Intelligent Sensing for Innovative Structures
مقاومسازي سازه هاي بتن آرمه با پليمرهاي تقويت شده با الياف (FRP) چسبيده به صورت خارجي
در كانادا ، بيش از 40 درصد پلهاي موجود داراي عمري بالاتر از 30 سال هستند . تعداد قابل ملاحظه اي از آنها نياز به مقاومسازي و تعمير فوري دارند . بيشتر پلها همانند ديگر سازه ها مانند گاراژ پاركينگها ، به علت خوردگي و خرابي ناشي از محيط آب و هوايي دور آنها و وجود نمكهاي مختلف ، آسيب ديده اند . به علت افزايش بار سرويس و سختگيرتر شدن آيين نامه ها ، بيشتر سازه ها به واسطه طراحي قديمي براساس استانداردهاي قبلي از نظر عملكردي ضعيف بوده و قادر به برآورده كردن ضوابط آيين نامه اي امروزي نمي باشند .
پليمرهاي تقويت شده با الياف (FRP ) ، داراي الياف هاي با مقاومت بالايي بوده كه به وسيله يك رزين ماتريس پليمري احاطه شده و به شكلهاي ورقه ، صفحه و لايه ساخته مي شوند . اين مواد به سرعت به عنوان يك انتخاب جهت مقاومسازي و بهسازي سازه هاي عمراني درنظرگرفته شدند . اين مواد با مقاومت بالا و وزن كم به واسطه مقاومت در برابر خوردگي ، دوام بالا و راحتي نصب ، بسيار مورد علاقه مهندسين عمران قرارگرفته است . با وجود اينكه اين مواد به تازگي در سازه هاي عمراني مورد استفاده قرارگرفته اند ، روشهاي ترميم و مقاومسازي به كمك FRP مقبوليت زيادي را به واسطه مؤثر بودن و اقتصادي بودن پيدا نموده اند .
پروژه هاي FRP شامل محدوده وسيعي از مواد شده كه عبارتند از :
مقاومسازي تيرها و ستون ها ،
بهسازي لرزه اي ،
ترميم آسيبهاي ناشي از خوردگي در تيرها و ستون ها ،
مقاومسازي اجزاي بيشماري از سازه مانند ، دال هاي پلها ، شمعها ، صفحات بتني پيش تنيده پيش ساخته ، دودكش ها ، برجهاي فانوس دريايي ، طاقها ، تانكهاي آبي پيش تنيده و غيره .
قبل از آنكه FRP به عنوان يك راه حل براي رفع مشكلات سازه اي و مقاومسازي آنها استفاده گردد ، بايد يك آيين نامه عملي در اين زمينه در دسترس باشد . اخيرا راهنماهاي عملي و روابط طراحي زيادي به وسيله انجمنهاي تحقيقاتي مختلف ارائه شده است . بعضي از راهنماهاي طراحي نيز توسط سازنده سيستم FRP در اختيار قرار مي گيرد .
در ISIS Canada ، چندين محقق جهت ارائه تكنولوژيهاي پيشرفته مقاومسازي سازه هاي عمراني ، تلاش كرده اند . علي الخصوص مقاومسازي به وسيله FRP بسيار زياد مورد بررسي قرارگرفته است . نتيجه اين بررسيها و تحقيقات ، راهنماي طراحي حاضر مي باشد . اين راهنما پروسه طراحي را جهت مقاومسازي تيرها ، دال هاي يكطرفه و ستون هاي بتن آرمه به وسيله FRP ارائه مي كند . در ابتدا روند طراحي و روابط ، ارائه شده و سپس مثالهاي عملي جهت مشخص تر شدن روش ، مطرح مي گردد .
هدف از ارائه اين نوشته ، دراختيار گذاشتن راهنمايي براي طراحي مقاومسازي سازه هاي بتن آرمه با لايه هاي FRP مي باشد . اين راهنما جزئي و يا پيش نويسي از آيين نامه ملي يا بين المللي نبوده ، بلكه براساس نتايج آزمايشگاهي محققين كانادا و ديگر مؤسسات و آزمايشگاههاي دانشگاههاي جهان مي باشد .
بايد دقت شود كه هر پروژه ترميم يا مقاومسازي به كمك FRP براساس تاريخچه بارگذاري ، شرايط مواد و نيازهاي ويژه ترميم يا مقاومسازي متمايز از ديگر پروژه ها مي باشد . بنابراين در انتخاب طرح مقاومسازي FRP استفاده شده ، بايد كيفيت بتن موجود و شرايط كارگاه لحاظ گردد . استفاده كننده از اين راهنما بايد آگاه باشد كه هنوز موضوعات زيادي وجود دارد كه به وسيله محققين تحت بررسي مي باشد كه از آن جمله مي توان به دوام FRP و اعضاي ترميم شده ، تأثير شرايط كارگاهي بر روي خصوصيات مواد ، روشهاي مهاربندي و غيره را نام برد . بنابراين ، اين راهنما جامعيت لازم را نداشته و بايد به عنوان مرجعي براي ارائه نظر مهندسين مورد استفاده قرارگيرد .
مهندس بايد نقشه هاي مختلف و مطالب ويژه مورد نياز براي مقاومسازي سازه هاي بتن آرمه به وسيله FRP را ، آماده كند . اين مطالب بايد مطابق نيازهاي روند كدها و استانداردها (يعني آيين نامه ملي ساختمان كانادا ، استاندارد CSA A23.3 و CSA S6 ) بوده و بايد دربرگيرنده مطالب زير در رابطه با سيستم FRP باشد :
- مشخصات FRP مورد استفاده
- خصوصيات مكانيكي مورد نياز FRP
- خصوصيات مكانيكي مواد سازه موجود
- محل نصب تقويت كننده هاي FRP در سازه موجود
- ابعاد و ترتيب قرارگيري هر لايه از سيستم مقاومسازی FRP
- تعداد لايه ها و ترتيب نصب آنها
- محل و مقدار همپوشاني لبه اي
- خلاصه اي از بارهاي طراحي مورد نظر، تنشهاي مجاز و غيره
- ضروريات آماده سازي سطح شامل گردكردن گوشه ها
- روند نصب شامل درجه حرارت نصب و شرايط رطوبت و ماكزيمم و مينيمم تأخير بين زمان نصب لايه هاي متوالي
- ضروريات آماده سازي
- تكميل نهايي سطح
- انتقال ، ذخيره ، كاربرد و عمر مفيد رزينها
- كنترل كيفيت ، نظارت و آزمايشهاي انجام شده و
- آزمايشهاي بارگذاري درصورت نياز
اين مطالب بايد شامل عملكرد براساس خصوصياتي بوده كه نشان دهنده استفاده از استانداردهاي مناسب و روشهاي آزمايش براي تعيين ضوابط عملكردي مختلف مي باشد ( يعني ، مقاومت كششي نهايي سيستم FRP ، كرنش گسيختگي نهايي ، چسبندگي به بستر و غيره )
