تقويت خمشي و برشي تير همبند بتن آرمه با استفاده از كامپوزيت CFRP به روش شيار زني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

دكتري

ديوارهاي برشي همبسته بتن مسلح، سيستمهاي موثري براي مقاومت در برابر بارهاي جانبي هستند كه اغلب در مناطق لرزه خيز در ساختمانهاي متوسط تا بلند استفاده ميشوند. اين ديوارها معمولاً داراي بازشوهايي براي درها و پنجرهها ميباشند كه يك ديوار سازهاي مقاوم را به دو بلوك ديوار مجزا تقسيم ميكند. مقاومت اين ديوارها نه تنها از مجموع دو ديوار مجزا، بلكه از مقطع عرضي بلوكهاي ديوار و عملكرد قابي شكل بين آنها از طريق تيرهاي همبند ناشي ميشود. ديوارهاي برشي همبسته در سازه هاي بتن مسلح بايد به تيرهاي همبند سخت و مقاوم متصل شوند تا در هنگام زلزله عملكرد موثري داشته باشند و انرژي لرزه‌اي را در ارتفاع ساختمان توزيع كنند. اين نه تنها تنش خمشي پايه ديوارهاي برشي را كاهش مي دهد، بلكه مقاومت كلي، سختي و مقاومت آنها در برابر نيروهاي جانبي را نيز بهبود مي بخشد. با اين حال، بسياري از ساختمانهاي بتن مسلح با سيستمهاي مقاوم ديوار برشي همبسته با الزامات لرزهاي ناكافي بر اساس آيين نامهها و استانداردهاي قديمي طراحي و ساخته شدهاند و يا از منظر اجرايي و ساخت و همچنين تغيير كاربري دچار مشكل ميباشند. با توجه به موارد ذكر شده، در طول زمين لرزههاي بزرگ اين سيستمها به طور رضايت بخشي پاسخ نميدهند و ممكن است زودتر از موعد فرو بريزند. مقاوم سازي اعضاي مختلف بتن مسلح از جمله تيرهاي همبند با ورقهاي FRP متصل شده با پيوند خارجي (EBR)، اگرچه متداول است، اما هميشه از جدا شدن زودرس ورقFRP از بستر بتن رنج مي برد. اخيراً، تكنيك تقويت نصب خارجي بر روي شيارها (EBROG) معرفي شده است و عملكرد بهتر آن در مقايسه با EBR براي به تعويق انداختن يا حتي حذف جداشدگي ورق FRP از بستر بتني در بسياري از اعضاي بتن مسلح سازهاي ثابت شده است. در اين مطالعه، تأثير روش‌ شيارزني در قالب تكنيك EBROG بر رفتار لرزه‌اي تيرهاي همبند بتن مسلح با كمبود فولاد برشي و خمشي تقويت ‌شده با ورق‌هاي كامپوزيت كربن (CFRP) بررسي شده است. علاوه بر اين، اثربخشي فن‌هاي FRP در تقويت مهار انتهايي نوارهاي CFRP نيز مورد مطالعه قرار گرفته است. هشت نمونه تير همبند در مقياس بزرگ با آرماتور طولي با مقاومت زياد از نوع AIV و آرماتور عرضي از نوع AIII با ابعاد يكسان ساخته شدند. كميتهاي ظرفيت باربري، شاخص شكل پذيري، ظرفيت استهلاك انرژي، كاهش سختي، نسبت باريك شدگي و شاخص آسيب از منحنيهاي بار-تغيير مكان جانبي نمونههاي آزمايشگاهي استخراج شدند. با استفاده از روش شيار زني به صورت گروه شيار و مهار باد بزني در نقطه انتهايي ورق هاي FRP، جداشدگي به طور كامل حذف شد و از ظرفيت كامل الگوي تقويت استفاده شد كه منجر به پارگي نوارهاي CFRP شد. همچنين نشان داده شد تحت شرايط خاص، اين روش مي‌تواند مفصل پلاستيك ايجاد شده در نمونهها را از نواحي مرزي تير-ديوار به نواحي مركزي تيرهمبند انتقال دهد و شكست ترد برشي را به تاخير بيندازد. در نتيجه مقاوم سازي با الگوهاي تقويت برشي به روش شيار زني، ظرفيت باربري نمونهها را تا 60 درصد افزايش داده است و همچنين ميزان شاخص شكل پذيري و اتلاف انرژي در نمونههاي مقاوم سازي شده به ترتيب حدود 24 و 66 درصد نسبت به نمونه شاهد افزايش يافت. در نمونههاي خمشي با استفاده از تكنيك EBROG و فن‌هاي FRP در نقاط انتهايي ورق‌ تقويت، مشكل جداشدگي انتهايي رفع شده و بهبود شكل‌ پذيري، استهلاك انرژي و افزايش ظرفيت باربري به ترتيب تا حدود 6، 135 و 46 درصد حاصل شد.

226275

سازه

پرديس

دانشگاه صنعتي اصفهان