مطالعه ی آزمایشگاهی رفتار ستون های بتن آرمه ی دایره ای تحت بار خارج از محور و تقویت شده با frp طولی با به کارگیری روش شیار زنی

چکیده امروزه استفاده از کامپوزیت های frp جهت تقویت و یا ترمیم انواع عناصر سازه ای به طور چشم گیری گسترش یافته است. ستون های موجود در سازه از اعضای اصلی آن می باشند که بار محوری را با یا بدون لنگر خمشی منتقل می کنند؛ بنابراین مقاوم سازی این اعضا توسط کامپوزیت های frp و ارائه ی راه کارهای جدید جهت بهبود عملکرد آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است. برای تقویت ستون های بتن آرمه، می توان از پوشش های کامپوزیتی frp به دور ستون استفاده کرد. بیش ترین کاربرد این پوشش ها به صورتی است که الیاف کامپوزیت کاملاً یا به صورت عمده در جهت عمود بر محور طولی ستون یا جهت حلقوی قرار گیرند. از طرفی، می توان با استفاده از کامپوزیت frp با الیاف در راستای موازی با محور طولی ستون نیز مقاومت ستون را افزایش داد. در صورتی که در تقویت ستون تحت بار محوری خالص از کامپوزیت با الیاف طولی استفاده شود، این کامپوزیت می تواند با تحمل قسمتی از تنش فشاری وارد بر ستون، موجب افزایش ظرفیت باربری ستون گردد. یکی از دلایل عدم کارکرد مناسب کامپوزیت frp تحت تنش های فشاری، وقوع پدیده ی کمانش در آن است. در ستون های تقویت شده با کامپوزیت طولی، کمانش ورق کامپوزیت موجب جدا شدن آن از سطح بتن می گردد. از طرفی، توسعه و بررسی روش جدید شیارزنی به عنوان جای گزینی برای روش آماده سازی سطحی متداول، نشان دهنده ی توانایی این روش در به تأخیر انداختن پدیده ی جدا شدگی frp از سطح بتن در تیرها و ستون های بتنی و بتن آرمه است. با توجه به این که اکثر ستون های موجود در سازه تحت اثر توأم بار محوری و لنگر خمشی می باشند، بررسی رفتار ستون ها تحت بار خارج از محور ضروری به نظر می رسد. در صورتی که از کامپوزیت های طولی در تقویت این ستون ها استفاده گردد، بخشی از کامپوزیت ها تحت کشش قرار گرفته و با مقاومت کششی بالایی که دارند، موجب افزایش باربری نمونه می شوند؛ هم چنین بخشی دیگر از کامپوزیت ها تحت فشار قرار می گیرند، که با به کارگیری روش شیارزنی تا حد زیادی از کمانش آن ها جلوگیری می شود و بنابراین با تحمل فشار، نقش موثری در افزایش باربری نمونه خواهند داشت. لذا در این تحقیق، از روش شیارزنی در تقویت نمونه های بتن آرمه با کامپوزیت frp با الیاف طولی استفاده شد و نمونه ها تحت بار محوری و بار خارج از محور قرار گرفتند تا تأثیر روش شیارزنی در به تأخیر انداختن کمانش و جدا شدگی frp از سطح بتن و در نتیجه افزایش باربری نمونه ها مورد بررسی قرار گیرد. علاوه بر این، با توجه به اهمیت شکل پذیری در اعضای سازه ای و از جمله ستون ها، شکل پذیری این نمونه ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. به منظور دست یابی به اهداف تحقیق، تعداد 35 عدد نمونه ی بتن آرمه با مقطع دایره ای به قطر 150 میلی متر و ارتفاع 500 میلی متر تحت بارمحوری با خروج از مرکزیت های صفر، 30، 60 و 90 میلی متر و نیز تحت خمش چهار نقطه ای قرار گرفت. در نمونه های مورد بررسی، از روش متداول نصب سطحی و روش شیار زنی در نصب کامپوزیت طولی frp استفاده شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که به کار گیری روش شیار زنی موجب افزایش ظرفیت باربری ستون تقویت شده با کامپوزیت طولی می گردد؛ و با افزایش خروج از مرکزیت بار، میزان کارایی کامپوزیت های طولی افزایش می یابد. به طوری که میزان افزایش باربری برای بارگذاری با خروج از مرکزیت های صفر، 30، 60 و 90 میلی متر و برای بارگذاری خمش چهار نقطه ای، به ترتیب به میزان 3/8، 2/12، 8/25، 36 و 3/53 درصد نسبت به نمونه ی شاهد می باشد. هم چنین با توجه به نتایج به دست آمده، در تمامی بارگذاری ها، تأثیر روش شیارزنی در افزایش باربری نمونه ها به طور چشم گیری بیش تر از روش آماده سازی سطحی می باشد. علاوه بر این، با توجه به نتایج شکل پذیری، می توان گفت که کامپوزیت های طولی در افزایش شکل پذیری نمونه موثر بوده اند. کلمات کلیدی: نمونه ی بتن آرمه ی دایره ای، ظرفیت باربری، کامپوزیت frp با الیاف طولی، کمانش، شیارزنی، بار با خروج از مرکزیت، بارگذاری خمش چهار نقطه ای.