بررسی اثر سختی الیاف CFRP در باربری خمشی تیرهای فلزی

استفاده از مواد کامپوزیتی در سطح گسترده ای از صنایع و برای مدت طولانی است که در دنیا رایج شدهاست. با این حال کاربرد این مواد در مهندسی عمران نسبتاٌ جدید است. مهمترین کاربرد این مواد در تقویت تیرها در پلها و ساختمانها است. در این میان، اکثر کاربرد این مواد به سازه های بتنی محدود شدهاست. با این حال به دلایل مختلف که معمولاٌ مهمترین آنها خوردگی سازه های فلزی است، استفاده از این مواد در بهسازی سازه های فلزی اجتناب ناپذیر می شود. به غیر از خوردگی، عوامل دیگری مانند وجود نقاط حساس به خستگی، نیاز به افزایش بار سرویس، تقویت لرزه ای و نبود مراقبتهای در زمان بهره برداری، از عواملی است که نیاز به تقویت را در این سازه ها الزامی می کند. ویژگیهای منحصر به فرد ضد خستگی، سبک بودن و مقاومت بالای الیاف پلیمر کربنی را (CFRP) به همراه سادگی اجرا، استفاده از این مواد به عنوان یک عامل مناسب در تقویت تیرهای فلزی مطرح کرده است. با این حال در تقویت سازه های فلزی با الیاف CFRP باید در انتخاب نوع الیاف دقت داشت. الیاف CFRP با مدول بالا( High Modulus CFRP) دارای سختی برابر سختی فولاد است. ولی الیاف با مدول بسیار بالا(Ultra-High Modulus CFRP) دارای سختی بیشتری نسبت به سختی فولاد هستند. در نتیجه رفتار تیر تقویت شده با این دو نوع الیاف متفاوت است. در تحقیق حاضر به منظور بررسی میزان تأثیر نوع الیاف در مقاومت تیرهای فلزی چند مدل تیر فلزی تقویت شده با دو نوع مختلف CFRP با مدول بسیار بالا و الیاف با مدول بالا در نرم افزار ANSYS مدل شده و روی آنها تحلیل استاتیکی غیر خطی انجام گرفت و نتایج تحلیل برای هر دو نوع الیاف بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود که الیاف با مدول بسیار بالا حتی قبل از جاری شدن تیر در باربری آن نقش دارند، در حالی که الیاف با مدول بالا پس از جاری شدن تیر وارد عمل م یشوند. با این حال شکل پذیری الیاف با مدول بالا بیشتر از الیاف با مدول بسیار بالا است.

کلیدواژه ها:

مقاوم سازی ، الیاف کربنی ، مدول سختی