ارزيابي آزمايشگاهي قاب هاي بتن آرمه آسيب ديده تقويت شده در نواحي بحراني با ورق هاي كامپوزيتي مسلح پليمري CFRP

Experimental Evaluation of RC Damaged Frames Rehabilitated at Critical Zones with CFRP Composite layers

يكي از روش هاي مفيد در مقابله با نيروهاي جانبي در تقويت سازه هاي بتن آرمه، استفاده از FRP مي باشد. استفاده از اين الياف در سازه هاي بتني به دليل اجراي سريع و آسان، اقتصادي بودن، مقاوم كردن ساختمان هاي ضعيف در برابر زلزله و نيز ايجاد كمترين آسيب به سازه، در چند دهه اخير مورد توجه مهندسين عمران قرار گرفته است. در اين مقاله به بررسي آزمايشگاهي رفتار قاب هاي بتني آسيب نديده و ديده تقويت شده با استفاده از ورق هاي اليافي كربن براي بهبود رفتار سازه اي آن ها پرداخته شده است تا بتوان الگوي رفتاري اين سازه ها را مورد بررسي قرار داد. سه نمونه مرجع آزمايشگاهي با مقياس 1:2 با ابعاد يكسان تيرها و ستون ها و آرماتورگذاري انتخاب شدند و تحت بار قائم ثابت و بارگذاري جانبي افزاينده قرار گرفتند. همه قاب ها داراي فاصله يكسان خاموت ها در تيرها بوده ولي فاصله خاموت ها در ستون هاي نمونه هاي يك و دو و سه به ترتيب 100 ، 200، و 300 ميليمتر بودند. پس از اعمال بار و آسيب ديدن كامل قاب هاي مرجع، با استفاده از لايه هاي يكسان الياف مسلح پليمري كربني (Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP در نواحي بحراني اطراف اتصالات مقاوم سازي شدند و قاب هاي آسيب ديده تقويت شده مجددا تحت بارگذاري قائم و جانبي قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه با افزايش فاصله خاموت هاي نمونه هاي مرجع، ظرفيت نهايي و شكل پذيري و جذب انرژي به ترتيب تا 10، 50% و 74 درصد كاهش يافت. ظرفيت نهايي و شكل پذيري نمونه هاي تقويت شده نسبت به نمونه تقويت نشده به ترتيب تا 20، و 80 درصد كاهش يافته ولي جذب انرژي عموما افزايش يافته است.

Fiber-reinforced polymer (FRP) composites have been used for structural strengthening in the recent decay and is the appropriate way to increase structural capacity and gaining more popularity among design professionals over conventional strengthening techniques due to its superior mechanical properties and higher tensile strength, stiffness, and durability compared with other techniques. In this paper, the structural behavior of undamaged and damaged reinforced concrete frames strengthened with CFRP composite material was experimentally evaluated. Initially three half-scale reinforcement concrete frames are considered as reference specimens with same beams and columns dimensions and also reinforcement, but different columns stirrup distances 100,200 and 300 mm at the first, second and third specimens respectively. The reference frames were tested under constant axial load and increasing lateral load up to their maximum capacity and failure points, and leaving severe damaged frames. Then, the damaged frames were strengthened with CFRP composite layers with same arrangement at the critical zones around connections and tested again same as the reference specimens at axial and lateral loadings. The test results indicated that with increasing column stirrup distances of reference specimens, the maximum capacity and ductility and energy absorption were decreased up to 10, 50, and 74%, respectively. an‎d also the maximum capacity and ductility of strengthened specimens were decreased up to 20 and 80% comparing to reference specimens but the energy absorption of strengthened specimens were increased.