تحليل استاتيكي ورق‌ها و مقاطع فولادي تقويت شده با ورق‌هاي FRP به كمك مدل‌سازي اجزاء محدود

Static Analysis of Steel Plates and Sections Retrofitted with FRP Plates by Finite Elements Modelling

امروزه استفاده از كامپوزيت‌هاي FRP به عنوان روشي نوين براي تقويت اعضاي سازه‌هاي فولادي مورد توجه محققان قرار گرفته است. در تحقيق حاضر، با انجام مدل‌ سازي و تحليل استاتيكي ورق‌ها و مقاطع فولادي در نرم‌ افزار اجزاء محدود ABAQUS، اقدام به ارزيابي مقادير تغييرشكل‌ها، قبل و پس از تقويت با ورق‌هاي GFRP گرديده است. نتايج بدست آمده ميزان افزايش سختي و ظرفيت باربري صفحات و تير‌هاي I شكل فولادي مورد مطالعه را نشان مي‌دهد. در اين روش مقاوم‌ سازي، با قرارگيري ورق GFRP بر روي بال تير نتايج بهتري نسبت به حالت چيدمان ورق برروي جان حاصل مي‌گردد. براي ستون‌هاي فولادي با مقطع توخالي و I شكل مورد بررسي نيز با مقايسه رفتار محوري و جانبي نمونه‌ها قبل و بعد از تقويت، نتايج ميزان افزايش سختي محوري و به دنبال آن افزايش ظرفيت حمل بار ستون نسبت به نمونه‌هاي تقويت نشده را نشان مي‌دهد. در پژوهش حاضر، تاثير ميزان ناكاملي هندسي اوليه بر كاهش ظرفيت صفحات فولادي تقويت شده و تقويت نشده نيز ارزيابي گرديده است. نتايج نشان مي‌دهد از طريق تقويت صفحات فولادي با ورق GFRP مي‌توان ميزان حساسيت آن‌ها را نسبت به مقادير مختلف نقص هندسي اوليه بويژه براي صفحات با نسبت پهنا به ضخامت بالاتر كاهش داد.

Nowadays the use of FRP composites for strengthening steel structures has been considered by researchers. In present study, The maximum deformation of steel plates and structural sections before and after strengthening by GFRP plates was evaluated by modelling and static analysis using ABAQUS finite element software. The results indicated the amount of increasing rate in stiffness and load capacity of studied steel plates and I-shaped beams. In this strengthening method, better results would be achieved by installing GFRP plates to the flange of the beam in comparison with installing them to the web of the beam. The results for studied steel hollow sections and I-shaped columns, comparing axial and lateral behaviour of specimens before and after strengthening indicates the increasing rate in axial stiffness and therefore increase in load carrying capacity of columns in comparison with bare specimens. In this research, the influence of geometric imperfection on the reduction of the limit loads of the bare as well as the retrofitted steel plates was also evaluated. The results indicated that the strengthening of steel plates with GFRP plates could be decreased by the sensitivity of them due to presence of initial geometric imperfections, particularly for plates with higher width-to-thickness ratio.