بهسازي لرزه اي ستون هاي بتن مسلح با نوارهاي CFRP تحت بارهاي رفت و برگشتي

Seismic retrofitting of reinforced concrete columns under cyclic loading by CFRP strips

در سالهاي اخير استفاده از مواد كامپوزيت در صنايع و رشته هاي مختلف توسعه يافته است. يكي از زمينه هاي جديد و پر كاربرد در مهندسي عمران، استفاده از مواد كامپوزيت پليمري تقويت شده با الياف (FRP) به منظور تقويت و بهسازي سازه هاي بتن مسلح مي باشد. مقاوم سازي سازه هاي بتن مسلح توسط اين مواد با هدف افزايش مقاومت، شكل پذيري و ظرفيت خمشي صورت مي گيرد. در اين مقاله، دو ستون مربعي شكل بتن مسلح محصور نشده و محصور شده با كامپوزيت پليمري تقويت شده با الياف كربن (CFRP) توسط نرم افزار اجزاي محدود ABAQUS مدلسازي شده اند و تحت بار محوري ثابت و بار جانبي رفت و برگشتي قرار گرفته اند. به منظور بررسي صحت مدلسازي، نتايج حاصل از مدلسازي ها با نتايج بدست آمده از آزمايشهاي تجربي و همچنين روابط آيين نامه اي مقايسه شده و تطابق بسيار خوب بين نتايج بدست آمده است. مقاوم سازي ستون با نوارهاي FRP تاثير قابل توجهي در كاهش مقدار تغيير مكان ستون، در راستاي جانبي و طولي در محل مفصل خميري، به ميزان 50 درصد و افزايش ظرفيت خمشي مقطع تا 5 برابر داشته است. همچنين به‌سازي با اين نوارها منجر به افزايش مقاومت فشاري ستون به ميزان 30 درصد و افزايش ظرفيت چرخشي در محل اتصالات تا 6 برابر شده است. مطابق با نتايج حاصله، تقويت ستون ها به اين روش منجر به تغيير مود گسيختگي ستون از مود برشي زودرس به مود خمشي، كاهش تغيير مكان ستون در راستاي طولي و جانبي در محل تشكيل مفصل خميري، افزايش ظرفيت خمشي مقطع، افزايش شكل پذيري ستون، افزايش مقاومت فشاري و كرنش محوري ستون، افزايش ظرفيت چرخشي در محل اتصالات مي گردد. همچنين بمنظور جلوگيري از مصرف غير ضروري اين مواد كامپوزيت توصيه مي شود كاربرد آن در ناحيه مفصل پلاستيك ستون بهينه تر باشد.

In recent years the use of composite materials in various industries has been developed. A new and useful field in civil engineering is to apply of fiber reinforced polymer composite materials for strengthening and retrofitting of the reinforced concrete structures. Retrofitting of reinforced concrete columns by these materials causes to increase strength, ductility and flexural capacity. In this paper, both unconfined and confined concrete columns with composite carbon fiber reinforced polymer (CFRP) have been modeled by ABAQUS finite element software under constant axial loading and cyclic lateral loading. The FE results have been compared with the experimental results and analytical equations and a very good correlation has been obtained. Retroffited columns in this way resulted in a change in early shear mode to the flexural mode, reducing of column displacement in longitudinal and lateral directions in the plastic hinge region of the column, increasing of flexural capacity, increasing of ductility, increasing of axial compressive strength, increasing of column axial strain and increasing of rotational capacity at the joints.