مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP

مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP

تحقیقات انجام شده برروی تقویت اتصالات بتنی تقویت شده با ورق های FRP، نشان می دهد که این مواد می توانند باعث افزایش ظرفیت برشی اتصالات بتنی، افزایش ظرفیت خمشی تیر در محل اتصال، افزایش ظرفیت باربری و بهبود شکل پذیری تیرهای منتهی به اتصال شوند.

به عبارت دیگر ورقه های FRP می توانند برروی تیرهای مجاور به اتصال به کاربرده شوند و تا مقاومت اتصال افزایش یابد و باعث انتقال مفصل پلاستیک ناحیه اتصال به طرف تیر و دور از اتصال گردند. بدین ترتیب شکل پذیری قاب های بتن آرمه افزایش یافته به طوری که رفتار آن از حالت شکل پذیری معمولی به متوسط و یا حتی ویژه ارتقا می یابد.

همچنین این تکنیک می تواند در بهبود عملکرد برشی اتصالات تیر به ستون بتنی مؤثر باشد به طوری که ضعف شکست برشی اتصالات ترمیم شده و از ناپایداری کلی قاب های بتن آرمه به دلیل تشکیل مفصل پلاستیک در محل هسته اتصال و خرابی کل سازه جلوگیری به عمل آید.

به طور کلی کارایی این روش به پارامترهای زیادی از جمله جنس FRP، روش اتصال و طول امتداد یافته FRP در طول تیر، مقاومت بتن، مقدار آرماتور موجود در تیر و سختی اتصالات بتنی بستگی دارد.
در طی سال های اخیر موضوع تقویت و مقاوم سازی سازه ها به طور گسترده ای در جوامع علمی و مهندسی مطرح گردیده است.

از دیدگاه علمی تمام سازه هایی که براساس اصول و ضوابط حال حاضر آیین نامه ها طراحی و به دلیل قصور عوامل ذیربط و نبود کیفیت لازم برای مصالح به طور صحیح و اصولی طراحی و اجرا نشده اند، نیاز به تقویت و مقاوم سازی دارند. در دهه های اخیر استفاده از FRP در مقاوم سازی قسمت های مختلف سازه ها به طور گسترده مورد توجه واقع شده است.

با این شیوه ورقه های FRP می توانند در انعطاف پذیری کل ساختمان، ارتقا مقاومت سازه به سطح مورد نظر از قبیل آسیب دیدگی و یا مقاوم سازی اتصالات بتنی برای مواجه با قوانین سخت گیرانه آئین نامه های جدید و بارهای جدید مؤثر واقع گردند.

دلایل نیاز به مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP

شکل پذیری سازه های بتن آرمه از مهم ترین مسایلی است که باید در طراحی این سازه ها مد نظر طراحان قرار بگیرد. در این راستا آیین نامه های طراحی سازه های بتن آرمه ضوابط خاصی را برای طراحی این سازه ها در مناطق زلزله خیز به منظور اطمینان از حصول شکل پذیری کافی در نظر می گیرند.

در بین اجزای سازه ای اتصالات به دلایل گوناگون مهم ترین رکن سازه های بتن آرمه محسوب می شوند.

از طرفی در اجزای سازه های بتن آرمه معمولاً اتصالات چندان مورد توجه واقع نمی شوند به گونه ای که ضوابط خاص آئین نامه ها در مورد اتصالات از قبیل آرماتور گذاری عرضی اتصال معمولاً رعایت نمی شود از این رو تقویت اتصالات و افزایش شکل پذیری آن ها از موارد مهم و مورد توجه محققین مختلف بوده است.

سهم اتصالات یک قاب خمشی در تحمل تغییرشکل های ناشی از بار زلزله سهم زیادی است.

زمانی که قاب خمشی بتن مسلح تحت اثر نیروهای جانبی ناشی از زلزله قرار می گیرد، در اتصالات آن، نیروهای برشی قابل توجهی ایجاد می شود، ایجاد این نیروهای برشی با تغییرشکل های زیادی همراه است. بنابراین اتصالات سازه های بتن مسلح، علاوه بر مقاومت باید از شکل پذیری کافی نیز برخوردار باشد.

به طور کلی اتصالات تیر به ستون را می توان به عنوان ناحیه بحرانی در قاب های بتن مسلح که برای پاسخ غیر الاستیک برای مقابله با زلزله های شدید طراحی شده اند، محسوب کرد.

اتصالات بتنی دارای جزئیات ضعیف، به خصوص اتصالات تیر به ستون خارجی، به عنوان مناطق بسیار بحرانی که در معرض شکست زودرس به علت تنش های برشی زیاد هستند شناخت شده اند. همچنین شکست در پیوستگی آرماتورهای طولی به خصوص در اتصالات داخلی جایی که میلگردها به طور صحیح با قلاب های استاندارد مهار نشدند نیز مشاهده شده است.

اجرای مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP

پس از آماده سازی سطح بتن و زدودن ناهمواری ها و ایجاد زیرسازی اولیه توسط چسب، بتن جهت نصب ورق های FRP آماده می باشد. ورق های FRP در ابعاد مورد نظر بریده شده و سپس توسط همان چسب مورد استفاده برای زیر سازی اولیه، بر روی تیر و چشمه اتصال نصب می گردد. مراحل نصب ورق ها به طور خلاصه به شرح زیر می باشند:

• آماده سازی چسب اپوکسی جهت اتصال الیاف به بتن
  • پخش یکنواخت چسب بر روی سطح توسط کاردک
  • نصب ورق FRP روی سطح مورد نظر و هواگیری توسط غلطک مخصوص
  • بر روی الیاف یک لایه حفاظتی نازک اپوکسی اجرا شود