ارزیابی رفتار خمشی تیر بتن آرمه آسیب دیده پس از زلزله و بهبود تعمیرپذیری آن با استفاده از الیاف FRP و ورق فولادی

تعمیرپذیری سازه های بتن آرمه پس از وقوع زلزله یکی از چالش های اساسی مهندسی سازه به شمار می رود، زیرا شدت و نوع خرابی و میزان ظرفیت باربری باقی مانده تعیین می کند که یک عضو سازه ای قابل تعمیر بوده یا نیازمند تخریب و بازسازی کامل است. از جمله خرابی های رایج در تیرهای بتن آرمه تحت بارگذاری های چرخه ای و لرزه ای حذف یا آسیب دیدگی کاور بتنی است که منجر به کاهش سختی، افت قابل توجه مقاومت خمشی و افزایش تغییر شکل های غیرارتجاعی می شود. در این پژوهش به منظور ارزیابی تعمیرپذیری تیرهای بتن آرمه آسیب دیده ابتدا یک تیر مرجع مطابق مشخصات آزمایشگاهی به صورت عددی مدل سازی و صحت سنجی شد. سپس خرابی ناشی از زلزله به صورت حذف کاور بتنی در ناحیه میانی تیر شبیه سازی و کاهش ظرفیت باربری آن بررسی گردید. در ادامه چهار روش تقویت شامل FRP تحتانی، FRP در جان ها، ورق فولادی تحتانی و ورق فولادی جان ها بر تیر آسیب دیده اعمال و رفتار خمشی آنها تحت بارگذاری چهار نقطه ای در محیط نرم افزار ABAQUS تحلیل شد. نتایج نشان داد حذف کاور بتنی موجب کاهش حدود ۷۶ درصدی ظرفیت خمشی تیر می شود. استفاده از FRP تحتانی، FRP جان ها، ورق فولادی جان ها و ورق فولادی تحتانی به ترتیب ظرفیت نهایی تیر را به حدود ۷۸، ۸۶، ۱۰۵ و ۱۱۵ کیلونیوتن افزایش داد. مقایسه نتایج بیانگر آن است که ورق فولادی تحتانی بیشترین بازیابی مقاومت خمشی و FRP تحتانی بیشترین شکل پذیری را فراهم می کند. به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان می دهد انتخاب روش مقاوم سازی به نوع خرابی، الزامات اجرایی و ملاحظات اقتصادی وابسته است و در میان روش های بررسی شده ورق فولادی تحتانی بهترین عملکرد لرزه ای را ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

تیر بتن آرمه ، تعمیرپذیری ، حذف کاور بتنی ، FRP ، ورق فولادی