بخشی از مقاله
چکیده:
یکی ازکاربردی های مهم FRP در تقویت سازه های بتن ایجاد فشار محصور کننده در اطراف عضو و افزایش مقاومت و شکل پذیری آن است که محصورشدگی اتصال منجر به اشکالات در ساخت و اجرا میشوند. محصورشدگی اتصال با اجرای خاموتها و آرماتورهای طولی و جدیداً با استفاده از ورقهای FRP امکانپذیر است. در اینجا ابتدا به بیان مفاهیمی از عملکرد اتصالات در اعضای سازه-های بتن مسلح تقویت شده با الیاف پلیمری - FRP - پرداخته شده و در ادامه به منظور بررسی رفتار اتصالات قابهای خمشی، مدلهای مختلفی از قابهای خمشی با اتصالات حالتهای مختلف استفاده از خاموت با تقویت ورق های FRP و بدون آن× مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج تحقیق حاضر نشان میدهد که استفاده از ورقهای GFRP در مقایسه با ورقهای FRP باعث افزایش شکل پذیری سازه شده، ولی مقاومت بار- تغییر مکان آن کمتر از حالت استفاده از ورقهای FRP میباشد.
مقدمه
اتصالات بتن مسلح در برابر زلزله میبایست علاوه بر تامین مقاومت کافی جهت مقابله با نیروهای وارده بتوانند تغییر شکلهای ایجاد شده را هم تحمل نمایند. در ناحیه اتصال تنشهای کششی به وجود آمده در اثر بارهای متناوب ناشی از زلزله در طول قطرها موجب ترکخوردگی میشوند. در طراحی یک اتصال بتن مسلح،اتصالات میبایست به نحوی طراحی شود که بتواند بیش از تلاشهای وارد بر اعضای مجاور خود مقاومت کند تا از حداکثر ظرفیت اعضای متصل به آن استفاده شود، شکلپذیری اتصال باید به نحوی باشد که از گسیختگی ترد آن جلوگیری کند، در هنگام وارد شدن نیروی زلزله میبایست استهلاک انرژی قابل قبولی از سازه مشاهده شود، عرض ترکهای ایجاد شده تحت بارهای بهرهبرداری محدود و در حد قابل قبول باشد، آرایش میلگرد گذاری به نحوی باشد که از سهولت اجرایی مناسب برخوردار باشد، تغییر مکان اتصال باید به صورتی باشد که موجب تغییر مکان چشمگیر سازه نگردد، تحت تاثیر زلزله متوسط رفتار اتصال در محدوده ارتجاعی بماند، تحت تاثیر زلزله های شدید و پس از تشکیل مفصل پلاستیک، اتصال باید قادر باشد بدون کاهش قابل ملاحضه در مقامت تغییر شکلهای زیادی را تجربه کند، در هنگام رخداد زلزله، مطلوب آن است که مفاصل پلاستیک در بیرون از ناحیه اتصال تشکیل شوند
در سالهای اخیر الیاف پلیمری - FRP - برای تقویت لرزهای ساختمانهای بتن مسلح بخصوص در اتصالات اعضای این سازهها بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. در این ساختمانها روش متداول آن است که دیوارهای ساختمان را توسط نوارهای پلیمری تقویت میکنند و الیاف کربن یا شیشه را بصورت ضربدری و یا قائم به سطح دیوار میچسبانند.
نوارهای پلیمری ضربدری بر سطح دیوار، مقاومت و شکلپذیری آن را هم در جهت درون صفحه دیوار و هم در جهت عمود بر صفحه دیوار افزایش میدهند. در این مقاله به منظور بررسی رفتار اتصالات قابهای خمشی، مدلهای مختلفی از قابهای خمشی با اتصالات حالتهای مختلف استفاده از خاموت، با تقویت ورقهای FRP و بدون تقویت ورقهای FRP مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین جهت صحت سنجی نتایج بدست آمده از مدلها در هر مورد به مقایسه نتایج بدست آمده با مدلهای آزمایشگاهی پرداخته شد.
پیشینه تحقیقات
در سال 2010، Umut Akguzel نتایج آزمایشاتی را که شامل 4 نمونه اتصال مبنا و 6 نمونه اتصال تقویت شده واقعی از دو ساختمان کوتاه و نیمه بلند بودند، مورد بررسی قرار داد. به منظور بررسی تاثیر خاموتهای عرضی حداقل در نمونههای مبنا و تقویت شده در سری اول آزمایشات، یک عدد خاموت در ناحیه اتصال قرار داده شد. اما نمونهها در سری دوم این آزمایشات فاقد میلگردگذاری عرضی در ناحیه اتصال بودند از نتایج آزمایشات وی میتوان به تاثیر تغییرات بار محوری بر روی اتصالات کناری که باعث افزایش تغییرشکلها و کاهش شدید مقاومت میشود و همچنین توصیه برای در نظرگیری تاثیر این مسئله در طراحیهای متداول، اشاره نمود.
در همین سال، Kien Le-Trung، 8 نمونه اتصال شامل یک نمونه اتصال غیرلرزهای و یک اتصال لرزهای و 6 عدد اتصال تقویت شده با ورقهای CFRP در اشکال مختلف تقویت را مورد آزمایش قرار داد. نتایج آزمایشات وی موید تاثیر استفاده از ورقهای تقویتی در افزایش مقاومت و شکلپذیری اتصالات بوده است. در این آزمایش نمونه غیرلرزهای رفتاری ترد از خود نشان داده و در حین آزمایش آسیب زیادی را متحمل شده است. در حالیکه، نمونه دارای شرایط یک اتصال لرزهای افزایش مقاومت و شکلپذیری مناسبی از خود نشان داد.
همچنین - 2010 - Lee سه عدد اتصال میانی را که بر مبنای آییننامههای قدیمیتر که در آنها میلگردگذاری عرضی در ناحیه اتصال وجود ندارد را مورد آزمایش قرار داد. از نتایج این تحقیق میتوان به تاثیر استفاده از ورقهای تقویتی در افزایش سختی، مقاومت و استهلاک انرژی اشاره کرد. این محقق همچنین به منظور برآورد مقاومت برشی اتصال تقویت شده با ورقهای FRP یک روش تحلیل ارائه کرد و صحت مدل ارائه شده را با نتایج آزمایش سنجید
Mahini نیز بر روی اتصالات تقویت شده با ورقهای FRP آزمایشاتی انجام داد. در تحقیقات وی، ضعف ناشی از عدم وجود میلگردهای عرضی در ناحیه اتصال همراه با ضعف ناشی از رعایت نکردن اصل تیر ضعیف-ستون قوی و طول مهاری کافی برای میلگردهای طولی تیر مورد توجه قرار گرفته است. نتایج آزمایشات وی نشاندهنده تاثیر مناسب استفاده از این ورقها در افزایش سختی، مقاومت، شکلپذیری و قابلیت استهلاک انرژی در اتصالات بوده است.
همچنین نتایج تحقیقات او موید شکست اتصال به علت جداشدگی ورق و یا با شروع جداشدگی ورق بوده است. به عبارت دیگر اهمیت استفاده از یک سیستم مهار مکانیکی مناسب به منظور جلوگیری از جداشدگی ورقهای تقویتی در تحقیقات Mahini به خوبی نمایان گردیده است.
