مقاومسازی با استفاده از الیاف FRP

مقاوم سازی با استفاده از الیاف FRP

 
 

FRP:

تعریف FRP یا فیبرهای پلیمری تقویت شده :
نوعی ماده کامپوزیت متشکل از دو بخش فیبریا الیاف تقویتی است که بوسیله یک ماتریس جنس پلیمر احاطه شده است. فیبرهای FRP به روش پلیاکریلونیتریل(PAN) ساخته می شوند و میلگردها و پروفیل ها به روش پالتروژن (Pultrusion) تولید می گردند که در این روش دسته های الیاف پس از آغشته شدن با رزین پس از عبور از یک قالب در کنار هم قرار گرفته و یک پروفیل دارای مقطع ثابت را بوجود می آورند.محصولات پلیمری مورد استفاده در سازه ها به شکل ورقه های(الیاف) FRP،میلگردهای FRP،مش هایFRP وپروفیل هایFRP وجود دارد.ازاین محصولات برای ساخت وتقویت سازه ها استفاده می گردد.


نقش اصلی ماتریس :
  • انتقال برش از فیبر تقویتی به ماده مجاور؛
  • محافظت از فیبر در شرایط محیطی؛
  • جلوگیری از خسارات مکانیکی وارد بر الیاف؛
  • کنترل کمانش موضعی الیاف تحت فشار.
 

الیاف (ورقه های) FRP و انواع آن :

الیاف FRP :ورقه هایی با ضخامت چند میلیمتراز جنس FRP می باشند.این ورقه ها با رزین و چسب های مستحکم و متناسب به سطح بتن چسبانده می شوند.ورقه های FRP از لحاظ شکل پذیری می توانند به شکل پارچه ای یا صفحه ای باشند،شکل پارچه ای خاصیت شکل پذیری بالایی دارد و راستای الیاف در آن می تواند در یک جهت یا دو جهت باشد،کل صفخه ای بر خلاف الیاف پارچه ای،شکل پذیر نیستند و در ضخامت و عرض های مختلف یافت می شوند.

الیاف FRP بر اساس فیبر تشکیل دهنده آنها به چهار نوع و دسته کلی تقسیم می گردند:
 
  • CFRP پلیمرهای FRP مسلح شده با الیاف کربن (Carbon Fiber Reinforced Polymers)؛
  • GFRP پلیمرهای FRP مسلح شده با الیاف شیشه (Glass Fiber Reinforced Polymers)؛
  • AFRP پلیمرهای FRP مسلح شده با الیاف آرامید (Aramid Fiber Reinforced Polymers)؛

 

مزایای استفاده از الیاف  FRP:

  • مشخصات فنی بالا شامل مدول و مقاومت بالا
  • دوام بالا
  • سبک وزن بودن و چگالی پایین صفحات  
  • برخورداری از مدول و مقاومت بالا
  • مقاومت در برابر خوردگی
  • مقاومت در برابر شرایط محیطی و ترکیبات شیمیایی
  • قابل کاربرد در برابر محیط های اسیدی و ترکیبات شیمیایی (مقاومت ضد اسیدی)
  • نفوذ ناپذیری مغناطیسی که مناسب برای مکانهایی که در آنجا دستگاه های حساس به میدان مغناطیسی است
  • مقاومت در برابر ضربه
  • ضخامت کم
  • اتصال و همپوشانی آسان در بتن و آهن
  • حمل و نقل آسان به دلیل وزن کم
  • اجرای ساده ورق ها
  • عدم توقف کاربری در زمان اجرای تقویت با FRP
  • عدم افزایش ابعاد مقاطع در مقاوم سازی بتن با FRP
  • سرعت کار بیشتر توجیه اقتصادی برای تقویت و ترمیم پروژه های سنگین به عنوان مثال پلها
  • عدم توقف کاربری در زمان اجرای تقویت
  • عایق مناسبی در مقابل محیط اسیدی ، شیمیایی و خورنده می باشد.
کاربرد الیاف (ورقه) FRP :
  • جهت تقویت ستون ها؛
  • جهت تقویت دیوارهای برشی؛
  • جهت تقویت دال ها؛
  • جهت تقویت برشی و خمشی تیرها؛
  • جهت تقویت اتصالات؛
  • جهت تقویت فونداسیون؛
  • جهت تقویت عرشه پل ها؛
سایر کاربردهای FRP :
  • جهت مقاوم سازی سازه بمنظور افزایش مقاومت و اخذ تاییدیه از سازمان ها وشهرداری
  • جهت تقویت المان های تیر، ستون وسقف بتنی؛
  • جهت کنترل ترک در المان ها؛
  • جهت افزایش طبقات در ساختمان بتنی؛
  • جهت افزایش مقاومت فشاری ،کششی و برشی؛
  • جهت اصلاح ضعف اجرا و ضعف طراحی در سازه های بتنی؛
  • جهت ترمیم کرمو شدگی و یخ زدگی بتن؛
  • جهت تغییر کاربری ساختمان ها؛
  • جهت فزایش کرنش ستونهای بتنی؛
  • جهت تقویت خمشی تیرهای بتنی؛
  • جهت تقویت خمشی و برشی دیوارهای برشی بتنی ؛
  • جهت تقویت برشی یا افزایش شکل پذیری تیرها یا ستونهای بتنی؛
  • جهت تقویت خمشی و برشی دالها؛
  • جهت افزایش مقاومت در برابر عوامل محیطی مانند خستگی، خوردگی، رطوبت، تغییر دما؛
  • جهت مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای سیلوها، مخازن، برج های خنک کننده و دودکش ها؛

میلگرد FRP و کاربرد آن :
فولاد‌ها به طور مختصر در مقابل خوردگی به وسیله قلیای بتن محافظت می‌شوند و معمولا سبب دوام خدمت‌پذیری سازه می‌گردند. برای خیلی از سازه هایی که در محیط های مهاجم از قبیل سازه‌های دریایی، پل ها، پارکینگ که در معرض نمک های یخ زا قرار می‌گیرند، ترکیب رطوبت، افزایش دما و محیط کلریدی، قلیایی بتن را کاهش می‌دهد و سبب خوردگی فولاد‌ها می‌شود که در نهایت موجب تخریب سازه بتنی می‌شود. به همین خاطر امروزه از میلگرد‌های ساخته شده با مواد پلیمری FRP در این سازه‌ها استفاده می‌کنند. به‌دلیل اینکه میلگردهای FRP دارای یک رفتار غیر شکل‌پذیر می‌باشند لذا موارد استفاده این میلگردها محدود به سازه‌هایی می‌شود که مهمترین مشکل آنها خوردگی یا مشکلات الکترومغناطیسی می‌باشد. رفتار مکانیکی میلگرد‌های  FRP با میلگردهای فولادی تفاوت دارد؛ لذا نحوه طراحی سازه های بتنی با استفاده از میلگرد های FRP دارای تغییراتی نسبت به میلگرد‌های فولادی می‌باشد. میلگرد‌های فولادی دارای رفتار تقریبا همسانگرد می‌باشند ولی میلگرد‌های FRP دارای رفتار ناهمسانگرد هستند. این رفتارناهمسانگرد در مقاومت برشی و رفتار چسبندگی میلگردهای FRP به بتن تاثیر می‌گذارد. مصالح FRP بر خلاف مصالح فولادی، رفتارالاستیک خطی از خود نشان می‌دهند.


کاربرد میلگرد FRP :

 
پذیرش