغیرهایی مانند جنس الیاف، جهت لایه های کامپوزیت و درصد فولاد طولی مقطع ستون، 10 نمونه تحلیلی تعریف و در این نرم افزار مدل سازی شدند. نمونه های تحلیلی به دو گروه با فولاد کم (2%) و نیمی با فولاد زیاد (4%) تقسیم شدند. در هر گروه، یک نمونه بدون تقویت، دو نمونه محصور شده با ورق های cfrp و دو نمونه تقویت شده با ورق های gfrp در نظر گرفته شد. همچنین نمونه های هر گروه با لایه های کامپوزیت در جهات مختلف 0،0، 0 درجه و 90، 0، 90 درجه تقویت شدند. نتایج بدست آمده از تحلیل مدل های اجزای محدود این نمونه ها نشان داد که کامپوزیت های frp، ظرفیت باربری محوری ستون های تقویت شده را 94/1 تا 85/2 برابر و شکل پذیری آن ها را 5/6 تا 12 برابر افزایش می دهند و افزایش فولاد مقطع نیروی محوری ستون را افزایش می دهد. همچنین اثر مقاوم سازی روی نمونه های با فولاد مقطع دو درصد، 8 الی 16 درصد بیش از نمونه های با فولاد مقطع چهار درصد می باشد و جهت لایه های کامپوزیت های frp بیش ترین اثر را بر علت انهدام نمونه ها دارد.