بخشی از مقاله
چکیده
روش هاي مختلفی جهت مقاوم سازي سازه هاي بتن مسلح وجود دارد که با توجه به نیاز سازه و مسائل اقتصادي و مدت زمان لازم براي انجام پروژه و هم چنین اهمیت سازه از منظرهاي مختلف ، مناسب ترین روش بررسی و انتخاب می گردد. در مقایسه راههاي مقاوم سازي ، مقاوم سازي بتن مسلح با استفاده از کامپوزیت هاي FRPبدلیل دستیابی به مقاومت بالاتر در ازاي زحمت کمتر و هم چنین عدم شکل سازه بعنوان روشی متداول در سرتاسر جهان پذیرفته شده است .استفاده از ورق هاي فولادي بدلیل معایبی همچون وزن زیاد ،زنگ زدگی ،مشکلات حمل و نقل و...رفته رفته جاي خود را به تقویت کننده هاي پلیمري مانند FRPداده است .در این مقاله به بررسی مزایا و معایب مصالح کامپوزیتی FRPبمنظور ایجاد یک سازه مقاوم پرداخته می شود .
-1 مقدمه
مصالح ساختمانی گوناگونی از دیرباز توسط انسان مورد استفاده قرار گرفته است در این میان شاید بتوان از چوب ،سنگ ،فولاد و بتن بعنوان پرمصرف ترین مصالح ساختمانی نام برد .بتن یکی از مصالح پرکاربرد در ساخت انواع سازه ها مانند ساختمان ها ، پل ها ،سازه هاي زیرزمینی و سازه هاي هیدرولیکی و دریایی می باشد .در حالت کلی بتن از مصالح بسیار با دوام به شمار می آید ،که در صورت طراحی و اجراي مناسب می تواند در هر شرایطی رفتار مناسبی نشان دهد.
بتن از سه عنصر اصلی شن ،ماسه وسیمان تشکیل شده است که در آن شن و ماسه توسط سیمان به هم چسبانده می شوند . با گذشت زمان و کاهش مقاومت سازه هاي بتنی و با توجه به این که سازه جدید هزینه بردار است مقاوم سازي این نوع سازه ها اهمیت زیادي دارد .امروزه استفاده از ورق هاي FRPیک روش مناسب جهت افزایش مقاومت و شکل پذیري سازه هاي بتن آرمه است استفاده از این مصالح در مقاوم سازي یکی از جدیدترین مباحث علمی در مهندسی عمران و سازه است چسباندن ورقه هاي FRPبه سطح بتن براي افزایش ظرفیت خمشی ،برشی و محوري و جذب انرژي در اعضاي سازه هاي بتن آرمه خصوصا اتصالات می باشد. به نظر اکثر متخصصان ،FRP را باید مصالح ساختمانی هزاره سوم نامید . این کامپوزیت ها که ابتدا در صنایع هوا و فضا به کاربرده می شد ، با داشتن ویژگی هایی چون :
-نسبت زیاد مقاومت به وزن
-دوام در برابر خوردگی
-سرعت در حمل و نصب
-سهولت در حمل و نصب
دریچه اي نو پیش روي مهندسان عمران گشوده است .
-2معرفی سیستم کامپوزیت FRP
طی چند دهه اخیر رشد چشم گیري در استفاده از مصالح FRPصورت پذیرفته است .الیاف در این سیستم کامپوزیت عضو اصلی باربر بوده و تا زمانی که در کشش هستند مقاومت بسیار بالایی را نشان می دهند . این کامپوزیت ها بر خلاف فولاد در مقابل بارهاي رفت و برگشتی دچار نرم شدگی تدریجی یا کاهش سختی پیش از هرگونه ترك خوردگی نمی گردند . اعضاي سازه اي که توسط سیستم هاي FRPمقاوم سازي می شوند عبارتند از تیرها ،ستون ها،دالها ،دیوارها ،اتصالات و سازه هایی همانند کوره ها و دودکش ها ، طاق ها ،لوله ها و خرپاها . این سیستم ها هم چنین براي تقویت سازه هاي بنایی ،چوبی ،فولادي و چدنی مورد استفاده قرار گرفته اند و ایده سیستم هاي FRPبا جایگزینی آن به جاي تقویت کننده هاي دیگر مانند صفحات فولادي و پوشش هاي بتنی ،شکل گرفته است .
-3 اجزاي تشکیل دهنده کامپوزیت FRP
بطور معمول یک ماده کامپوزیت را به صورت مخلوط فیزیکی در مقیاس ماکروسکوپیک از دو یا چند ماده مختلف تعریف می کنند که این مواد خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خود را حقظ کرده اند و مرز مشخصی را با یکدیگر تشکیل می دهند . در کامپوزیت ها دو ناحیه متمایز وجود دارد :
فاز پیوسته - ماتریس - ،فاز ناپیوسته - تقویت کننده -
شکل .2-
در یک کامپوزیت بطور کلی الیاف ،عضو باربر اصلی سازه هستند ،در حالیکه ماتریس آنها را در محل و آرایش مطلوب نگه داشته است و به عنوان یک محیط منتقل کننده بار بین الیاف عمل می کند و انها را از آسیب هاي محیطی در اثر افزایش دما یا رطوبت حفظ می کند .
.4روش هاي ساخت مواد کامپوزیت FRP
تشکیل FRPبصورت قراردادن الیاف پیوسته در یک رزین است که این رزین نقش نگهداري و به هم مرتبط کردن این الیاف جداگانه را ایفا می کند الیاف متداول مورد استفاده ،کربن ،شیشه و آرمید هستند [4].رزین هاي مورد استفاده هم عبارتند از :پلی استر ،ونیل استر و اپوکسی .دسته بندي بسته به نوع الیاف مصنوعی ، شامل الیاف شیشه - GFRP - ،الیاف کربن - CFRP - و الیاف آرمید - AFRP - می شود .
شکل- .3 الیاف کربن ، شیشه،آرمید
