تقویت سازه با frp اف آر پی

تقویت سازه با frp اف آر پی

بسیاری تصور می کنند مقاوم سازی ساختمان تنها برای ساختمان های قدیمی صورت می پذیرد در حالیکه  بسیاری از ساختمان ها بدلیل معایب فنی پیش از بهره برداری تقویت می شوند .
امروزه در ساختمان هایی که با مشکلات فنی روبرو هستند و نیاز به تقویت سازه دارند , تقویت سازه بدلیل صرف هزینه ی کمتر و صرفه جویی در زمان جایگزین تخریب شده است . همچنین در بین روش های مقاوم سازی , تقویت سازه با frp بدلیل صرف هزینه ی کمتر نسبت به سایر روش ها و نصب نسبتا آسان از محبوبیت بیشتری برخوردار شده است . تقویت سازه با frp ضمن آسان بودن , عملیاتی بسیار تخصصی است که بر خلاف سایر بخش های ساختمان که در گذشته  بسیاری از افراد در ایران که فقط به تجربه اکتفا می کردند , تنها از عهده ی مهندسین ساخته است . تقویت ساختمان با frp اف آر پی , نیازمند محاسبات و طراحی مقاوم سازی با دقت بالا و مصالح مقاوم سازی با کیفیت اعم از الیاف frp , رزین اپوکسی و... می باشد که تشخیص آنها تنها از عهده ی کارشناسان آگاه با تکنولوژی های روز دنیا برمی آید . تقویت سازه دو هدف اصلی را دنبال می کند : یکی جلوگیری از تضعیف بیشتر عضو یا اعضای مربوطه و دیگری افزایش مقاومت اعضای مشخصی از سازه , در برخی شرایط بعلاوه ی جلوگیری از تضعیف بیشتر اعضای ضعیف ساختمان می توان مقاومت آنها را نیز افزایش داد .

از مزایای تقویت سازه با frp نسبت به سایر روش ها می توان به گزینه ها اشاره کرد .

تقویت سازه با frp اف آر پی

مزایای انجام مقاوم سازی ساختمان با frp اف آر پی :

1-تقویت سازه با frp اف آر پی دارای وزن کم است.
2-تقویت سازه با frp اف آر پی دارای مقاومت کشش زیاد است .
3-تقویت سازه با frp اف آر پی به مرور زمان دچار خوردگی نمی شود .
4-تقویت سازه با frp اف آر پی دارای نفوذ ناپذیری مغناتیسی است .
5-در تقویت سازه با استفاده از frp اف آر پی امکان تقویت به صورت خارجی وجود دارد .
6-تقویت سازه با frp اف آر پی بدلیل وزن کم دارای حمل و نقل آسان می باشد .
7-تقویت سازه با frp اف آر پی دارای سرعت اجرای بالا می باشد .
8-اجرای مقاوم سازی با الیاف frp در مقایسه با سایر روش ها نیاز به تجهیزات خاصی ندارد .
9-در تقویت سازه با اف آر پی نیاز به تخریب بخشهایی از سازه در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی نمی باشد .
10-پس از اجرای مقاوم سازی با frp اف آر پی نیاز به بازسازی بخش هایی از سازه در مقایسه با سایر روش ها نمی باشد .
11-تقویت سازه با frp اف آر پی در مجاورت  سایر مصالح ساختمانی دچار خوردگی نمی شود .
12-تقویت سازه با الیاف frp اف آر پی بر پایه فناوری های مدرن می باشد .

انواع FRP در تقویت سازه :

1-میلگردهای FRP اف آر پی
2- الیاف FRP اف آر پی
3- شبکه های کامپوزیتی FRP اف آر پی (در دو یا سه جهت)
4- پروفیل های FRP
5- کابل های FRP


1- میلگردهای FRP در تقویت سازه :
میلگردهای FRP اف آر پی قابلیت انعطاف پذیری و تغییر شکل ندارند اما بدلیل مقاومت بالای آنها در برابر خوردگی و برخی دیگر از عوامل تجزیه کننده ی محیطی ، جایگزین مناسبی برای میلگردهای فولادی متداول هستند . به همین جهت میلگردهای FRP در ساختمان هایی استفاده می شوند که ضعف عمده ی آنها عدم مقاومت درر برابر خوردگی و زنگ زدگی باشد .
در صورت استفاده از میلگردهای FRP به جای میلگردهای فولادی لازم است پیش از طراحی سازه خصوصیات متفاوت میلگردهای FRP نسبت به میلگردهای فولادی متداول که در سیستم مقاوم سازی تاثیر گذار هستند ، در نظر گرفته شود و تهمیدات لازم برای آنها صورت پذیرد .


2- شبکه های کامپوزیتی FRP در تقویت سازه :
یکی از کاربردهای شبکه های کامپوزیتی FRP برای تقویت سازه یا مقاوم سازی سازه های بتنی است .
شبکه های کامپوزیتی FRP از اتصال میلگردهای FRP به یکدیگر تشکیل شده اند . این شبکه های کامپوزیتی در چند نوع دو بعدی یا سه بعدی وجود دارند .

 

3- الیاف مسلح کننده FRP :
وظیفه ی اصلی الیاف FRP اف آر پی تامین سختی و مقاومت در عضو تقویت شده می باشد . الیاف FRP در دو نوع الیاف یک جهته و دو جهته وجود دارند ، این الیاف FRP پس از آغشته شدن به چسب های اپوکسی یا همان چسب FRP اف آر پی ، سبب ترمیم ، تعمیر و تقویت اعضای باربر در ساختمان یک سازه می شوند .



4- پروفیل های FRP در تقویت سازه :
پروفیل های FRP جایگزین مناسبی برای تقویت کننده های فولادی متداول بویژه در سازه هایی که در معرض خوردگی و زنگ زدگی وجود دارند محسوب می شوند . پروفیل های FRP در انواع و اشکال مختلف ; پروفیل های I شکل ، پروفیل های T شکل ، پروفیل های ناودانی و نبشی وجود دارند .


5- کابل های FRP : کابل های FRP ، میلگردهای شکل پذیر FRP اف آر پی می باشند که برای تقویت سازه های آبی یا در معرض عوامل خورنده کاربرد دارند .
 

ویژگی های فیزیکی الیاف FRP :

محصولات FRP ویژگی های خاص فیزیکی ، انتخاب مناسبی برای تقویت سازه و مقاوم سازی می باشند .
ویژگی های فیزیکی FRP مورد استفاده در تقویت ساختمان به شرح زیر می باشد :

مقاومت در برابر خوردگی الیاف FRP :
مقاومت در برابر خوردگی یکی از ویژگی های مهم الیاف FRP اف آر پی می باشد که آنها را به بهترین جایگزین برای قطعات فولادی و فلزی مورد استفاده در تقویت سازه تبدیل کرده . این ویژگی سبب انتخاب الیاف FRP اف آر پی برای تقویت سازه بویژه سازه های آبی شده است .

مقاومت کششی الیاف FRP  اف آر پی :
مقاومت کششی FRP به عواملی نظیر نسبت حجمی ، ابعاد و سطوح مقطع فیبرهای FRP اف آر پی وابسته است . الیاف FRP دارای مقاومت کششی بالاتری نسبت به فولاد هستند کهه همین امر سبب افزایش کاربرد آن در تقویت سازه های بتنی شده است .
در تقویت سازه های بتنی اکثرا از الیاف کربن استفاده می شود که دارای مقاومت کششی 1100 Mpa الی 4900 Mpa هستند .

مدول الاستیسیته الیاف FRP اف آر پی :
الیاف FRP و محصولات ساخته شده از فیبرهای FRP دارای مدول الاستیسیته مناسبی هستند که در انواع FRP از جمله ؛ کربن ، شیشه و آرامید به ترتیب 230 Gpa الی 200  ، 70 Gpa و 60 Gpa ld fhan .

وزن الیاف FRP :
الیاف FRP دارای وزن کم و نسبت بالای مقاومت به وزن هستند . سختی و مقاومت بالای FRP و وزن پایین نسبت به قطعات فولادی (حدود 1/3 وزن فولاد) ، از مزایای مم استفاده از FRP در تقویت سازه است .

مقاومت مغناتیسی FRP :
FRP اف آر پی عایق الکتریکی و مکانیکی محسوب می شود . از این رو استفاده از FRP برای تقویت سازه بویژه سازه هایی که در مجاورت امواج الکتریکی و مغناتیسی هستند ، کاربرد دارد .

مقاومت FRP در برابر خستگی :
پدیده ی خستگی در اکثر اعضای ساختمانی بوجود می آید بویژه اعضایی که تحت فشار مقادیر زیادی بارهای زنده و مرده یا تنش های متناوب واقع شده اند . مصالح FRP دارای مقاومت مناسبی نسبت به سایر مصالح در برابر پدیده ی خستگی هستند و در اثر آن به سرعت جدا نمی شوند ، به همین جهت از مصالح FRP می توان برای تقویت سازه های بتنی و مقاوم سازی استفاده کرد .

مقاومت در برابر خزش :
الیاف FRP دارای عملکرد مناسبی در برابر پدیده ی خزش نسبت به سایر مصالح ساختمانی هستند بطوریکه عموما شاهد گسیختگی FRP در اثر بروز خزش نمی باشیم یا به عبارت دیگر خزش در مصالح FRP بروز نمی کند .

چسب FRP اف آر پی 

چسب های پلیمری FRP اف آر پی یا همان رزین اپوکسی نصب الیاف در سیستم تقویت سازه با FRP اف آر پی ، جهت تامین نمودن شرایط انتقال تنش ، تغییر شکل بین الیاف FRP اف آر پی و افزایش مقاومت در برابر شرایط محیطی استفاده می شوند . چسب های FRP اف آر پی در برابر سایش و خراشیدگی یک سطح محافظ ایجاد می کنند . 

- مقاومت بخش عمده ای از بار اضافی که به عضو تقویت شده وارد می شود به کمک الیاف مسلح کننده FRP اف آر پی تامین می گردد . برای استفاده از حداکثر کارایی سیستم تقویت سازه با FRP اف آر پی در عضو تقویت شده ، باید سطح الیاف FRP را کاملا به چسب FRP اف آر پی (رزین اپوکسی نصب الیاف FRP) آغشته کرد و بعد به سطح بتن چسباند . 
- برای تقویت سازه و بهسازی لرزه ای از سه نوع الیاف مسلح استفاده می شود که عبارتند از : 
1- الیاف شیشه 
2- الیاف کربن 
3- الیاف آرامید
در ادامه به بررسی مخصات مکانیکی هر کدام از این الیاف می پردازیم ، لازم بذکر است جهت گیری رشته های الیاف ، ضخامت لایه های الیاف و سایر ویژگی ها بر روی مقادیر ذکر شده در ذیل تاثیر خواهد گذاشت 
 
نوع الیاف چگالی (kg/m3) ضریب ارتجاعی (Gpa) مقاومت کششی (Mpa)
الیاف شیشه 2000 - 1600 55 - 20 1800 - 400
الیاف کربن 1900 - 1600 250 - 120 2250 - 1200
الیاف آرامید 1250 - 1050 125 - 40 1800 - 1000

در ادامه به بررسی انواع الیاف FRP اف آر پی می پردازیم که عموما بیشتر در صنعت ساختمان و بهسازی آن مورد استفاده قرار می گیرند .

الیاف شیشه GFRP :

برای تولید الیاف شیشه سیلیکات را به همراه پتاس یا اکسیدهای مختلف ذوب می کندد سپس مواد مذاب شده از غلاف یا پوسته های ریز عبور می کنند . برای تولید تارهای شیشه در محدوده قطر 5 - 24 m آنها را سریعا سرد می کنند . جهت از بین بردن اثر سایش حین تولید الیاف شیشه ، آنها را به طور متناوب و منظم با مواد پوش دهنده چسبناک می پوشانند . 
الیاف شیشه GFRP در صنعت کامپوزیت از کاربردهای زیادی برخوردار است .
مزایای الیاف شیشه GFRP عبارت است از ؛ هزینه ی پایین ، مقاومت یا سختی کششی بالا ، مقاومت در مقابل عوامل شیمیایی ، مقاومت نسبتا مناسب در برابر حرارت زیاد و ...
طبیعتا هر متریال یا سیستمی معایب خاص خودش را نیز دارد که از معایب الیاف شیشه GFRP می توان به احتمال پدیده ترد شکنی ، سختی کم در مقابل پدیده ی خستگی در بارگذاری های متناوب ، وجود حساسیت بالا در هنگام نصب و کم بودن ضریب ارتجاعی اشاره کرد . 

انواع الیاف شیشه GFRP

1- الیاف شیشه الکتریکی
2- الیاف شیشه سازه ای
3- الیاف شیشه شیمیایی
4- الیاف شیشه مقاوم در برابر محیط قلیایی

- الیاف شیشه E-GLASS : این نوع الیاف نسبت به سایر الیاف شیشه کاربردهای بیشتری دارد ، از کاربردهای این نوع الیاف شیشه می توان به استفاده از آنها تحت عنوان مقاومت الکتریکی در صنعت برق اشاره کرد ، ضمنا E-GLASS ها از هزینه ی پایین تری نسبت به انواع دیگر برخوردارند و ب عبارت دیگر اقتصادی تر می باشند . 

- الیاف شیشه S-GLASS : بیشترین کاربرد الیاف شیشه S-GLASS در پوشش قطعات و بخش های هواپیمایی است . الیاف شیشه از نوع S--GLASS دارای بیشترین مقاومت کششی در بین سایرین می باشند . 

- الیاف شیشه C-GLASS : این نوع الیاف شیشه متشکل از آهک سود دار ، بور و سیلیکات می باشند . این الیاف دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی اسیدی می باشند از این رو درمحیط هایی که دارای عوامل شیمیایی خورنده می باشن الیاف C-GLASS کاربرد بیشتری دارند . از سایر موارد استفاده از C-GLASS می توان به پوشش سطحی در خطوط لوله و پوشش سطحی در مخازن اشاره کرد .

- الیاف شیشه  A-R GLASS : الیاف A-R GLASS متشکل از آلکالی - زیرکونیوم سیلیکات می باشد . این نوع الیاف در برابر محیط های قلیایی مقاومت مناسبی دارند از این رو می توان آنها را در چنین محیط هایی با اطمینان خاطر استفاده کرد . از سایر کاربردهای آن بصورت ویژه می توان به استفاه از آن در بتن ها اشاره کرد . 


الیاف کربن CFRP

الیاف کربن یا همان CFRP در مقادیر تجاری از سه ماده اصلی ، ابریشم مصنوعی ، پلی اکریلونیتریل و قیر حاصل از پالایش نفت خام تشکیل می شود . الیاف کربن نسبت به سایر انواع الیاف از ضریب ارتجاعی بالاتری برخوردارند . بدلیل ضریب ارتجاعی بالای الیاف CFRP این الیاف بهترین گزینه جهت استفاده در بهسازی سختمان می باشند . از دیگر مزیت های الیاف CFRP می توان به مقاومت بالا در مقابل خستگی اشاره کرد . لازم بذکر است الیاف کربن FRP دارای ضریب انبساط گرمایی خطی پایین در دماهای بالا و پایین می باشند . همین ویژگی سبب پایداری ابعادی الیاف کربن در دماهای متفاوت می شود .
از معایب CFRP می توان به مقاومت پایین آن در برابر ضربه اشاره کرد که می توان آنرا با افزودن الیاف شیشه آرامید بهبود بخشید .
ابریشم مصنوعی بکار رفته در توید CFRP از مواد اولیه سلولزی ساخته می شود و پلی اکریلونیتریل موجود در مواد اولیه CFRP دارای بیشترین مقاومت کششی در بین مواد تشکیل دهنده CFRP می باشد.
 

اجرای تقویت سازه با FRP :

در ادامه به توضیح مراحل نصب و اجرای FRP اف آر پی می پردازیم :
1- آماده سازی سطح :
پیش از چسباندن FRP ، بخش های آسیب دیده ی سطح عضو مورد نظر باید ترمیم شود . بخش های زنگ زده تعمیر و ترک ها پر شوند . همچنین قسمت های متخلخل و دارای پستی بلندی ، با ساب هموار و یکدست شوند .
پس از آماده سازی سطح ، عضو مورد نظر برای مقاوم سازی باید از تمام آلودگی ها پاک شود . پیش از نصب FRP تمامی سطوح باید عاری از هر گونه مواد اضافی باشند . سطوح مورد نظر را با سند بلاست یا سایش قبل از چسباندن FRP اف ار پی آماده سازی می کنیم .

2- آماده سازی الیاف و چسب اپوکسی :
پیش از نصب FRP برای آماده کردن زیرسازی ، چسب اپوکسی رقیق را طبق دستورالعمل با هاردنر ترکیب می کنیم و در حداکثر زمان تعیین شد آنرا بر روی سطح زیر FRP می زنند . برای آماده سازی الیاف FRP اف آر پی آنها  را در ابعاد مشخص و با توجه به نقشه ی از پیش تعیین شده اندازه گیری می کنند و برش می زنند ، ضمنا باید توجه داشت که الیاف FRP همچون سطوح زیرسازی باید عاری از هرگونه آلودگی باشند .

3- چسباندن الیاف FRP :

الیاف FRP باید در جهت تعیین شده توسط کارشناسان پروژه و با دقت روی سطوح چسبانده شوند تا از بوجود آمدن حباب جلوگیری شود .











 
تماس با ما