به عنوان مقدمه ای بر تعریف مقاوم سازی با FRP و مصالح آن ، می توان گفت که امروزه مقاوم سازی و سایر روشهای جدید مقاوم سازی و استفاده از FRP و استفاده از میلگردها به تدریج با روشهای سنتی و مرسوم مقاوم سازی جایگزین می شوند ، و این نشان می دهد که این به دلیل صنعت ساختمان است و با سرعت نگران کننده ای در حال رشد است. افزودن FRP به سیستم مقاوم سازی در واقع یکی از روشهای جدید برای ساخت ، تقویت سازه و پوشش محافظ در صنایع مختلف در سطح مقاوم سازی است. از مزایای مهم مقاوم سازی و FRP می توان به استحکام کششی بسیار بالا و وزن بسیار کم اشاره کرد. FRP چیست؟ (پلیمر تقویت شده با الیاف) در حال حاضر به طور گسترده ای در تعمیر ، تقویت و مقاوم سازی ساختمانها و سازه های بتنی و فلزی و همچنین در صنعت مصالح کامپوزیت مورد استفاده قرار می گیرد. از دو جزء اصلی تشکیل شده است: فایبر (الیاف) و ماتریس (رزین). FRP مخفف پلیمر تقویت شده با الیاف است. FRP بیشتر برای تعمیر و سازه های بتنی مقاوم سازی استفاده می شود. هنگامی که FRP بر روی سطوح بتنی (مانند دال ها، تیرها، ستون ها و فونداسیون و دیوارهای بتنی) قرار می گیرد ، مقاومت بتن را افزایش می دهد.  در این مقاله شما با مقاوم سازی با FRP و مصالح آن بیشتر آشنا خواهید شد. FRP در ساختمانهایی با اهداف مختلف ، به عنوان پشتیبان ماشین آلات سنگین و سازه های آبی مانند سدها و کانالها استفاده می شود. FRP همچنین در زیرساخت های مهندسی مقاوم سازی مانند پل های جاده ای و راه آهن ، مخازن ذخیره آب و مصالح شیمیایی ، سیلوها و برج های خنک کننده استفاده می شود. مقاوم سازی با FRP ساخته شده است و همانطور که به طور مختصر اشاره کردیم کاربردهای زیادی دارد.  

مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

همانطور که در مقدمه ذکر شد ، FRP اساساً از دو ماده ماتریس و الیاف تشکیل شده است. رزین اپوکسی و پلی استر مصالح اصلی ماتریس هستند. آنها از مصالح افزودنی برای صرفه جویی در مصرف و بهبود عملکرد آنها استفاده می کنند. ماتریس انتقال بار FRP را تکمیل می کند. همچنین کمانش موضعی فیبر فشرده را کنترل می کند. فیبر مسئول ایجاد مقاومت مکانیکی در FRP است. همچنین الیافی است که از خوردگی و آسیب جلوگیری می کند. فیبر مهمترین جزء FRP است.  

مقاوم سازی ساختمان با FRP و انواع آن

FRP انواع مختلفی دارد:

میلگرد صفحه فیبر مقاوم سازی با FRP و مصالح آنها کاربردهای مربوطه خود را دارند: پروفیل ها برای سازه های خرپایی و قاب استفاده می شوند. میله ها ، میله های فولادی و شبکه ها به صورت جداگانه و به شکل آرماتورهای داخلی پیش تنیده برای اعضای بتنی استفاده می شوند. تسمه ها، صفحات و پوسته ها به ترتیب برای بتن ، چوب ، بنایی و اجزای فلزی به شکل میله های فولادی پیش تنیده خارجی استفاده می شوند. صفحات، پوسته ها و مقاطع قالب شده به طور مجزا و مرکب در قالب بندی های تسلیح خارجی اعضای بتنی و درجا استفاده می شوند.

استفاده از سیستم مقاوم سازی با  FRP

استفاده از کامپوزیت های ماتریس پلیمری FRP در مقاوم سازی و بهبود سازه و همچنین استفاده از مقاوم سازی و FRP در طراحی سازه های بتنی بطور کلی ، در سالهای اخیر ، عمدتا به دلیل نیاز به افزایش عمر مفید ، افزایش چشمگیری یافته است و ارتقای اساسی زیرساخت ها در تمامی نقاط دنیا اشاره کرد. ویژگی های اصلی کامپوزیت های پلیمری مقاومت در برابر خوردگی ، نصب آسان و وزن سبک است. یکی دیگر از عواملی که استفاده از مصالح FRP را گسترش می دهد ، کاهش قیمت این مصالح است. ده سال پیش ، به نظر می رسید استفاده از مصالح کامپوزیت FRP گزینه ای لوکس و گران قیمت است ، اما اکنون قیمت این مصالح به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. استفاده مقاوم سازی از FRP نه تنها تمام مزایا را دارد ، بلکه از نظر اقتصادی پروژه را نیز بهینه می کند. در گذشته نه چندان دور ، شواهد فنی در این زمینه بسیار محدود بود ، اما امروزه تعداد زیادی مقاله علمی در مجلات و کنفرانس ها در مورد استفاده از این مصالح در مقاوم سازی وجود دارد. این رشد فزاینده گواهی بر روش و اهمیت این فناوری جدید است. با افزایش تقاضا و توجه به استفاده از آرماتورهای کامپوزیتی ، به منظور استفاده از دانش فنی ، روشهای طراحی نیز برای استفاده در زمینه حرفه ای توسعه یافته است. تفسیر روشهای تحلیلی و در نظر گرفتن عوامل ایمنی در طراحی و در نظر گرفتن عوامل اقتصادی منجر به توسعه دستورالعملها و مقررات محاسبه و اجرا از جمله مقررات ISIS کانادا، FIB اروپا و ACI 440 R ایالات متحده شده است.

 

مقاوم سازی با FRP و شرایط محل نصب

هنگام استفاده از مصالح FRP  و روش نصب frp، باید به این نکته توجه کنید که آیا آنها استانداردهای مورد نیاز را دارند یا خیر ، و بهتر است همیشه توسط یک مارک معتبر تهیه شود. طراحی ساختمان مقاوم سازی با استفاده از FRP به مجموعه ای از ابزارها از جمله مقررات مقاوم سازی و نرم افزار کمکی نیاز دارد. استفاده از FRP و مصالح آن برای پیاده سازی مقاوم سازی نیاز به تخصص دارد. بدون دانش لازم در مورد نحوه نصب آن ، مردم نمی توانند کاری انجام دهند.

 

نقاط ضعف  مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

FRP ، مانند سایر مصالح ساختمانی ، نقاط ضعف خود را دارد:

•     حساسیت به آتش
•     ضعف در برابر تحمل تنش‌های فشاری
•     همبستگی بین تخته FRP و سطح عضو بتن

مزایای مقاوم سازی و FRP و مصالح آنها

این روش همچنین مزایای خاص خود را دارد:

•     دارای استحکام کششی بالایی است که به افزایش مقاومت فشاری اجزا کمک می کند
•     با شاخص های فنی بالا مانند مدول و مقاومت
•     مقاوم در برابر خوردگی
•     حمل و نقل آسان
•     سرعت عمل بالا
•     وزن سبک و چگالی کم
•     توقف نداشتن کاربری در زمان اجرای تقویت با آن
•     بدون نیاز به قالب بندی
•     بدون مسائل معماری

 

دلایل افزایش استفاده از مقاوم سازی با FRP

همیشه دلایل مهمی برای انتخاب FRP و مصالح آن به عنوان ابزار ساختمان مقاوم سازی وجود دارد که می توان آنها را به شرح زیر لیست کرد:

1.     افزایش تولید ، عرضه و فروش باعث کاهش قیمت FRP و افزایش فروش FRP شده است.
2.     وزن بسیار کم الیاف FRP در مقابل مقاومت کششی بسیار بالایی که دارد.
3.     عملکرد ضد خوردگی و استحکام مکانیکی بالای مصالح FRP باعث تقویت ساختاری مقاوم سازی و پوشش های ضد خوردگی در بتن ، فولاد ، پل ها ، خطوط لوله ، مخازن و تأسیسات پتروشیمی و صنعتی می شود که در زمان و هزینه صرفه جویی می شود.
4.     استفاده از FRP در سازه های بتنی مسلح ارزانتر از روشهای سنتی برای از بین بردن بتن مسلح و اجزای سازه مقاوم سازی است.
5.     روش تولید اصلاح شده کامپوزیت FRP، منجر به تولید محصولاتی با خواص مقاومتی و مشخصات فنی بالاتر و کاهش قیمت FRP تولید شده است.
6.     در سالهای اخیر ، خواص الیاف و رزین مصالح FRP بهبود یافته است به طوری که از آنها در اکثر پروژه های مقاوم سازی استفاده شده است.
7.     می توان ترکیبی از الیاف FRP و ماتریس (رزین اپوکسی FRP) را بهینه کرد تا در عملیات بازسازی و تقویت سازه در سیستم FRP با یکدیگر سازگاری بیشتری داشته باشند.

 

موارد استفاده مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

این روش مقاوم سازی در بسیاری از موارد استفاده می شود:

•     مقاوم سازی ساختمان ها، پل ها و پایه پل ها
•     مقاوم سازی سازه های صنعتی ، بنایی و بتنی
•     مقاوم سازی ساختمان های مسکونی، تجاری و غیره
•     مقاوم سازی سیلوها، خطوط لوله و نیروگاه ها

 

سایر روشهای مقاوم سازی برای FRP و مصالح آن

استفاده از FRP برای تقویت ستون های بتنی موثرتر از سایر روش های مقاوم سازی است. مصالح کامپوزیت FRP برای تقویت ستون های بتنی که تحت بارهای محوری و برشی هستند و همچنین ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺧﻤﺸﯽ ﺳﺘﻮن ﻫﺎ کاربرد دارد. همچنین اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻣﺸﺨﺼﻪ ﺑﺘﻦ که به علت اﻓﺰاﯾﺶ ﺷﮑﻞ ﭘﺬﯾﺮی، تأثیر افزایشی روی اﺛﺮ ﻣﺤﺼﻮر ﺷﺪﮔﯽ بتن به وجود می آید، از دیگر کاربردهای آن است. FRP به دلیل ورقه های نازک بهترین انتخاب برای تقویت ستون ها است. به این ترتیب هیچ مشکلی برای موقعیت یابی پارکینگ ساختمان وجود ندارد. FRP بیشترین تأثیر را بر ستون ها دارد. با این حال ، در ستون های مربع و مستطیل ، FRP را می توان با گوشه های گرد استفاده کرد. اجزای ستون بتنی با پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه پیچیده شده و در نتیجه عملکرد تحمل و شکل پذیری بتن ستون را بهبود می بخشد.پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه از افزایش ترک های اطراف بتن جلوگیری کرده و فشار بتن را افزایش می دهد.

یکی از رایج ترین شیوه های مقاوم سازی برای FRP و مصالح آن

یکی از متداول ترین روش های تقویت با FRP تقویت ستون های بتنی و پایدار سازی دیوار با وال پست frp است. عامل اصلی استفاده از FRP برای تقویت ستون های بتنی مربوط به سطح مقطع ستون است. استفاده از این الیاف برای افزایش مقاومت برشی تیرها و ستونها باعث افزایش مقاومت برشی قطعات ضعیف بتنی می شود. با نصب FRP در زیر تیر و نصب آن به شکل U یا دورپیچ ، می توان مقاومت برشی تمام یا قسمتی از تیر را بهبود بخشید ، البته روش دورپیچ کامل بهترین است. ستون های FRP را می توان در مکانهایی که نیاز به خاموت گذاری خاص است یا جایی که خاموت گذاری شرایط طراحی را برای پیچاندن ستون ها برآورده نمی کند ، استفاده کرد.

 

نتیجه نهایی مقاوم سازی با استفاده از FRP و مصالح آن

مقاوم سازی و از طریق FRP جهت بهبود کف و دال بتنی بخصوص سقف ، به منظور دستیابی به ظرفیت و عملکرد مورد نیاز ، مقاومت خمشی و برشی را افزایش می دهد. همچنین می تواند مقاومت در برابر خوردگی ، ارتعاش و سایش را افزایش دهد. علاوه بر این ، FRP برای ارائه ظرفیت و عملکرد و همچنین تقویت ، تعمیر و دیوارهای بتنی و بنایی مقاوم سازی استفاده می شود.

 

مزایا و ویژگی های دال بتنی مقاوم سازی FRP

•     افزایش مقاومت خمشی دال های یک طرفه
•     افزایش مقاومت خمشی دال های دو طرفه
•     تقویت و افزایش مقاومت برشی
•     افزایش سختی و کاهش خیز در بارهای سرویس
•     افزایش شکل پذیری
•     تعمیر و تقویت خوردگی
•    افزایش مقاومت در برابر خوردگی
•     مقرون به صرفه تر از روش های سنتی است
•     پیاده سازی آسان

استفاده از مقاوم سازی و FRP و مصالح آنها مقاومت خمشی و برشی را افزایش می دهد ، در حالی که باعث می شود تنش به جای تمرکز بر روی یک نقطه در سراسر تخته پراکنده شود. به این ترتیب ، دیوار از بارهای جانبی پویا و همچنین حملات لرزه ای و شیمیایی جلو و عقب محافظت می شود. با نصب FRP روی یا زیر تیر ،مقاومت برشی آن افزایش می یابد. برای افزایش مقاومت خمشی تیر ،باید به FRP به عنوان میله فولادی کششی توجه کنید و نباید مقاومت فشاری را در نظر بگیرید.با نصب FRP بر روی ستون می توان مقاومت خمشی ستون را افزایش داد ، به طوری که الیاف در امتداد محور طولی ستون چیده شده اند.

 

پوشش FRP چیست؟

پوشش FRP عمدتا برای مقاوم سازی یا از نقطه نظر دیگر به عنوان یک روش مهندسی جدید برای بهبود و تقویت رفتار سازه های موجود یا ترمیم آسیب به سازه های موجود استفاده می شود. همانطور که قبلاً ذکر شد ، ویژگی های کلیدی که این مصالح را برای مقاوم سازی مناسب می کند ، خواص غیر خورنده و مقاومت بالا در وزن آنها است. بنابراین ،فن آوری های مختلفی برای تقویت سازه های بتنی توسعه یافته است ،مانند روش های زیر. پوشش  FRP که به سطح خارجی عضو بتنی یا هر سطح دیگری می چسبد میلگرد EBR با پیوند خارجی نامیده می شود. به عنوان مثال ، تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح با روش EBR با چسباندن صفحات FRP به طرف کششی تیر انجام می شود. قبل از نصب تابلوها در این روش ،آماده سازی محل نصب از اهمیت ویژه ای برخوردار است.عملیات سطحی برای حذف ناخالصی ها و لایه های سطحی ضعیف انجام می شود تا خواص بستر تغییر کرده و سطحی جدید با ساختار مناسب ایجاد شود.

  کلام آخر یکی از روشهای مقاوم سازی که برای انواع ساختمانها کاربرد دارد استفاده از الیاف پلیمری است. این روش از نظر اقتصادی با روشهای سنتی ساخت مقاوم سازی رقابت پذیر است و می تواند سریع و آسان اجرا شود. در مقایسه با روشهای سنتی ، مقاوم سازی با استفاده از الیاف پلیمری باعث تداخل کمتری در استفاده از ساختمانها در فرایند اجرا می شود. در مواردی که نمی توان از ماشین آلات سنگین استفاده کرد یا ساختمانها در حین اجرا متوقف شدند ، استفاده از الیاف پلیمری (FRP) تنها روش مقاوم سازی است.