مطالعه عددی پیوستگی میلگردهای FRP در بتن و مقایسه با میلگردهای فولادی

در حال حاضر به دلیل خوردگی میلگردهای فولادی در شرایط محیطی مخرب، مقاوم سازی سازه های بتن مسلح در برابر خوردگی امریمهم محسوب می شود؛ زیرا فولاد در هنگام قرار گرفتن در برابر شرایط محیطی مخرب مانند کلرید و سولفات دچار خوردگی می شود. اینخوردگی برخلاف ظاهر بی خطر، باعث اختلال در رفتار سازه می شود. راه حل های بسیاری چون پوشش اپوکسی، حفاظت کاتدی، تزریق پلیمر بهسطح بتن و استفاده از میلگرد FRP برای جلوگیری از خوردگی میلگرد فولادی در طی سالیان گذشته ارائه شده است؛ که در این میان استفادهاز میلگردهای FRP به جای میلگردهای فولادی به عنوان یکی از راه حل های مناسب مطرح شده است. مسئله تأمین پیوستگی بین بتن و میلگردFRP از فرضیات اساسی و مهم در طراحی سازه های بتن مسلح با میلگرد FRP است. میلگردهای FRP و فولادی به دلیل تفاوت در برخی ازخواص، رفتار متفاوتی از خود نشان میدهند. با توجه به این امر نمیتوان از فرمول های چسبندگی فولاد برای میلگرد FRP استفاده نمود. دراین پژوهش عددی ابتدا با استفاده از نرم افزار ABAQUS 2020 مدلسازی نمونه صحت سنجی مطابق نمونه های Baena و همکاران صورتگرفت. نمونه ها به صورت ایزوتروپیک مدل سازی شدند. نرم افزار ABAQUS امکان طراحی تیمارهای سطح را در اختیار قرار نداد، به همینمنظور برای ایجاد پیوستگی بین میلگرد و بتن از یک نوع المان چسب استفاده شد و سطح های موردنظر به وسیله المان چسب به یکدیگرمتصل شدند به زبان ساده المان چسب نقش تیمارهای سطح را در نرم افزار داشت. پس از مطابقت نمودارهای حاصل از صحت سنجی Baenaو همکاران با استفاده از نرمافزار ABAQUS 2020 آزمایش pull-out برای 18 نمونه ی فولادی، CFRP و GFRP تحت تأثیر عواملی چونقطر میلگرد، طول تعبیه میلگرد در بتن و مقاومت فشاری بتن مدلسازی شد؛ و مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از هر سه نمونهمیلگردهای فولادی، CFRP و GFRP تا حدودی مشابه یکدیگر بود. به عنوان مثال با کاهش قطر میلگرد در هر سه نمونه مدلسازی شده شاهدکاهش میزان چسبندگی میلگرد و بتن بودیم. افزایش طول تعبیه از 5 / 2 به 5 و 5 / 7 ، کاهش پیوستگی بین بتن و میلگرد را به دنبال داشت کهنتایج حاصل نتایجی قابل پیش بینی بود. از مقایسه نمودارهای حاصل از میلگردهای فولادی و FRP نتیجه گرفته شد؛ میلگردهای FRP رفتارپیوستگی خوبی از خود نشان دادند؛ اما تمام نمونه های مدلسازی شده با کاهش میزان مقاومت فشاری بتن از 50 مگا پاسکال به 30 مگاپاسکال میزان پیوستگی کمتری را با بتن ایجاد کردند. در این میان میلگردهای CFRP پیوستگی بیشتری نسبت میلگردهای فولادی داشتند.میلگرد GFRP پیوستگی کمتری نسبت به فولاد داشت؛ البته لازم به ذکر است پیوستگی ایجادشده بین میلگرد GFRP و بتن پیوستگی قابلقبولی بود. میلگردهای CFRP پیوستگی در حدود 5 درصد بیشتر از میلگردهای فولادی و 25 درصد پیوستگی بیشتر نسبت به میلگردهایGFRP با بتن ایجاد نمودند. نتایج حاصل میتواند نکته مثبتی در استفاده از این میلگردها به عنوان جایگزین میلگردهای فولادی در بتن باشد.

کلیدواژه ها:

میلگرد FRP ، میلگرد فولادی ، پیوستگی میلگرد ، بتن