بررسی راهکارهای عملی برای استفاده بهتر از ورق های تقویتی gfrp و cfrp در محورشدگی ستون های بتن آرمه ی دایروی

با پیشرفت روزافزون علم مهندسی مواد و پلیمر، استفاده از کامپوزیتهای پلیمری در ساختمانسازی روز به روز در حال افزایش است. دو نوع مهم از کامپوزیتهای ساخته شده از الیاف کربن و شیشه، به دلایلی از قبیل مقاومت بالا، شکلپذیری مناسب و ارزان بودن آنها، بیشترین استفاده را در صنعت ساختمان دارند. از مهمترین کاربردهای این مواد، نقش بالای آن در افزایش مقاومت و شکل پذیری اجزای سازهای به خصوص ستونها میباشد. در سالهای اخیر، تقویت و بهسازی ستونها به عنوان یکی از مهمترین اجزای سازه، موضوع تحقیقات بسیار زیادی بوده است. کامپوزیتها از طریق محصور کردن ستونها و جلوگیری از اتساع جانبی آنها باعث افزایش قابل توجه ظرفیت باربری و شکل پذیری آنها میشوند. امروزه در کنار بررسی روشهای مختلف محصور شدگی ستون و مواد قابل استفاده در محصور شدگی، به مطالعه ی روشهایی پرداخته میشود که از طریق آنها بتوان بیشترین ظرفیت قابل استحصال از کامپوزیتها را کسب نمود. در واقع کامپوزیتهای استفاده شده در ستونها هیچوقت نمیتوانند ظرفیت واقعی خود را در اجرا نیز نشان دهند. این مسئله علاوه بر اینکه مشکلاتی را در طراحی ستونها به وجود می آورد، باعث میشود که انجام طرح از لحاظ اقتصادی نیز با چالشهایی مواجه شود. عوامل مختلفی در کاهش ظرفیت کامپوزیتها موثر هستند؛ از جمله ی مهمترین این عوامل میتوان به تنشهای چند محوره که در طول بارگذاری ستون به کامپوزیت وارد میشود و همچنین انتقال تمرکز تنش از ترکهای ایجاد شده در ستون به frp اشاره کرد. بنابراین چنانچه بتوان با استفاده از روشی اجرایی، مانع از انتقال تمرکز تنش و تنشهای چند محوره به frp شد، میتوان بخش زیادی از ظرفیت از دست رفته ی frp را استحصال نمود. در تحقیق حاضر به منظور استفاده بهینه از ظرفیت کششی frp در راستای افزایش ظرفیت باربری و بهبود رفتار شکل پذیری ستونهای استوانه ای، سعی شده است ضمن کاهش تنشهای دو محوره وارد بر ورق تقویتی از انتقال تمرکز تنش ناشی از ترک خوردگی سطح بتن به ورق تقویتی نیز جلوگیری شود. مواد استفاده شده در این تحقیق به عنوان لایه ی میانی، ورق گالوانیزه به ضخامت 0.13 میلیمتر و لاستیک فشرده با ضخامت یک میلیمتر میباشند که در اندازه های تقریباً مشابه با ورق تقویتی، بریده شده و در زیر آن قرار داده میشوند. به منظور دستیابی به اهداف تحقیق، 27 نمونه ی استوانه ای بتنی مسلح به قطر 150 و ارتفاع 500 میلیمتر، تحت بارگذاری خالص محوری قرار گرفته است. ستونها به روشهای مختلف و توسط الیاف کربن و شیشه تقویت شده بوده اند. در تقویت بعضی از نمونه ها از لایه ی میانی استفاده شده است و بعضی از آنها نیز بدون استفاده از لایه ی میانی و به روش مرسوم تقویت شده اند. در این تحقیق علاوه بر بررسی نوع الیاف، نوع لایه میانی و تأثیر فضای خالی بین سطح بتن و لایه ی میانی، به بررسی اثر تعداد لایه های تقویتی، اثر عرض نوار و همین طور اثر تقویت اضافی در ناحیه میانی ستون پرداخته شده است. نتایج آزمایشها نشان میدهد که استفاده از لایه ی میانی در نمونه های تقویت شده با یک لایه الیاف کربن باعث افزایش 16 درصدی ظرفیت باربری و 53 درصدی جذب انرژی و در نمونه های تقویت شده با یک لایه الیاف شیشه باعث افزایش 17 درصدی ظرفیت باربری و 117 درصدی جذب انرژی نسبت به نمونه ی بدون لایه ی میانی شده است. همچنین مقایسه ی نتایج مختلف به دست آمده از این آزمایشها نشان میدهد که کارایی لایه ی میانی در نمونه های تقویت شده با الیاف شیشه بیشتر از نمونه های تقویت شده با الیاف کربن میباشد.