مقاوم سازي ستون هاي فولادي پرشده با ملات داراي نقص توسط CFRP

Strengthening of Deficient Mortar Filled Steel Tubes using Carbon Fiber Reinforced Polymers

اخيرا، استفاده از ستون هاي فولادي پرشده با بتن (CFST) به دليل مزاياي متعددي كه دارند، رواج فراواني پيدا كرده است. برخي از ستون هاي CFST ممكن است كه متحمل آسيب هاي ناشي از عوامل مختلف بوده و از اين رو، نيازمند تقويت باشند. يكي از روش هايي كه ميتوان براي بهبود عملكرد ستون هاي آسيب ديده استفاده نمود، مقاوم سازي با پليمرهاي مسلح شده به فيبر(FRP) ميباشد. مطالعه حاضر به صورت عددي و آزمايشگاهي، اثر مقاوم سازي ستون هاي فولادي داراي نقص پر شده با ملات گروت را مورد بررسي قرار مي دهد. مدل سازي عددي به صورت سه بعدي با استفاده از نرم افزار ABAQUS و مطالعه آزمايشگاهي توسط دستگاه فشار يكنواخت انجام گرفت. نقص هاي ايجاد شده به صورت افقي و عمودي در مركز ستون به وجود آمد. نمونه ها شامل يك نمونه ستون كنترل و چهار نمونه داراي نقص هاي افقي و عمودي بود كه دو عدد از آنها با چهار لايه پليمر مسلح شده به فيبر كربن (CFRP) مقاوم سازي شده بودند. نتايج مشخص نمود، نقص افقي ايجاد شده در ستون CFST باعث بيشترين كاهش ظرفيت باربري نسبت به نمونه كنترل (46%-) شد. مقاوم سازي نمونه ها با چهار لايه الياف كربني (دو لايه عرضي و دو لايه طولي) به صورت مناسب باعث افزايش ظرفيت تحمل بار، در حدود 27% افزايش نسبت به نمونه داراي نقص، شد. استفاده از الياف كربني به صورت دور پيچ كامل، كمك شاياني به افزايش مقاومت محصور شدگي و كنترل گسيختگي هاي موضعي اعضا نمود.

Recently, application of concrete filled steel tubes (CFST) columns has been widely trended due to their several advantages. Some of the CFST columns may been damaged due to different problems and need to be strengthened. One of the methods which can be applied to improve the efficiency of the damaged columns is the strengthening using fiber reinforced polymers (FRP). The present research investigates the effects of strengthening deficient CFST columns trough numerical and experimental studies. The numerical simulation has been adopted using ABAQUS software in 3D simulation method, and the experimental test has been done using steady pressure test machine. The defects created horizontally and vertically at the center of the columns. The specimens include one control and four deficient specimens which two of them were strengthened using four carbon fiber reinforced polymers (CFRP) layers. The results show that the horizontal deficiencies in CFST columns resulted the most reduction in load bearing capacity in comparison with Control (-46%). Strengthening using four CFRP layers (two-transverse and two-longitudinal) resulted in improving load bearing capacity appropriately (approximately %27 increment in comparison by the deficient column). The application of CFRP improved confinement strength and controled the local failures.