بررسی و ارزیابی استفاده از میلگردهای پلیمری CFRP، GFRP و AFRP در قاب بتن آرمه و مقایسه آن با میلگرد فولادی تحت بارگذاری زلزله حوزه نزدیک

با توجه به لرزه خیزی بالای ایران و آسیب پذیری قابل توجه سازه های بتن آرمه موجود، استفاده از مصالح نوین به منظور بهبود عملکرد لرزه ای سازه ها اهمیت فزاینده ای یافته است. میلگردهای پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) به دلیل مقاومت کششی بالا، وزن کم و مقاومت در برابر خوردگی، به عنوان جایگزین یا مکمل میلگردهای فولادی مطرح شده اند. هدف اصلی این پژوهش، بررسی و ارزیابی رفتار لرزه ای قاب های خمشی بتن آرمه مسلح به میلگردهای CFRP، GFRP و AFRP و مقایسه عملکرد آن ها با قاب های متعارف مسلح به میلگرد فولادی تحت بارگذاری زلزله حوزه نزدیک است.در این مطالعه، مدلسازی و تحلیل های عددی غیرخطی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ABAQUS انجام شده است. رفتار بتن با مدل پلاستیسیته آسیب دیده و رفتار میلگرد فولادی به صورت الاستوپلاستیک دوخطی در نظر گرفته شد. میلگردهای FRP با رفتار الاستیک خطی تا گسیختگی مدل سازی گردیدند. قاب های بتن آرمه تحت بارگذاری استاتیکی و دینامیکی غیرخطی ناشی از شتاب نگاشت های حوزه نزدیک، مطابق آیین نامه ۲۸۰۰، مورد تحلیل قرار گرفتند. شاخص هایی نظیر سختی، شکل پذیری، ظرفیت باربری، دریفت، توزیع تنش و مکانیزم گسیختگی بررسی و مقایسه شدند.نتایج نشان داد استفاده از میلگردهای CFRP و AFRP موجب افزایش سختی اولیه و کاهش دریفت قاب ها نسبت به حالت فولادی می شود، در حالی که میلگردهای GFRP تغییرمکان بیشتری ایجاد می کنند. قاب های مسلح به میلگردهای FRP رفتار تردتری نسبت به فولاد داشته و شکل پذیری کمتری از خود نشان می دهند، اما توزیع تنش و ترک خوردگی در آن ها یکنواخت تر است. AFRP رفتاری میانی از نظر سختی و شکل پذیری ارائه داد.میلگردهای پلیمری، در صورت طراحی مبتنی بر عملکرد، می توانند به عنوان گزینه ای مناسب در طراحی سازه های جدید یا بهسازی لرزه ای سازه های بتن آرمه مورد استفاده قرار گیرند، هرچند جایگزینی کامل آن ها با فولاد نیازمند ملاحظات دقیق آیین نامه ای است.

کلیدواژه ها:

قاب بتن آرمه ، میلگرد FRP ، تحلیل اجزای محدود ، رفتار لرزه ای ، شکل پذیری