بررسی انواع روش های بهسازی لرزه ای پل ها با استفاده از سیستم FRP

يكي از متداولترين سيستم هاي سازه ای موجود در كشور، سيستم بتني ميباشد كه حجم عمده اي از سازه هاي اجرا شده و در دست اجرا را پوشش مي دهد. با توجه به تغييرات زياد آئين نامه هاي طراحي سازه هاي بتني و مشكلات اجرايي موجود در اين گونه سازه ها در ساليان گذشته، حجم وسيعي از آنها  نياز به مقاوم سازي دارند.

با توجه به رشد کاربرد مصالح تقویتی FRP  در کشور و تقاضا برای استفاده از این فناوری به منظور مقاوم سازی سازه ها، به خصوص در پل ها، بررسی موارد استفاده با توجه به نیازهای متفاوت در سازه ها اهمیت پیدا خواهد کرد.

سیستم FRP در ستون های پل ها به عنوان يك شيوه بهسازی مؤثر رواج دارد. ستون ها با فايبرهاي يك سويه با نوارهاي  افقي پوشيده مي شوند، بنابراين محصور شدگي و مقاوم سازي برشي مشابه با آنچه به وسيله حلقه ها و اسپيرال ها درستونهاي دايره اي و نيز خاموت ها و كلاف ها در ستون هاي مستطيلي حاصل مي شد، فراهم مي گردد. محصورشدگي خصوصيات فشاري بتن را ارتقا داده و درگيري بيشتري براي بهبود طول وصله اتصالات فراهم كرده، در نتيجه تكيه گاه جانبي اي براي ميلگردهاي طولي ستون فراهم مي كند.

اولويت در سلسله مراتب مقاومتي يك سازه داشتن ستون قوي و تير ضعيف است. در مواردي كه سلسله مراتب مقاومتی منجر به ستون ضعيف، تير قوي شود (كه به دليل احتمال ايجاد يك مكانيزم طبقه نرم مورد پذيرش طراح نيست)، پوشش FRP براي مقاوم سازي خمشي تير نبايد مورد استفاده قرار گيرد. نامعلوم بودن سازگاري كرنشي ميانFRP ميلگردهاي طولي ستون و نيز ميان FRP و لايه زيرين، نبود ظرفيت كرنشي قائم در نتيجه كاربرد FRP به عنوان تقویت طولی، مهار ناکافی FRP در دو انتهاي ستون و در موقعيت نقاط عطف، اين شيوه را نامطلوب مي نمايد. در چنين مواردي بايد شيوه هاي ديگري را انتخاب نمود.

ارتقاي مقاومت خمشی ستون با استفاده از ور قهاي FRP

محصور شدگي با اين روش مقاومت خمشي و سختي ستون افزايش مي دهداما در ژاکت بندی بتنی این مقدار افزایش مقاومت بیشتر می باشد. این افزایش به دليل ظرفيت تنشي بالاتر پوشش بتنی است. اين افزايش در فاصله اي بيش از نصف عمق ستون در هر انتهاي ستون رخ مي دهد، در نتيجه، تقاضاي خمشي بزرگتر بلافاصله پس از اين ناحيه و تا ناحيه ي مفصل دوم بوجود مي آيد، بنابراين افزايش ميزان محصورشدگي از انتهاي ستون به نواحي مفصل نخستين و ثانويه، گسترش می یابد.

ارتقاي مقاومت برشي ديوار برشي با استفاده از ور قهاي FRP

از روش FRP براي ارتقاي ظرفيت برشي درون صفحه اي يك ديوار برشي مسلح استفاده می شود. پوشش ميتواند در يك وجه يا هر دو وجه ديوار مورد استفاده قرار گیرد و حتي الامكان، بايد به دور دو انتهاي ديوار پيچانده شود تا به مهار پوشش كمك كند. الياف تك سويه با جهت افقي براي ارتقاي ظرفيت برشي، همراه با ايجاد يك پاسخ تسليم ثانویه خمشی به کار می رود. کرنش های قائم به  وسیله الیاف دو طرفه محدود می شوند  و مانع از شکل پذیری عضو مقاوم سازی شده می شود بنابراين از الیاف تک سویه برای بهسازی دیوارها با جهت افقی استفاده می شود مگر آنكه شرايط خاصي حكم فرما باشد. ارتقاي ظرفیت برشي ممكن است ديوار را از رفتار حاكم برشي به رفتار حاكم خمشي تغيير دهد.

پوشش ديافراگم بتني با كامپوزيت هاي FRP

استفاده از پوشش FRP در دال ها براي ارتقاي مقاومت برشي درون صفحه اي (برش ديافراگمي) روشي بسيار جديد است که محدودیت هایی را نیز دارد. براي ارتقاي برشي دال هاي يكپارچه، الياف به موازات جهت برش اعمال شده، قرار مي گيرند .اين روش همچنين براي سيستم هاي كف پيش ساخته، در مواقعي كه صفحه برش در ميان پانل هاي پيش ساخته باشد، به كار مي رود.

در اکثر مواقع، علاوه بر ارتقای ظرفیت خود دیافراگم  بهبود ظرفيت انتقال برشي در لبه هاي ديافراگم نیز نیاز است. تحلیل و طراحی جزئيات انتقال نيرو از دال به ديوار با استفاده FRP نیاز به توجه ویژه ای دارد. عموما الياف از دال تا روي ديوار امتداد مي يابند و با زاويه ي 45 درجه اي (در ديد پلان) در طول ديوار قرار مي گيرند. خميدگي درجه اي الياف در محل خم شدن آن از دال به روي ديوار مشكلات متعددي را ايجاد مي كند. نخست اينكه، زيرسازي زاويه ي تيز ( 90 درجه) با ملات اپوکسی بايد انجام پذيرد تا شعاع مناسبي را براي الياف فراهم آورد. دوم اينكه گسترش نيروهاي برشي سبب ايجاد نيروهاي كششي در الياف مي شوند و مولفه برون صفحه اي قابل توجهي ناشي از خميدگي الياف ايجاد می گردد كه بايد تحمل شود. تنش چسبندگي الياف توان تحمل اين نيرو را محدود مي سازد كه معمولاً نيازمند تقويت خميدگي با مهارهاي کاشتنی است.