خدمات مقاوم سازی با الیاف FRP (کامپوزیت پلیمر مسلح شده )

FRP کامپوزیت پلیمر مسلح شده با الیاف

1- مقدمه

FRP  یک  کامپوزیت پلیمر مسلح شده با الیاف می باشد.

معمولا الیاف در انواع شیشه، کربن و آرامید ، بازالت در ساخت FRP مورد استفاده قرار می گیرد.

 پلیمرهای مورد استفاده درFRP  معمولا" یک اپوکسی، ونیل استر  یا  پلی استر  می باشند.

در سال های اخیر استفاده از الیاف پلیمری FRP در صنعت ساختمان، صنایع هوافضا، صنایع نظامی و ... کاربرد

و گسترش فراوانی یافته است.

از سال 2002 میلادی و پس از انتشار آیین نامه ACI440-02  استفاده از الیاف FRP  به صورت پوششی و ورق FRP

جهت تقویت المان های سازه ای و به صورت میلگرد FRP جهت مسلح نمودن مقاطع بتنی گسترش روزافزون داشته است.

بگونه ای که در حال حاضر استفاده از این مواد پلیمری در زمینه مقاوم سازی سازه های موجود به عنوان یکی از مناسب

ترین گزینه ها چه از منظر فنی و چه از منظر اقتصادی شناخته می شود و به طبع آن استفاده از الیاف FRP، جهت

کاربردهای گوناگون، در ایران نیز رواج یافته است.

2- تعریف کلی فرآیند

پلاستیک های کامپوزیت به نوعی از پلاستیک اشاره دارد که از پیوستگی دو یا چند ماده همگن با مشخصات مکانیکی

متفاوت برای ساختن یک ماده با مشخصات معلوم حاصل گردد.

 پلاستیک های تقویت شده با الیاف (FRP) یک نوع از پلاستیک های کامپوزیت محسوب می گردند که به طور خاص از

الیاف جهت افزایش مقاومت و مدول الاستیسیته در آنها استفاده شده است.

مواد پلاستیکی بدون تقویت الیاف به صورت یک ماتریس شناخته می شوند.

این ماتریس سخت و محکم است حال آنکه در قیاس با پلاستیک های تقویت شده با الیاف یا رشته های سخت تر و مقاوم تر،

ضعیف محسوب می گردد.

 مقاومت و مدول الاستیسیته FRP به عواملی چون مشخصات مکانیکی الیاف و پلیمر و نسبت حجمی هر یک نسبت به

دیگری و همچنین طول الیاف و جهت آنها در پلیمر وابسته است.

3- فرآیند ساخت

ساخت FRP  دو فرآیند کلی را در بر می گیرد.

 اولین فرآیند شامل ساخت مواد الیافی و فرم دادن به آنها می باشد.

 دومین فرآیند پیوستگی مواد الیافی با پلیمر حین فرم گیری را شامل می شود.

3-1 فرآیند ساخت الیاف

3-1-1 راستای قرارگیری الیاف

الف- ساختار FRP  های دوبعدی  یک ساختار لایه لایه است که الیاف در آن در راستای x  و y وz قرار می گیرند.

 این بدان معناست که الیاف در امتداد ضخامت FRP یا راستای Z قرار نگرفته است.

این نوع FRP در کاربردهایی مانند سیستم تقویت سازه ها کاربرد دارد.

ب- ساختار FRP  های سه بعدی بگونه ای است که الیاف در سه راستای X، Y و Z قرار می گیرند.

3-1-2 بافت الیاف

الیاف قبل از پیوستگی با پلیمر در شکل های مختلفی بافته می شود.

الیاف به روش های مختلف Weaving، stitching، braiding و knitting بافته می شوند.

4- مودهای شکست

شکست سازه ای FRP می تواند در یکی از حالات زیر رخ دهد.

الف- در اثر نیروهای کششی، کشیدگی در پلیمر بیشتر از الیاف رخ دهد و این عامل می گردد گسیختگی برشی در اتصال

بین الیاف و پلیمر بوجود آید.

ب- نیروی کششی در نزدیکی انتهای الیاف از حد مجاز قابل تحمل برای پلیمر فراتر رفته و سبب جدایی الیاف از پلیمر

می گردد.

پ- نیروی کششی از حد مجاز قابل تحمل برای الیاف بیشتر باشد و خود الیاف گسیخته شوند.

5- انواع FRP

FRP پوششی و ورق FRP در انواع الیاف شیشه ، الیاف کربن و الیاف آرامید ، بازالت با مشخصات کلی مندرج

در آیین نامه ACI440-08 در تقویت سازه ها کاربرد دارند.

این مشخصات به قرار جدول 1 می باشند.

6- کاربردهایFRP در سازه ها

اصلی ترین کاربرد FRP در صنعت ساختمان، استفاده به منظور تقویت و مقاوم سازی المان های موجود بتن مسلح

می باشد.

از FRP در تقویت تیرها، ستون ها و دال ها در ساختمان ها و پل ها استفاده می شود.

بهبود عملکرد المان های سازه حتی اگر در اثر بارهای وارده و یا شرایط محیطی آسیب دیده باشند توسط الیافFRP 

مقدور می باشد.

در حالتی که بهبود عملکرد المان سازه ای آسیب دیده مدنظر باشد، ابتدا باید عملیات ترمیم بتن با روش های استاندارد

 و تزریق اپوکسی در ترک ها انجام شده و سپس سطح المان با روش های استاندارد، آماده سازی و اضافات زدوده شود.

لازم بذکر است روش استاندارد اجرای FRP مراحل فنی حائز اهمیتی را در بر می گیرد و مستلزم  بکارگیری گروه فنی

و متخصص در این ارتباط می باشد.

6-1  تقویت تیرهای بتن مسلح

تکنیک های تقویت تیرهای بتن مسلح توسط الیافFRP،  تقویت خمشی و یا برشی آنها را شامل می شود.

تقویت خمشی تیرهای بتنی با استفاده از اجرای FRP در تار کششی المان تحت خمش و در امتداد طولی المان انجام

می گردد.

 در این حالت نقش FRP را می توان مشابه میلگردهای طولی مجسم نمود.

همچنین تیرهای بتنی را می توان با اجرایFRP در امتداد موثر تارهای کششی ناشی از برش در المان ها تقویت نمود.

منظور از امتداد موثر تارهای کششی، راستایی است که تعادل نیروها در المان های جزئی عامل بوجود آورنده کشش

در FRP  باشد.

 بدیهی استFRP  در این حالت باید در امتداد موثر تار کششی قرار گیرد.

 نقشFRP  در تقویت برشی را می توان مشابه با عملکرد آرماتورهای عرضی المان های بتن مسلح تجسم نمود .

 به طور کل تقویت برشی تیرهای مسلح باید از طریق اجرای FRP  به صورت اتصال به دو طرف جان، دورپیچ U شکل

 و دورپیچ کامل انجام گیرد.

6-2  تقویت دال های بتنی

یکی از گزینه های تقویت دال های بتنی آسیب پذیر چه از منظر سختی و چه از منظر مقاومت خمشی استفاده از FRP

می باشد.

در این روش بایدFRP  در امتداد تارهای کششی ناشی از خمش در دال اجرا گردد.

6-3  تقویت ستون های بتن مسلح

به طور معمول از الیاف FRP در تقویت ستون های بتن مسلح آسیب پذیر به صورت دورپیچ کامل استفاده می گردد.

با استفاده از این تکنیک مقاوم سازی، علاوه بر افزایش مقاومت برشی، محصورشدگی ستون ها حاصل می گردد.

محصورشدگی در ستون ها توسط FRP را می توان با عملکرد مشابه میلگردهای عرضی مجسم نمود.

محصور شدگی ناشی از دورپیچ کامل ستون ها، افزایش مقاومت فشاری آنها را سبب می گردد.

جهت دریافت اطلاعات بیشتر و رفع مشکلات پروژه خود با شرکت تماس حاصل فرمایید.