اليوم ، قد زاد استخدام FRP في صناعة البناء بشكل سريع. تقدم هذه الورقة لمحة عامة عن بعض التطورات في مجال البوليمرات المقواة بالألياف(FRP) لتقوية الاعمده.
لماذا من الضروري استخدام FRP لتقوية أعمدة وعوارض المباني الخرسانية؟
أهم سبب لتقوية المكونات الهيكلية هو أنه يمكن أن ينقذ الأرواح البشرية ويقلل من الأضرار عن طريق منع المباني من الانهيار. سبب آخر هو الاهتمام بالبنية التحتية والحاجة إلى استبدالها المكلف. يعتبر التقویه بمواد FRP ذات الخصائص المفضلة بديلاً ممتازًا للمواد التقليدية ، بما في ذلك طلاء الفولاذ لتقوية المكونات الهيكلية للخرسانة المسلحة. أظهرت الدراسات الحالية أن استخدام موادFRP يعيد أو يحسن التصميم الأصلي للعمود.
أيضًا ، تسمح قوة القص أو الانحناء المحتملة للهيكل بتحمل حمولة أكبر مما تم تصميمه من أجله.
استخدام FRP لتقوية العارضه تحت الحمل المضغوط
يمكن للكوارث الطبيعية مثل العاصفه والأعاصير والتسونامي والزلازل والآثار العشوائية أن تدمر أو تدمر الهياكل غير المكتملة في غضون ثوانٍ. من ناحية أخرى ، يمكن أن تتسبب دورات المياه المالحة والتذويب الكيميائي والذوبان المتجمد في تدهور هيكلي على مدى فترة زمنية أطول.
تم بناء معظم المباني والجسور القديمة وفقًا لرموز التصميم القديمة. هذه الهياكل معرضة للخطر أثناء الأحداث المتطرفة ويجب تعديلها لتلبي القوانين والمعايير الحالية. تشمل تقنيات التقویه التقليدية الكسوة الخرسانية والفولاذية. يزيد استخدام FRP لتقوية العارضه تحت الحمل الانضغاطي من مساحة المقطع العرضي للعمود الهيكلي ، ونتيجة لذلك ، تقلل احتمالية التدمير بسبب الزلزال أو الضغط. طريقة جديدة أخرى للإصلاح هي استخدام البوليمرات المقواة بالألياف (FRP)
مزايا FRP
بعض أهم مزاي اFRP هي:
توفير خصائص ميكانيكية ممتازة،
ومقاومة للتآكل،
وقوة التحمل،
وخفة الوزن،
وسهولة، تقلیل وقت البناء ، والكفاءة ، وانخفاض تكلفة دورة الحياة.
استخدام FRP لتقوية العارضه تحت الحمل المحوري
لزيادة قدرة تحمل الحمل المحوري للعمود مع الحد الأدنى من الزيادة في مساحة المقطع العرضي ، يمكن استخدام صفائح FRP أو العبوات. تتضمن العارضه والأعمدة المغلفة تغليفها بطبقات منFRP ، أو الكسوة الجاهزة ، أو الألواح المقواة بالألياف في البيئة. يزيد استخدام العلبة من الضغط الجانبي فيها ، مما ينتج عنه ليونة أكبر وزيادة في سعة التحميل العالية ، ويكون الحبس تحت الحمل المحوري أقل فاعلية للأعمدة المستطيلة والمربعةRC مقارنة بالضغوط المحدودة على الخرسانة.
تتحسن فعالية الحبس مع زيادة نصف قطر العارضه. تظهر الدراسات الحديثة أن استخدام مواد FRP في اتجاه الحلقة أو بشكل جانبي يمكن أن يزيد بشكل فعال من قدرة تحمل الحمولة.
تقوية الأعمدة
هو استخدامFRP لتقوية وإصلاح وتقوية أعمدة الخرسانة المسلحة RC) ) من خلال مركباتFRP ، بما في ذلك الغطاء الخارجيFRP و غطاءFRP. يمكن صنع الأعمدة بقدرات محورية وقص وثني متزايدة لأسباب مختلفة مثل عدم وجود الحصر ، والتحميل خارج المركز ، والتحميل الزلزالي، والتأثيرات العرضية والتآكل.
استخدام FRP لتقوية الأعمدة تحت حمل الضغط
بالإضافة إلى استخدام مواد FRP التقليدية ، تمت تجربة شرائح FRP سابقة الإجهاد لإحاطة أعمدة دائرية ومربعة. لم يجد بعض الباحثين أي تأثير كبير على سعة التحميل النهائية بسبب الضغط المسبق لـ FRP ، ادعت مجموعة أخرى من الباحثين أن لها تأثيرًا كبيرًا على القوة المتبقية للأعمدة بعد التحميل الزائد. تصبح القوة المتبقية أمرًا بالغ الأهمية في حالة حدوث تلف في حاوية FRP بسبب الحريق أو التخريب أو تلف عمر الخدمة.
يختلف نطاق زيادة سعة التحميل المحورية للأعمدة من 6 إلى 177 بالمائة. تعتمد هذه الزيادة على عدة متغيرات بما في ذلك الخصائص والكمية. يزيد تقوية FRP من قوة الخرسانة وشكل المقطع العرضي للعمود ومستوى الحمل المحوري. في معظم هذه الاختبارات ، تم اختيار أغطية CFRP لتقييد الأعمدة الخرسانية. يتراوح إجهاد التمزق لمواد CFRP النموذجية التي تم الحصول عليها من اختبار الشد القياسي لألواح FRP من 1.5 ٪ إلى 2014 بوليمرات.
تقوية الأعمدة تحت الحمل المحوري خارج المركز
في التطبيقات الميدانية ، لا تكون معظم الأعمدة متحدة المركز تحت التحميل الكامل. ينتج عن هذا إجهاد حصر غير منتظم بسبب تدرج الإجهاد ، والذي بدوره يقلل من كفاءة العمود. في الآونة الأخيرة ، بحثت الأبحاث التي أجريت على الأعمدة غير المركزية المحملة محوريًا والمجهزة بألواح FRP واختلافات مختلفة على الأعمدة الخرسانية المربعة المقواة بألياف الكربون المقوى بألياف الكربون في تأثيرات استخدام FRP. أظهرت النتائج التي توصلوا إليها أنه بالنسبة لكل من أعمدة التحكم والأعمدة المغلفة بـ FRP ، أدى انحراف سعة الحمولة المحورية إلى تقليل الانحراف المحوري المقابل.
كانت الكسوة FRP فعالة أيضًا في تقوية الأعمدة المحملة بشكل غريب الأطوار. ومع ذلك ، فإن كفاءتها تتناسب مع صلابة طلاء FRP وتقل بسبب تدرج الإجهاد في العمود. تم إجراء ملاحظات مماثلة للأعمدة الخرسانية الدائرية المحملة بشكل غير مركزي والملفوفة بألواح CFRP و GFRP. بالإضافة إلى ذلك ، كان تغليف CFRP أكثر فاعلية للقوة التقليدية من الخرسانة عالية القوة، وهذه واحدة من أهم مزايا FRP في تقوية العوارض الخرسانية وأعمدة المباني.
استنتاج
إزالة الغطاء الخرساني ، تخشين سطح العوارض ، تنظيف قضبان حديد التسليح وتغطيتها بمواد مناسبة تمنع التآكل كلها مزايا استخدام FRP؟