سیلوی تقویت شده با FRP

سیلو ها سازه هایی هستند که برای ذخیره محصولات کشاورزی همچون گندم ، جو ، ذرت و سایر نهاده­ها و نیز سیمان به کار می‌روند؛ بنابراین نقش استراتژیکی برای کشور دارند و ساخت و نگهداری آنها از اهمیت ویژه­ای برخوردار است.

این سازه ها که بصورت استوانه های بتنی ساخته می­شوند همواره در معرض شرایط جوی و محیطی قرار دارند بنابراین شرایط محیطی که ممکن است چرخه های تکراری دما (سرد و گرم) و یا مرطوب و خشک را  باعث شوند، منجر به خوردگی آرماتورها و ترک بتن دیواره سیلو می‌شوند. گرچه این ترکها را می‌توان به کمک تزریق اپوکسی پر کرد اما ضعف سازه‌ای را جبران نمی‌کنند. در این شرایط سازه علاوه بر ضعف در برابر بارهای سرویس در برابر خطرات احتمالی زلزله نیز آسیب پذیر است و از آنجا که در شرایط بحرانی نیاز به مواد غذایی ذخیره شده در سیلوها می­باشد بهره­برداری از این سازه ها بعد از حوادثی همچون زلزله نیز در خور اهمیت است.

از روش های متداول برای ترمیم سیلوهای بتنی می­توان به استفاده از شاتکریت ، تزرق ملات به ترکهای ایجاد شده و یا افزودن ورق های فلزی اشاره کرد ولی این روش­ها علاوه بر طولانی مدت شدن زمان اجرا، وزن سازه را افزایش داده و پس از مدتی دوباره ایرادات وارده به سیلو ها تکرار می­شوند. اتصال ورق فولادی به پوسته خارجی سیلو نیز بسیار بد منظر است و به علاوه خود این روش نیازمند تعمیر و نگه‌داری جدی است. به علاوه اتصال این ورقه‌ها به نقاط گسسته‌ای از سیلو سبب عدم توزیع مناسب بار می‌شود. بتن و سیمان نیز در برابر شرایط جوی و محیطی ممکن است ترک برداشته و علاوه بر ریزش و ازبین رفتن لایه پوششی آرماتورها ، باعث نمایان شدن میلگردها و خوردگی آنها شود که در نتیجه باعث افزایش سرعت فرسودگی و غیر قابل استفاده شدن سیلو را می­شود.

استفاده از الیاف FRP جهت مقاوم سازی سیلوها

با پیشرفت مواد پلیمری و افزایش تولید این مصالح استفاده از الیاف FRP افزایش چشمگیری داشته است. از خاصیت این مواد که در مقاوم سازی سیلوها بکار می­رود می­توان به افزایش ظرفیت باربری ، دوام و استحکام در برابر سایش و ضربه های مکانیکی ، مقاومت و پایداری در شرایط محیطی نامناسب همچون محیط مرطوب و سیکل دما ، مقاومت در برابر خوردگی ، ضخامت بسیار پایین و وزن کم از جمله ویژگی هایی است که امروزه سبب شده استفاده از این الیاف در مقایسه با روش های متداول و سنتی افزایش پیدا کند. علاوه بر این می­توان مقاوم سازی را بدون ایجاد خلل در زمان بهره برداری از سیلو انجام داد و مدت زمان اجرا را کاهش داد.علاوه بر این مقاوم سازی در صورت نیاز در دو وجه داخلی و بیرونی سازه نیز انجام می­شود. هنمچین در صورت نیاز به مقاوم سازی موضعی نیز به دلیل چسبندگی و پیوستگی که رزین اپوکسی و FRP با سیمان و بتن دارد باعث ایجاد سطح پیوسته و مقاوم در برابر نیرو و سایش استفاده کرد. پس از اتمام عملیات مقاوم سازی با FRP نیز می­توان براحتی سطح آنرا رنگ آمیزی کرد. مقاوم سازی با FRP موجب توزیع تنش بر روی سطحی گسترده و حذف تمرکز تنش می شود.

الیاف FRP مقاومت کششی و مقاومت در برابر سایش را برای افزایش عمر سیلوهای بتنی به وجود می آورد. این محصول سریعتر و آسان تر از سیستم های شاتکریت اجرا می شود و وزن اضافی مربوط به ترمیم های به وسیله شاتکریت را از بین می برد.

سیلوی بتن مسلح بدنه ای استوانه ای با دیواره نازک است که برای ذخیره مواد دانه ای مانند دانه، ذغال سنگ، سیمان و غیره استفاده می شود. این سیلوها به طور گسترده ای در انبارهای مدرن، غلات، ذغال سنگ، سیمان و صنایع سبک و غیره استفاده می شود. با این حال، به دلیل استانداردهای کم در طراحی هنگام ساخت، مصالح ساختمانی محدود، آسیب خوردگی از محیط های طبیعی و تخریب در استفاده عادی برخی سیلوهای بتنی به مرور با مشکلاتی مانند کاهش ظرفیت، ترک ها و آسیب های سازه ای روبرو می شوند که به طور جدی بر استفاده طبیعی از آنها تأثیر می گذارد و مسائل ایمنی خاصی را به همراه دارد. لمینیت ها و الیاف کربن (CFRP) نوع جدیدی از مصالح مقاوم سازی کامپوزیت هستند.

این الیاف دارای مزایای بسیاری از جمله مقاومت کششی بالا، مدول الاستیک بالا، سبک بودن، مقاومت در برابر خوردگی بالا و اجرای راحت و غیره است و به طور گسترده ای در زمینه مقاوم سازی سازه های مهندسی استفاده می شود. در حال حاضر، تحقیقات در مورد مقاوم سازی با CFRP در در دنیا در حال گسترش است، اما استفاده از آن در مورد مقاوم سازی سیلوی بتنی نسبتاً کم است.

مشکل اصلی که سیلوهای بتن مسلح سنتی با آن روبرو هستند، مسئله سایش است که میلگردهای فولادی را در معرض محیط قرار می دهد و منجر به خوردگی می شود. چالش های اضافی شامل محدودیت های استاندارد طراحی، طراحی ضعیف و خرابی ناشی از بارگذاری و تخلیه دوره ای است. راه حل های ممکن شامل مقاوم سازی بتن با مصالحی است که در معرض خوردگی نیستند، مانند پلیمرهای مقاوم سازی شده با الیاف یا FRP. نتایج این بررسی پیامدهای قابل توجهی برای مهندسان و اپراتورهای سیلوی بتن مسلح دارد، زیرا آن ها محدودیت های روش های استاندارد ساخت و نگهداری را نشان می دهند. علاوه بر این، تحقیقات راه حل های مشخصی برای کاهش خطر شکست ارائه می دهند.

روشهای استفاده از FRP جهت مقاوم سازی سیلوها

از جمله روش های مقاوم سازی با FRP  میتوان به استفاده از الیاف FRP بصورت افقی و قائم در سرتاسر سیلو به همراه رزین اپوکسی جهت پرکردن ترکهای موجود روی سازه و ایجاد بستری صاف و هموار برای چسباندن الیافFRP اشاره کرد. در این روش با محصور کردن سازه­ی سیلو توسط الیاف FRP باعث افزایش ظرفیت محوری سیلو جهت تحمل فشار و نیروهای ناشی از مواد موجود در سیلو و ب%