مقاوم سازی FRP

دلایل انجام مقاوم سازی را شریط ذیل می توان نامبرد:

  • وارد شدن نیروهایی بیش از نیروهای وارده به سازه و آسیب دیدن ساختمان (زلزله، گودبرداری ها و ...)

  • تغییر کاربردی ساختمان از مسکونی به اداری، آموزشی، بیمارستان و یا ساختمان هایی با درجه اهمیت زیاد که باعث تغییر بارهای طراحی یا ضرایب طراحی می گردد.

  • تغییر در نقشه ساختمان های موجود (اضافه کردن طبقات حذف المان های سازه ای)

روش های رایج مقاوم سازی:

  1. مقاوم سازی سازه ها با استفاده از FRP
  2. مقاوم سازی سازه ها با اضافه نمودن دیوار برشی یا بادبند فلزی
  3. مقاوم سازی سازه ها با استفاده از میراگر، دمپر و جداگرهای لرزه ی
  4. مقاوم سازی سازه ها با استفاده از جرم های متمرکز پاندولی
  5. مقاوم سازی سازه ها با استفاده از ژاکت های فلزی و بتنی

تاریخچه مطالعات و استفاده از FRP

در كشورهاي توسعه يافته، سيستمهاي FRP به عنوان يك جانشين براي صفحات فولادي، رشد فراواني يافته است. بدليل آنكه صفحات فولادي دچار خوردگي شده و منجر به تخريب چسبندگي بين فولاد و بتن مي گردند و همچنين نصب آنها بسيار مشكل بوده و احتياج به تجهيزات سنگيني دارند، محققين FRP را به عنوان يك جايگزين براي فولاد در نظر گرفتند. كار آزمايشگاهي انجام شده بر روي مواد FRP كه جهت قاوم سازی سازه هاي بتني استفاده شدند ، براي اولين بار در سال 1978 در آلمان گزارش شد. تحقيق انجام شده در سوئيس منجر به اولين كاربرد سيستمهاي FRP در پلهاي بتن آرمه جهت مقاوم سازی خمشي گرديد.

سيستمهاي FRP براي اولين بار جهت اعمال محدوديت و محصوركنندگي ستونهاي بتن آرمه در ژاپن در سال 1980 مورد استفاده قرار گرفت. وقوع حادثه  ناشي از زلزله در سال 1995، باعث افزايش استفاده از FRP در ژاپن گرديد.

ايالات متحده نيزسابقه تحقيقات مداوم و طولاني از سال 1930 در استفاده از تقويت كننده هاي بر پايه الياف جهت مقاوم سازی سازه هاي بتني را داراست. با اين وجود رشد و توسعه حقيقي و انجام تحقيقات در استفاده از اين مواد براي مقاوم سازی سازه هاي بتني در سال 1980 از طريق سازمان هاي FHWA و NSF در آمريكا آغاز شد. فعاليتهاي تحقيقاتي منجر به تقويت تعداد زيادي از پروژه ها در اين كشورگرديد كه تحت بازه وسيعي از شرايط محيطي گوناگون اجرا شده است.

توسعه آيين نامه ها و استانداردها براي سيستمهاي FRP در اروپا، ژاپن، كانادا و ايالات متحده آمريكا در حال رشد مي باشد. از حدود 30 سال قبل تا به امروز، انجمن مهندسين عمران ژاپن (JSCE) ، انجمن بتن ژاپن (JCS) نيز راهنماهايي در ارتباط با استفاده از مواد FRP در سازه هاي بتني منتشر نموده اند.

مزایای استفاده از FRP

مزيت اصلي مصالح FRP، نسبت بالاي مقاومت به وزن و مقاومت زياد آن در مقابل خوردگي مي باشد. مقاومت بالاي آنها در عين حال كه وزن كمي دارند سبب مي گردد كه جابجايي و حمل و نقل آنها راحت تر بوده و هزينه استفاده از آنها و نيروي كار، كاهش يابد همچنين مقاوم بودن آنها در مورد خوردگي سبب دوام و پايا بودن عملكرد آنها مي باشد. صفحات FRP حداقل دو برابر مقاومت صفحات فولادي را دارا هستند كه اين مقدار مي تواند تا 10 برابر مقاومت صفحات فولادي نيز باشد در حاليكه وزن آنها فقط 20% وزن فولاد است. مواد مركب (كامپوزيت) FRP در موارد ديگري هم مورد استفاده قرار گرفته اند مثلاً در صنايع هوايي از سالها پيش مواد كامپوزيت مورد استفاده قرارمي گرفت.

محدوديت استفاده و كاربرد آنها در مهندسي ساختمان به قيمت بالاي آنها بر مي گردد البته هزينه و قيمت آنها رو به كاهش است و به اين ترتيب استفاده از آنها بيشتر و بيشتر خواهد شد. استفاده از آنها در زمينه مقاوم سازي سازه ها، هر چند كه هزينه بالايي دارد، اما با توجه به هزينه اجراي كم و نيز ساير مزاياي FRP، در كل به عنوان يکي از مؤثر ترين راه هاي مقاوم سازي سازه هاي بتني مي تواند به شمار رود

انواع FRP و روش اجرا

شكل گيري FRP به صورت قرار دادن الياف پيوسته در يك رزين مي باشد كه اين رزين نقش نگهداشتن و به هم مرتبط كردن اين الياف جداگانه را ايفا مي كند. الياف متداول مورد استفاده، كربن، شيشه و آراميد مي باشند. رزين هاي مورد استفاده هم عبارتند از پلي استر، ونيل استر و اپوكسي.

الياف متداول،FRP به سه نوع یل تقسیم بندی می گردد.

GFRP (الياف شيشه)

CFRP (الياف كربن)

AFRP (الياف آراميد)



دو روش متداول براي استفاده از FRP در مقاوم سازي سازه هاي بتن مسلح وجود دارد. روش اول چسباندن تر مي باشد. كه در اين روش در محل اجرا، از رزين براي آغشته سازي الياف به هم بافته نشده و يا الياف در يك جهت نگاهداشته شده، استفاده مي گردد. روش دوم استفاده از مصالح FRP پيش ساخته مي باشد. مصالح پيش ساخته FRP مي تواند به اشكال متفاوتي توليد شود كه هم مناسب براي مقاوم سازي تيرها در برابر خمش باشد و هم به شكل صفحاتي كه بتوان از آنها براي دور پيچ كردن ستونها استفاده كرد. روش استفاده چسباندن تر اين مزيت را دارد كه استفاده از آن در نقاط غير هم سطح و داراي انحنا و نيز لبه هاي مقطع راحت تر است. در عوض استفاده ازFRP پيش ساخته كيفيت بهتري خواهد داشت. البته روش سومي هم كه چندان متداول نيست و شبيه به روش چسباندن تر مي باشد وجود دارد كه آنرا آغشته سازي با رزين مي نامندمصالح FRP معمولاً به صورت بسته بندي شده و همراه با دستورالعمل استفاده عرضه مي گردد. اين دستورالعمل ها بايد دقيقاً مورد توجه قرار گيرد علي الخصوص وقتي استفاده از FRP به روش چسباندن تر صورت مي گيرد.