مقاله آشنایی با FRP

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله آشنایی با FRP دارای ۲۹ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله آشنایی با FRP  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله آشنایی با FRP،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله آشنایی با FRP :

ورقه‌های FRP
در تقویت ترکیبی اعضای بار بر بتن‌آرمه سازه‌ای با ورقه‌های FRP یا ورقه‌های فلزی یک اثر متقابل پیچیده ۲ بین آن دو وجود دارد، به عبارت دیگر بایستی رفتار مواد شامل مقاومت، تغییر شکل و کرنش نهایی، شکل پذیری، . . . و مودهای شکست هر ۲ ماده (بتن آرمه + FRP ) را برای تشخیص نحوه گسیختگی مقطع تقویت شده بررسی و تلفیق نمود.

یکی از مودهای خطرناک شکست که در تقویت خمشی و سایر تقویتهای اعضای بار بر ساز ه‌ای رخ می‌دهد، Delamination است و در این مقاله به دنبال شناخت این مود در تقویت خمشی تیر بتن آرمه با ورقه FRP هستیم.
با توجه به کاربرد روز افزون اشکال مختلف FRP در تقویت سازه های بتن آرمه , حتی کاربرد آنها در تقویت سازه های فولادی لزوم آشنایی با برخی از مفاهیم پایه در این مقوله ضروری به نظر می رسد.

مقدمه :
با آشنایی با مفهوم FRP , لزوم آشنایی با برخی ازمفاهیم چون کامپوزیت ,پلیمر , رزین یا ماتریس , طبقه بندی FRP براساس فیبر یا الیاف تشکیل دهنده یا انواع رزینهای پلیمری تشکیل دهنده آن, مقایسه بین آنها , روشهای تولید, عوامل مؤثر در خواص مکانیکی لزوم دارد.
۱- FRP چیست ؟

این کلمه اختصاری از کلمات Fiber Reinforced Polymer or Plastic می با شد به عبارت دیگر به یک ماده مرکب و کامپوزیتی اطلاق می شود که از فیبریا الیاف تقویتی و ماتریس ( ماده در برگیرنده ) یا رزین از جنس پلیمر مطابق شکل ۱ تشکیل شده است
مقاومت به خوردگی در ساختمان و اهمیت میلگرد های کامپوزیتی FRP

بزرگترین سهم بازار مصرف مواد مرکب (کامپوزیت) در اختیار صنعت ساختمان است .در این میان آرماتورهای کامپوزیتی به میزان وسیعی در ساختمان¬سازی به¬ویژه احداث بناهای ساحلی و یا سازه¬های مستقرشده در شرایط اقلیمی خوردنده کاربرد یافته¬اند. گسترش تکنولوژی ساخت این آرماتورها می¬تواند علاوه بر مرتفع ساختن نیاز صنعت ساختمان، راهگشای تولید انواع محصولات در صنایع دیگر همچون وسایل ورزشی، خودرو و غیره باشد. در گفتگوی شبکه تحلیل¬گران تکنولوژی ایران (ایتان) با دکتر محمود مهرداد شکریه، رئیس موسسه کامپوزیت ایران به این مهم پرداخته شده است:
استفاده از آرماتورهای کامپوزیتی چه مزایایی دارد؟

دلیل عمده استفاده از میلگردهای FRP در داخل بتن، جلوگیری از پدیده خوردگی و افزایش میرایی ارتعاشات ایجاد شده در سازه در برابر ارتعاش می¬باشد. هر چند که استفاده از میل¬گردهای FRP به جای نمونه¬های فلزی سبب کاهش وزن بنا نیز خواهد شد، اما در استفاده از این میل¬گردها، مساله کاهش وزن اهمیت ناچیزی نسبت به دو مورد بیان¬شده دارد. دلیل بالا بودن ضریب میرایی کامپوزیت¬ها، خواص غیرکشسان آنهاست که انرژی جذب شده را میرا می¬کنند. در حالی که مواد فلزی حالت کشسان داشته و انرژی جذب شده را میرا نمی¬نمایند. بنابراین مواد کامپوزیتی در برابر ارتعاشات زلزله عملکرد بهتری خواهند داشت و بهترین گزینه جهت مقاومت سازه در برابر لرزه¬ها خواهند بود.

بکارگیری میل¬گردهای FRP به جای فلزی، به-طور قابل ملاحظه¬ای از زیان¬های ناشی از بروز خوردگی جلوگیری می¬کند. ظهور تخریب ناشی از پدیده خوردگی در بتن مسلح¬شده با میل¬گرد فلزی بدین گونه است که نخست میله¬-های فلزی داخل بتن دچار زنگ¬زدگی شده و اکسید می¬شوند. سپس این اکسید¬ها به سمت سطح بیرونی بتن شروع به مهاجرت کرده و با انتشار در داخل بتن باعث از بین رفتن آن می¬شوند. بدین ترتیب با خورده¬شدن دو جزء فلزی و بتنی سازه، زمینه تخریب کامل سازه بتنی فراهم می¬گردد. روش¬های سنتی گذشته مانند چسباندن صفحات فلزی بر روی سازه یا اضافه کردن

ضخامت بتن جهت مقابله با پدیده خوردگی ضمن آنکه مشکل خوردگی فلز را مرتفع نخواهد نمود، سبب افزایش وزن سازه و آسیب¬پذیرترشدن آن در برابر زلزله نیز خواهد شد. جهت جلوگیری از این امر می-توان با تقویت سطح خارجی سازه بتنی توسط مواد مرکب و استفاده از میل¬گردهای FRP در داخل بتن، هم مشکل خوردگی فلز داخل سازه را حل نمود و هم جلوی مختل شدن کارایی سازه در صورت خورده شدن بتن را گرفت که این بهترین روش مقابله با پدیده خوردگی در یک سازه بتنی می¬باشد.

کشور ما نیاز بسیار گسترده¬ای به استفاده از کامپوزیت¬ها در قالب آرماتورهای کامپوزیتی دارد. هم¬اکنون بسیاری از سازه-های بنا شده در محیط¬های خورنده مناطق مختلف کشور همچون پل¬های دریاچه ارومیه و یا ساختمان¬های جنوب کشور دچار معضل خوردگی هستند که استفاده از کامپوزیت¬ها می¬تواند پاسخگوی مشکل این قبیل سازه¬ها باشد.

تکنولوژی تولید آرماتورهای کامپوزیتی FRP و لزوم توجه به آن را چگونه ارزیابی می-کنید؟
میل¬گردهای FRP به روش پالتروژن ساخته می-شوند. در این روش دسته¬ای از الیاف پس از آغشته¬شدن با رزین پس از عبور از یک قالب در کنار هم قرار گرفته و یک پروفیل دارای مقطع ثابت را به¬وجود می¬آورند. از عمده¬ترین مزایای روش پالتروژن چندمنظوره بودن آن و کاربردهای گوناگون آن در صنایع مختلف است. به عبارتی صرفاً با تغییر قالب دستگاه می¬توان علاوه بر محصولاتی که در صنعت ساختمان کاربرد دارد، همانند انواع آرماتورها، محصولات گوناگون دیگری در حوزه¬های مختلف از جمله تسمه¬های ماشین نساجی، ریل¬ها، محافظ اتوبان¬ها، چارچوب پنجره¬ها و درها، تیرهای با مقطع I شکل، نبشی¬ها و غیره تولید نمود. عمر محصولات پالتروژنی بسیار بالاست و سرعت تولید یک محصول پالتروژنی نیز نسبتاً زیاد است. از نظر قیمت نیز با وجود اینکه یک تیر

پالتروژنی قیمت ظاهری بیشتری نسبت به نمونه مشابه آهنی دارد لیکن مقاومت خوب آن در مصارف خاص ضدخوردگی و زلزله و عمر بالای آن می¬تواند توجیه¬گر قیمت اولیه بالای آن باشد. در مصارف عمومی مانند ساخت سازه¬ها اگر نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و زلزله وجود داشته باشد، استفاده از تیرهای پالتروژنی می¬تواند توجیه اقتصادی نیز داشته باشد.

متأسفانه در کشور ما به دلیل عدم شناخت این تکنولوژی، تقریباً هیچ¬گونه حرکت قابل توجهی به سمت بهره¬گیری و انتقال آن صورت نپذیرفته است. در گوشه¬وکنار تلاش¬هایی از سوی بعضی از کارخانجات و صنایع علاقه¬مند جهت ساخت دستگاه پالتروژن در کشور انجام گرفته است، اما هنوز تا رسیدن به یک محصول قابل قبول از نظر خواص مناسب و ساختار مکانیکی همگن فاصله زیادی وجود دارد. این دستگاه ساختار بسیار پیچیده¬ای ندارد و می¬توان در صورت نیاز از طریق ارتباط با کشورهای خارجی اقدام به انتقال تکنولوژی آن به کشور نمود. نوع غربی آن حدود ۳۵۰ تا ۴۰۰ هزار دلار قیمت دارد و نوع روسی و چینی آن با قیمت ارزان¬تر، تقریباً با نصف این هزینه قابل تهیه می¬باشند.

نگاهی به مباحث مربوط به FRP:
امروزه تقویت بوسیله بتن پیش ریخته ، پوشش ورق فولادی ، تقویت ، مسلح کردن با فیبر مانند کربن ، آرامید و شیشه بعنوان روشهاى تقویت زلزله اى براى سازه هاى بتنى بکار میرود . اخیرا یک روش تقویت زلزله اى که بصورت استفاده از ورقهاى پیوسته پوششى از این فیبرها می باشد استفاده شده است و بخاطر دوام و قابل استفاده بودن اهمیت بیشتری دارند هر چند موادی که روش فیبرهاى پیوسته پوششى استفاده می شوند گران قیمت است .
در زمینه تقویت سازه ها و ساختمانها در مقابل نیروى زلزله در آینده تنها روشهاى ساده تقویت با قیمتهاى پایین نباید مورد توجه قرار گیرد رفتارهاى زلزله باید کاملاً شفاف شود .

در این مطالعه یک روش ساده ، جدید و ارزان جهت تقویت سازه هاى بتنى براى بالا بردن توان زلزله اى آن ساختمانها مورد بررسى قرار گرفته است ، این روش با استفاده از فیبرهاى کوتاه با وینیل استر یک ترکیب جدید از مواد براى تقویت زلزله است فیبرهاى کوتاه از جنس کربن و شیشه با رزین وینیل استر به محل مورد نظر در سازه بتنى پاشیده می شود به این حالت FRP پاشیدنى می گویند .

برتریهاى استفاده از رزین وینیل استر نسبت به رزین اپکسى این است که در این روش تقویت بیشتر و زمان کمترى براى گرفته شدن و خشک شدن نیاز است . بعلاوه مشخصات مکانیکى رزین وینیل استر مانند مشخصات رزین اپکسى است در این مواقع نتایج این روش و نتایج آزمایش تیر T شکل تحت بارگذارى غیر متقارن گزارش شده است بعلاوه لنگر و رفتار پیچشى و خمشى بین FRP و بتن با استفاده از اسلیت گزارش شده .

نتایج روش تقویت FRP پاشیدنی
شکل(۱) ایده تقویت با FRP پاشیدنى را نشان می دهد ، عکس (۱) کارگاه ساختمانى نمونه هاى ستون اسپرى پاشیده شده را نشان می دهد . در این روش رزین از طریق یک لوله باریک بوسیله یک کپرسور هدایت میشود ، رزین یا فیبرهاى کوتاه مانند کربن یا شیشه در نوک قسمت پاشنده مخلوط می شود پس از ان مواد تقویت کننده مستقیماً به سطح مورد نظر پاشیده می شوند ، سپس سطح بوسیله یک غلطک صاف میشود ، رزین سخت می شود و تمام قسمت سازه اى اسپرى شده (پاشیده شده ) ، بوسیله مواد FRP تقویت میشود. این روش تقویت زلزله اى را براى تمام اعضاى سازه اى مختلف امکانپذیر می سازد که میتواند ستون ، تیر ، دیوار ، دال و ;. باشد که بصورت منفرد و یا تمام قسمتهاى سازه اى داخل به همراه هم باشد .

روند اجراى تقویت پاشیدنى با FRP بصورت زیر است :
گام اول :آماده کردن سطح مورد نظر
در این مرحله سطح بتن بوسیله یک سنباده مکانیکى سائیده شده و با هوا تمیز می شود .
گام دوم :پوشش رزین اولیه

در ا ین مرحله رزین اولیه جهت ایجاد چسبندگى زیاد بین بتن و رزین مقاومتى اصلى روى سطح انجام میشود.
گام سوم : آماده سازى قسمت بتنی :
مناطق پله اى و یا غیر هم سطح بر روى سطح بتن با بتونه پر می شود و سطح را جهت جلوگیری از تنش موضعى ، FRP هواگیرى یک دست در سطح انجام مى شود . بعد از انکه بتونه خشک شد ، سطح دوباره سمباده زده میشود .
گام چهارم : پوشش رزین :

در این گام جهت بیشتر چسبناک کردن رزین ابتدا بوسیله یک پاشنده روى سطوح پاشیده می شود .
گام پنجم : عمل اصلى اسپرى : (عکس ۱)
رزین و فیبر کوتاه (SHORT) بر روى بتن در زمان مشابهى بهمراه هم پاشیده می شوند . طول فیبر کربن و فیبر شیشه به ترتیب ۲و ۱۵ اینچ است .
گام ششم : اشباع ( عکس ۲)

در این مرحله هواى به دام افتاده با غلتک زدن خارج می شود .
در این مقاله جهت مقایسه رفتارهاى سازه اى FRP پاشیده شده نسبت به تقویت ورقه هاى پیوسته فیبر ، اماده سازیهاى اولیه اى مانند گامهاى ۱ تا ۳ انجام شده هر چند هدف رسیدن به مقاومت مناسب زلزله اى از گامهاى ۴ به بعد جامه عمل می پوشد .
مشخصات مکانیکی FRP پاشیده شده :

پنج نمونه از ماده پاشیده شده FRP بصورت نمونه هاى A(JISK7054) آماده شده ، شرایط آماده کردن نمونه ها دقیقا مانند شرایط اصلى می باشد . ضخامت FRP با کنترل زمان پاشیدن ۳ میلیمتر در نظر گرفته شد تا سختى مشابهى با ورقه هاى فیبرى فیبرکربن ۲۰۰ gr/m داشته باشد ، بر اساس روشهاى آزمایشى کششى براى مواد تقویتى پلاستیکى از فیبر شیشه آزمایشى کششى نیز براى این نمونه ها استفاده شده است .

جدول (۱) نتایج آزمایشهاى کششى را جمع بندى می کند . مناطق مقاطع شامل رزین در تنش مورد محاسبه منظور شده . مقاومت کششى FRP پاشیدنى حدود ۷۰Mpa است و مقاومت در طول واحد نیز حدود ۲۷۰ N/mm است . ضریب الاستیسیته ۸ Gpa و سختى آن ۲۴ KN/mm مى باشد . این مقادیر تقریباً مشابه مقادیر ورقه هاى فیبر کربن به مشخصات ۲۰۰ Kg/m , 26 KN/mm میباشد .

Elongation
(%) Elastic Modulus
(Gpa) Tensilc Strcngth
(Mpa) Thickncss
(mm) Width
(mm)
۱.۲۴ ۸.۰۲ ۶۷.۲ ۳.۹۹ ۲۴.۸