دور پیچ نمودن ستون های بتنی با صفحات کامپوزیتی از جنس پلیمرهای مسلح شده با الیاف، موسوم به ورقه های FRP از جمله روش های نوین مقاوم سازی سازه ها محسوب می گردد. بخش اعظم رابطه هایی که برای توصیف رفتار ستون های بتنی محصور شده با FRP ارائه شده است، از الریف اعمال بار فشاری تنها به این ستون ها به دست آمده است. حال آنکه بسیاری از ستون های بتن آرمه به عنوان عضوی از یک قاب خمشی تحت اثر توام بار محوری و لنگر خمشی واقع می شوند.
امروزه بسیاری از سازه های زیربنایی بخصوص در کشورهای در حال توسعه نیازمند مقاوم سازی می باشند. قدمت ساخت، عدم انطباق با آیین نامه های جدید طراحی، تخریب در اثر عوامل خورنده طبیعی و نیز آسیب دیدگی در زلزله ها و حوادث طبیعی دیگر می تواند از جمله دلایل مقاوم سازی سازه ها به شمار آید. یکی از روش های معمول جهت مقاوم سازی و افزایش ظرفیت باربری ستونهای بتن آرمه، ایجاد رو پوش پیرامونی، جهت محدود نمودن انبساط عرضی ستون بارگذاری شده است. این شیوه علاوه بر جلوگیری از کمانش آرماتورهای لولی سئون، با به تعویق انداختن جداشدگی پوسته بتنی انهدام ستون را نیز به تاخیر می اندازد. نخستین مطالعات پیرامون این روش مقاوم سازی ستون های بتن آرمه در ابتدای قرن بیستم و در مورد ستون های مقاوم شده با روپوشی فولادی صورت پذیرفت. این مطالعات نشان داد که وجود دورپیچ پیرامون ستون، سبب افزایش مشخصه های باربری آن می گردد او اثر نامطلوب شرایط محیطی بر روپوش های فولادی و مراحل دشوار و زمانبر ایجاد این روپوش ها، سبب گردید که صفحات کامپوزیتی از جنس پلیمرهای مسلح شده با الیاف موسوم به ورقه های FRP از بدو پیدایش به تدریج به عنوان جایگزین روکشهای فولادی مورد استفاده قرار گیرند.
مطالعات فراوانی پیرامون اثر دور پیچ FRP در افزایش مقاومت فشاری ستونهای بتنی محصور شده به انجام رسیده است. نتایج این مطالعات نشان از تاثیر چشمگیر دورپیچ FRP در افزایش مقاومت فشاری ستون و بهبود شکل پذیری این اجزا دارد در بیشتر تحقیقات آزمایشگاهی در مورد رفتار ستونهای محصور شده با FRP، افزایش مقاومت فشاری ستون، تحت اثر نیروی محوری ارزیابی شده است، حال آنکه بسیاری از ستونهای بتنی به عنوان اعضایی از یک قاب خمشی تحت اثر ترکیبی از نیروی فشاری و لنگر خمشی قرار می گیرند. در این مقاله نتایج پژوهشی آزمایشگاهی در مورد رفتار ستون های بتنی محصور شده با الیاف کربن CFRP تحت اثر اعمال توام بار محوری و لنگر خمشی با نتایج حاصل از مدل های توری ارائه شده توسط محققان دیگر مقایسه می گردد.
شکست نهایی نمونه ستون های محصور شده با CFRP، کاملا ترد و ناگهانی است. تنها علامت هشدار دهنده در این نمونه ها، شدت روند افزایش تغیر مکان های اندازه گیری شده و نیز نشدید صداهای ناشی از خرد شدن بتن و کشیدگی الیاف در ناحیه فشاری مقطع است.با افزایش نیروی فشاری وارد بر مقطع ستون، مقدار تنش در تأحبه فشاری مقطع، به تدریج به مقاومت فشاری بتن محصورشده نزدیک می شود. در این هنگام خرد شدن بتن در ناحیه فشاری مقطع آغاز می گردد. وجود دورپیچ پیرامونی سبب می گردد تا جداشدگی بتن خورد شده به تأخیر افتد و باربری ستون ادامه یابد. با ادامه بارگذاری ستون، تخریب تاحیه فشاری مقطع تشدید می گردد. در این هنگام صداهای مربوط به کشیده شدن الیاف پیرامون ستون و با جدا شدن دورپیچ از سطح جانبی ستون شنیده می شود، در حالت نهایی، دور پیچ پیرامونی در وجه فشاری ستون به مقاومت کششی خود می رسد و همراه با صدای بلند و به طور ناگهانی منهدم می شود. با انهدام کامپوزیت پیرامونی، ستون به نقطه گسیختگی می رسد. این نوع رفتار کم و پیش در تمامی نمونه ها مشاهده شده است. گسیختگی دورپیچ در یکی از دو انتهای ستون و به فاصله ای در حدود یک سوم ارتفاع ستون، از محل اعمال بار اتفاق افتاده است
محل گسیختگی دور پیچ CFRP در مقطع تمامی نمونه ها، در وجه فشاری ستون و نزدیک به یکی از گوشه ها رخ می دهد. در این نواحی تمرکز تنش کششی بیشتری در دور پیچ ایجاد شده و گسیختگی آن را موجب می شود. نکته قابل توجه آن است که با افزایش برون محوری بار و افزایش سهم لنگر خمشی در مقطع ستون، شدت گسیختگی نهایی CFRP محدودتر شده است. علت آن است که با افزایش برون محوری بار و کاهش ناحیه فشاری در مقطع، انبساط عرضی بشن فشاری محدود می گردد و ناحیه کمتری از دور پیچ به مرز گسیختگی می رسد.
محصور شدن بتن با مواد FRP، نه تنها مقاومت فشاری را افزایش می دهد، بلکه بر میزان جذب انرژی در این ستون ها تاثیر فزاینده ای دارد و نوعی بهبود شکل پذیری را در آنها ایجاد می نماید. نکته بسیار مهم آن است که ویژگی های مکانیکی بتن محصور شده را نمی توان جزو خصوصیات ذاتی بتن محسوب نمود. هنگامی که یک ستون بتنی محصور شده، تحت اثر فشار محوری قرار می گیرد، هسته بتنی منبسط خواهد شد. این انبساط و افزایش حجم جانبی، توسط دورپیچ پیرامونی محدود می شود. از ابتر و نوعی فشار جانبی غیر فعال از جانب روپوش به بتن میانی اعمال می گردد که به آن تنش فشاری محصور کننده گفته میشود.

فیلم تست مقاومت فشاری نمونه استوانه ای بتنی
5 (100%) 1 vote[s]

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

طراحی سایت

با ما آنلاین گفتگو کنید

+۹۸-۹۱۰۴۹۷۷۸۷۱