در حال بارگزاری ...
در حال بارگزاری ...
سیستمهای FRP (Fiber Reinforced Polymer) یکی از روشهای بهینه جهت افزایش ظرفیت بار محوری، شکلپذیری و مقاومت لرزهای ستونهای بتن آرمه هستند. در روش اجرای FRP در ستونها، ورقهای FRP معمولاً به صورت دورپیچ و عمود بر محور طولی ستون پیچیده و چسبانده میشوند تا محصورشدگی (confinement) ایجاد کنند. کیفیت ورق های مصرفی در کنار پیوند بین لایه های ورق FRP و پیوند بین ورق FRP و بتن، اساس عملکرد این تقویت است و بدون حصول چسبندگی کامل و عملآوری مناسب رزین، تقویت نمیتواند ظرفیت طراحی را محقق کند. این موضوع از اصول مهم راهنمای ACI 440.2R است.
اساس یک مقاوم سازی اصولی به منظور اجرای سیستم FRP، ایجاد سطح بستری مناسب جهت نصب FRP و حصول پیوندی مؤثر میباشد. این آماده سازی شامل موارد زیر بر اساس استاندارد معتبر ACI 440 و با در نظر گرفتن ملاحظات استانداردهای (ICRI 03730 و ACI 546R) است:
این مراحل بهطور مستقیم روی مقاومت نهایی پیوند و جلوگیری از debonding و موفقیت عملکرد الیاف کربن اثرگذارند.
شرایط محیطی از جمله دمای هوا و سطح بتن، رطوبت نسبی و نقطه شبنم تأثیر مستقیم بر کیفیت نصب سیستمهای FRP دارند و باید پیش و حین اجرا کنترل شوند. استفاده از رزین، چسب و مواد اشباعکننده FRP بر روی سطوح سرد، مرطوب یا دارای میعان بخار آب مجاز نیست، زیرا باعث اختلال در عملآوری رزین و کاهش پیوند میشود. حداقل دمای مجاز نصب باید مطابق دیتاشیت سازنده سیستم FRP رعایت گردد و در صورت نیاز میتوان از منابع حرارتی کنترلشده و تمیز برای بهبود شرایط نصب استفاده کرد.
در استاندارد ACI 440، تهیه رزینهای اپوکسی با کیفیت مناسب توصیه شده است که با نوع الیاف سازگار باشند و پس از سخت شدن خواص چسبندگی و مقاومت مورد انتظار را ایجاد کنند.
لازم به ذکر است چسبندگی یا همان پیوند بین سطح بتن و لایه های FRP که سبب انتقال تنش و نیرو از بتن به الیاف را ممکن می سازد تنها به کمک چسب های کامپوزیت الیافی مطابق با استاندارد های معتبر دنیا محقق خواهد شد. بدین منظور استاندارد ASTM D3039 ، ASTM D790 و ASTM D7522 به ترتیب جهت تامین مقاومت کششی کامپوزیت الیاف، مقاومت خمشی و مقاومت چسبندگی برای چسب کامپوزیت الیافی در نظر گرفته شده اند. این آزمایش ها باید بر اساس استانداردهای مطرح شده، توسط تولید کننده معتبر مورد انجام قرار گرفته و قابل ارائه باشند.
چسب کامپوزیتی استاندارد، سبب تامین چسبندگی بالا بین سطح بتن و لایه های الیاف کربن نصب شده میشود و با پوشش دهی مناسب الیاف سبب قفلشدگی مکانیکی رزین در خلل و فرج سطح بتن و بافت FRP خواهد شد. همین نقش پررنگ چسب کامپوزیت الیافی مناسب، و عملکرد تطبیقی بالای آن با الیاف کربن سبب تشکیل یک سیستم توانمند خواهد شد.
به منظور حصول اطمینان از اختلاط صحیح دو جز چسب های کامپوزیت الیافی نیاز است تا کاتالوگ محصولات به طور کامل مطالعه و توصیه های فنی و اجرایی از جمله زمان کارپذیری یا همان POT LIFE مطابق توصیه تولید کننده رعایت گردد.
رزین و یا چسب کامپوزیت الیافی مناسب باید توان نفوذ و اشباع سازی کامل الیاف FRP را داشته باشد تا هیچ بخش خشک یا هواگرفته بین الیاف باقی نماند؛ اشباع ناقص باعث کاهش شدید پیوند میشود. در ادامه اهمیت این موضوع در کنار روش اجرای اصولی تشریح میگردد.
اجرای ورقهای FRP بر روی ستونها به روش های مختلفی انجام میشود:
این روش، یکی از رایجترین روش اجرای FRP برای ستونهاست. در این روش نصب سیستم FRP ، ورق FRP بهصورت الیاف خشک (آغشتهنشده به رزین) با دست و با استفاده از رزین آغشتهکننده نصب میشوند. استفاده از سیستم مطابق با توصیههای سازنده انجام میگیرد. رزین آغشتهسازی باید بهطور یکنواخت بر روی تمام سطوح آمادهشده مالیده شود. جهت سیستم FRP باید مطابق طراحی رعایت گردد.
الیاف میتوانند در یک فرآیند جداگانه، به کمک دستگاه آغشتهساز، با مواد رزین بهطور کامل آغشته و اشباع شوند و پس از آن بر روی سطح بتن نصب گردند. مطابق با توصیههای سازنده الیاف مقاومسازی، پس از آغشته نمودن الیاف به رزین، باید الیاف بهآرامی فشرده شوند تا رزین اضافی خارج گردد.
پیش از گیرش رزین، حبابها و لایههای هوای موجود بین لایهها باید خارج شوند. در فرآیند آغشته نمودن الیاف به رزین باید دقت شود که الیاف بهطور کامل اشباع شوند.
پیش از گیرش کامل رزین آغشتهشده مربوط به لایه قبلی، باید ورق بعدی بهطور کامل بر روی سطح چسبانده شود. در صورتی که مطابق با توصیههای سازنده، پیش از چسباندن لایه بعدی، لایه قبلی گیرش پیدا کرده باشد، باید با استفاده از پدهای توصیهشده توسط سازنده و مطابق مشخصات فنی پروژه، سطح آن مجدداً آمادهسازی شود یا با مواد حلال مناسب یا سمباده نرم، زبرسازی مجدد انجام گیرد. در این روش به دلیل آنکه رزین در محل اجرا شده و الیاف FRP با آن آمیخته میشوند، باعث ایجاد پیوند قویتر و مقاومت بیشتر نسبت به سایر روش ها میگردد.
مرحله غلتکزنی در wet layup اهمیت بالایی دارد زیرا باعث میشود:
لازم به ذکر است فشار و جهت حرکت غلتک باید همسو با جهت الیاف باشد تا از چینخوردگی، حبس حباب هوا و ایجاد زاویه ی نامتناسب تارهای الیاف نسبت به یکدیگر و به هم ریختگی تارهای الیاف جلوگیری شود و حداکثر پیوند و حداقل میزان حباب هوا و حداقل بی نظمی تارهای کربن حاصل گردد.
سیستمهای پیشعملآوریشده عبارتند از پوششهای پوستهای، نوارها یا شبکههایی که با چسب مورد استفاده قرار میگیرند. برای نصب آنها، سطوح آمادهسازیشده باید کاملاً یکنواخت و تمیز باشند و نصب بر روی محل موردنظر انجام شود، مگر در مواردی که کاربرد تماس بحرانی مدنظر باشد که در این حالت، لایه باید بهطور یکنواخت با چسب آغشته شود.
سیستمهای پیشعملآوریشدهای که برای پوشش به کار میروند باید دارای سطوح تمیز، عاری از آلودگی و مطابق با توصیههای سازنده آمادهسازی شوند. ورقهها یا پوستههای قوسی پیشعملآوریشده باید مطابق توصیه سازنده به چسب آغشته شوند.
قبل از گیرش چسب، حبابهای موجود بین لایهها باید با استفاده از غلتک خارج شوند تا اطمینان حاصل شود اتصال کامل لایهها به یکدیگر برقرار شده است. مقدار چسب مصرفی باید مطابق مقدار توصیهشده توسط سازنده سیستم باشد.
این روش برای مواقعی مناسب است که کیفیت کارخانهای ورق از نظر ثابت بودن خواص مکانیکی مطلوب باشد، یا وقتی اجرای wet layup به دلیل شرایط محیطی دشوار است.
در سیستمهای ماشینی میتوان از الیاف آغشته به رزین یا رشتههای خشک استفاده نمود. رشتهها پس از آغشتهشدن به رزین، سپس بهعنوان مواد آماده در محل اجرا مورد استفاده قرار میگیرند. الیاف خشک در محل کارگاه طی فرآیند تابیدن به رزین آغشته میشوند.
میتوان از ماشین برای پیچیدن اتوماتیک الیاف دور ستونهای بتنی استفاده نمود. رشتهها را میتوان بهصورت افقی یا با هر زاویه دلخواه به دور ستون پیچید. دستگاه مربوطه در اطراف ستون مستقر شده و بهصورت اتوماتیک، الیاف را در حال پیچیدن به دور ستون، در امتداد بالا و پایین آن هدایت میکند.
پس از عملیات دورپیچی، سیستم پیشآغشته باید در دمای معین عملآوری شود. معمولاً یک منبع تولید حرارت در اطراف ستون نصب میشود تا شرایط دمایی مشخص مطابق با توصیههای سازنده مواد تأمین گردد. برای حصول اطمینان از کیفیت مناسب، درجه حرارت باید بهطور پیوسته کنترل شود تا در پوشش الیاف FRP هیچگونه درز یا برآمدگی ایجاد نگردد.
در حین مراحل اجرایی، توصیههای سازنده مصالح FRP و مشخصات فنی پروژه باید مدنظر قرار گیرد.
کشیدن غلتک یا کارتک های نرم پلاستیکی
نکات اجرایی مهم در نصب ورقهای FRP
پس از نصب، کنترل کیفیت اجرا باید شامل موارد زیر باشد:
آزمون کشش سطحی (Pull‑Off Test) برای سنجش چسبندگی واقعی FRP به سطح بتن مطابق استاندارد ASTM D7522
نتیجهگیری:
اجرای FRP برای تقویت ستونهای بتن آرمه یک فرآیند مهندسی، منظم و استانداردمحور است که موفقیت آن به دقت در مراحل آمادهسازی، مطالعه کامل کاتالوگ چسب کامپوزیت الیافی، بررسی شرایط محیطی، تایید صلاحیت مجری توسط دستگاه نظارت، رعایت اصول کیفی، فنی و مهندسی و ایمنی و در ادامه بازرسی و پایش های مستمر کیفیت محصولات ورودی به انبار، کیفیت انبارش محصول، آزمون های آزمایشگاهی جهت حصول اطمینان از کیفیت محصول، آزمون های کارگاهی در محل، تهیه چک لیست از نحوه عملکرد مجری و پیشرفت کار اجرا و تهیه مستندات اجرایی وابسته است.
با توجه به اهمیت بحث مقاوم سازی، الزام به رعایت تمامی مراحل فوق در پروژهها سبب میشود تا حداکثر ظرفیت طراحی در کنار عملکرد مناسب مجری با استفاده از محصولات با کیفیت جهانی حاصل گردد.