بود دانا که هر بود توانا

پیر دل دانش زبود برنا

های کامپوزیت از های استفاده کامپوزیت از در در FRPFRPاستفادهساخت،بهسازیساخت،بهسازی

ها سازه تقویت ها و سازه تقویت و

امام: حسین سید امام: دانشجو حسین سید دانشجو

رضوی: استاداستاد مهندس آقای جناب رضوی: راهنما مهندس آقای جناب راهنما

13861386پاییزپاییز

مطالب مطالب فهرست فهرست

11)چکیده(چکیده22 )چیست؟ چیست؟( کامپوزیت کامپوزیت33 )کامپوزیت مختلف های کامپوزیت( شکل مختلف های FRPFRPشکل

عمران عمران درمهندسی درمهندسی44 )با ها سازه تقویت های با( سیستم ها سازه تقویت های سیستم

کامپوزیت از کامپوزیت استفاده از FRPFRP هایهای استفاده

55 )بالقوه های بالقوه( قابلیت های و FRPFRPقابلیت و درتقویت درتقویتها سازه ها ترمیم سازه ترمیم

66 )های ورقه از استفاده های( مزایای ورقه از استفاده FRPFRPمزایای77 )خمشی تقویت های محدودیت خمشی( بررسی تقویت های محدودیت بررسی

با آرمه بتن با تیرهای آرمه بتن راه FRPFRPتیرهای ی ارائه راه و ی ارائه وپیشنهادی پیشنهادی کارهای کارهای

88 )اي طره هاي اي( دال طره هاي با دال شده با تقويت شده FRPFRPتقويت99 )گيري نتيجه و گيري( خالصه نتيجه و خالصه1010)منابع(منابع

::چکیدهچکیده(1(1

های کامپوزیت از های استفاده کامپوزیت از در در FRPFRPاستفادهتوجه اخیر های سال در عمران توجه مهندسی اخیر های سال در عمران مهندسی

. است کرده جلب خود به را .بسیاری است کرده جلب خود به را بسیاری

برابر در مقاومت و زیاد سبک،مقاومت برابر وزن در مقاومت و زیاد سبک،مقاومت وزننوع این که است خواصی جمله از نوع خوردگی این که است خواصی جمله از خوردگی

امر در گوناگون های قالب در را امر مواد در گوناگون های قالب در را مواد. است ساخته مطرح ساختمان .مهندسی است ساخته مطرح ساختمان مهندسی

چیست؟( 22 چیست؟( کامپوزیت کامپوزیت

اند یافته تشکیل قسمت دو از که هستند موادی ها اند کامپوزیت یافته تشکیل قسمت دو از که هستند موادی ها ::کامپوزیت1)1) میکروسکوپی میکروسکوپی اجزای اجزای

2)2) یگر یکد در حل قابل یگر غیر یکد در حل قابل غیرها کامپوزیت گوناگون انواع با عمران مهندسین باز دیر ها از کامپوزیت گوناگون انواع با عمران مهندسین باز دیر از

کامپوزیت یک عنوان به توان می چوب از اند کرده کامپوزیت کار یک عنوان به توان می چوب از اند کرده کاریک در و برد نام یک طبیعی در و برد نام طبیعی

تمایز قابل اجزای با کامپوزیت ماده صورت به بتن تر کلی تمایز نگاه قابل اجزای با کامپوزیت ماده صورت به بتن تر کلی نگاهاست بوده سازه ساخت در مرکب مواد دیگر است از بوده سازه ساخت در مرکب مواد دیگر ..از

کامپوزیت ماده از اول کامپوزیت قسمت ماده از اول نیز FRPFRPقسمت آن بر بار قسمت نیز که آن بر بار قسمت که . نقش بیشتر که دوم قسمت است الیاف شود می . محسوب نقش بیشتر که دوم قسمت است الیاف شود می محسوب

یا چسب دارد عهده بر یکدیگر کنار در را الیاف یا نگهداری چسب دارد عهده بر یکدیگر کنار در را الیاف نگهداری. شود می نامیده .رزین شود می نامیده رزین

::الیافالیاف

می – ساخته مقاوم بسیار و شکننده االستیک کامال موادی می – از ساخته مقاوم بسیار و شکننده االستیک کامال موادی از..شودشود

بین جنس به بسته الیاف این بین قطر جنس به بسته الیاف این . 2525تا تا 55قطر الیاف است . میکرون الیاف است میکرون - گوناگون های جنس و ها اندازه ها شکل در امروزه - ها گوناگون های جنس و ها اندازه ها شکل در امروزه ها

است است موجود ..موجود

باشد – – ونیلن یا آرامید کربن شیشه از تواند می الیاف باشد – – جنس ونیلن یا آرامید کربن شیشه از تواند می الیاف ..جنس

نام اول حرف با مواد این از یک هر با شده ساخته کامپوزیت نام نام اول حرف با مواد این از یک هر با شده ساخته کامپوزیت ناماز عبارتند که شود می شروع الیاف دهنده تشکیل از ماده عبارتند که شود می شروع الیاف دهنده تشکیل ::ماده

است شده ساخته کربن الیف با که است ای شده ساخته کربن الیف با که ( (ایFRP)FRP) : :CFRP CFRP که که ای ای

است شده ساخته شیشه الیاف است با شده ساخته شیشه الیاف FRPFRP ) :GFRP) :GFRP((با

است شده ساخته آرامید الیاف با که است ای شده ساخته آرامید الیاف با که FRP) : AFRPFRP) : AFRP((ای

رزینرزین

چسباننده محیط یک صورت به رفته کار به چسباننده رزین محیط یک صورت به رفته کار به رزینکه پایینی مقاوت کنار در الیاف نگهداری که برای پایینی مقاوت کنار در الیاف نگهداری برای

مکانیکی خواص در مهمی چندان نقش مکانیکی دارد خواص در مهمی چندان نقش داردندارد عهده بر شده ساخته ندارد کامپوزیت عهده بر شده ساخته ..کامپوزیت

موجود رزین هم کنار در الیاف نگهداری بر موجود عالوه رزین هم کنار در الیاف نگهداری بر عالوهالیاف محافظت عامل عنوان به کامپوزیت الیاف در محافظت عامل عنوان به کامپوزیت در

عامل همچنین و محیطی عوامل برابر عامل در همچنین و محیطی عوامل برابر درعمل نیز کامپوزیت ورقه وجه روی تنش عمل توزیع نیز کامپوزیت ورقه وجه روی تنش توزیع

کند کند می ..می

::FRPFRPکامپوزیت کامپوزیت

الیاف

ونیلن کربن آرامیدشیشه

رزین

ترموستترموپالستیک

کامپوزیت مختلف های شکلعمران مهندسی FRPدر

FRP های پوشش FRP میلگردهای

FRPFRP 1-3) 1-3)میلگردهایمیلگردهای

میلگردهای از میلگردهای استفاده از FRPFRPاستفادهتونل تونل درتقویت درتقویت

مسلح بتنی های سازه از مسلح بسیاری بتنی های سازه از بسیاریاثر در خورنده های محیط اثر در در خورنده های محیط در

و – کلریدها ها سولفات و – حمله کلریدها ها سولفات حملهدچار دیگر خورنده مواد دچار انواع دیگر خورنده مواد انواع

مانند گوناگونی های مانند اسیب گوناگونی های اسیبخوردگی و پوششی بتن خوردگی ریزش و پوششی بتن ریزش

. و تعمیر شوند می . آرماتور و تعمیر شوند می آرماتوربتنی های سازه این بتنی تعویض های سازه این تعویض

دنیا سراسر در دیده دنیا خسارت سراسر در دیده خسارتهزینه دالر ها میلیون ساله هزینه هر دالر ها میلیون ساله هر

این رفع برای دارد بر این در رفع برای دارد بر درگوناگونی فنون گوناگونی مشکل فنون مشکل

این با است یافته این گسترش با است یافته گسترشها روش این از یک هر ها وجود روش این از یک هر وجود

داشته نسبی داشته موفقییتی نسبی موفقییتیمشکل. این کامل رفع برای مشکل. اند این کامل رفع برای اند

آرماتور آرماتور جایگزینی جایگزینی

در مقاوم ماده یک با مسلح بتنی های سازه در در مقاوم ماده یک با مسلح بتنی های سازه دراست مناسبی حل راه خوردگی است برابر مناسبی حل راه خوردگی . . برابر

مقابل در کامپوزیت زیاد بسیار مقاومت دلیل مقابل به در کامپوزیت زیاد بسیار مقاومت دلیل بهبه کامپوزیت این از استفاده ایده به خوردگی کامپوزیت این از استفاده ایده خوردگی

. در رفته کار به الیاف است کرده رشد . شدت در رفته کار به الیاف است کرده رشد شدتشیشه – کربن نوع سه هر ار میلگردها شیشه – ساخت کربن نوع سه هر ار میلگردها ساخت

حداقل . میلگردها تسلیم تنس هستند آرامید حداقل . و میلگردها تسلیم تنس هستند آرامید وحداکثر 660660 حداکثر و است 30003000و است مگاپاسکال مگاپاسکال ..

های( 2-32-3 های( پوشش ::FRPFRPپوشش

از از استفاده FRPFRPاستفادهسقف تقویت سقف در تقویت در

برای عمدتا ها برای پوشش عمدتا ها پوششسازه رفتار سازه بهسازی رفتار بهسازیتعمیر یا موجود تعمیر های یا موجود های

ایجاد های ایجاد خرابی های خرابیهای سازه در های شده سازه در شده

می کار به می فعلی کار به فعلیها . پوشش این ها . رود پوشش این رودبتن عضو بیرون بتن به عضو بیرون به

چسبد می چسبد مسلح می ..مسلح

از از استفاده از FRPFRPاستفاده استقاده ستون از درتقویت استقاده ستون FRPFRPدرتقویتلوله لوله درتقویت درتقویت

با( 44 ها سازه تقویت های با( سیستم ها سازه تقویت های سیستمکامپوزیت از کامپوزیت استقاده از FRPFRPاستقاده

موجود( 1-41-4 های سازه موجود( بهسازی های سازه بهسازی

دیده( 2-42-4 آسیب های سازه دیده( تعمیر آسیب های سازه تعمیر

موجود های سازه موجود بهسازی های سازه بهسازی

به مربوط ضوابط که هستند ها سازه از وسیعی به طیف مربوط ضوابط که هستند ها سازه از وسیعی طیفنامه آیین اساس بر یا و نمیکنند تامین را زلزله نامه نامه آیین آیین اساس بر یا و نمیکنند تامین را زلزله نامه آیین

کامپوزیت این از استفاده اند شده ساخته قدیمی کامپوزیت های این از استفاده اند شده ساخته قدیمی هایای لرزه بهسازی و تقویت منظر به هایی سازه چنین ای در لرزه بهسازی و تقویت منظر به هایی سازه چنین درساختمان . یک کاربری تغییر که زمانی همچنین است ساختمان . آنها یک کاربری تغییر که زمانی همچنین است آنها

می شود می آن اجزای از بعضی در ضعف ایجاد می سبب شود می آن اجزای از بعضی در ضعف ایجاد سببتقویت دسته این از گرفت بهره سیستمی چنین از تقویت توان دسته این از گرفت بهره سیستمی چنین از توانهای بار افزایش منظور به ها سازه تقویت به توان های می بار افزایش منظور به ها سازه تقویت به توان میگیری قرار لزوم نیز و ترافیکی های بار ،افزایش گیری زنده قرار لزوم نیز و ترافیکی های بار ،افزایش زنده

موجود های ساختمان از قسمتی در سنگین آالت موجود ماشین های ساختمان از قسمتی در سنگین آالت ماشینخاصی بینی پیش آنها برای سازه اوایه طراحی در خاصی که بینی پیش آنها برای سازه اوایه طراحی در که

کرد اشاره است کرد نشده اشاره است ..نشده

دیده آسیب های سازه دیده تعمیر آسیب های سازه تعمیر

کامپوزیت از استفاده دیگر کامپوزیت علت از استفاده دیگر در در FRPFRPعلتسازه شکست از جلوگیری مسلح بتن سازه اعضای شکست از جلوگیری مسلح بتن اعضای

سوزی، آتش قبیل از دالیلی به که است سوزی، هایی آتش قبیل از دالیلی به که است هاییخوردگی ، سنگین وسایل عبور خوردگی زلزله، ، سنگین وسایل عبور زلزله،

مفید عمر گزشت و فوالدی مفید آرماتورهای عمر گزشت و فوالدی آرماتورهایموضعی و ظاهری های خرابی دچار موضعی مصالح و ظاهری های خرابی دچار مصالحهای . ورقه از استفاده نوع این به اند های . شده ورقه از استفاده نوع این به اند شده

FRPFRP. شود می گفته تعمیر یا .مرمت شود می گفته تعمیر یا مرمت

بالقوه( 55 های بالقوه( قابلیت های و FRPFRPقابلیت تقویت و در تقویت درها سازه ها ترمیم سازه ترمیم

11 )شکل افزایش و باربری ظرفیت شکل( افزایش افزایش و باربری ظرفیت افزایش - - بتن اتصاالت هاو دال تیرها ها ستون - پذیری - بتن اتصاالت هاو دال تیرها ها ستون پذیری

مسلحمسلح22 )بتنی سکوهای و ساحلی های سازه بتنی( تقویت سکوهای و ساحلی های سازه تقویت33 )بنایی ومصالح مسلح بتن دیوارهای بنایی( تقویت ومصالح مسلح بتن دیوارهای تقویت44 )ها تونل ها( تقویت تونل تقویت55 )بتنی یا فوالدی های لوله بتنی( تقویت یا فوالدی های لوله تقویت66 )های سازه و بیمارستانی های سازه های( تقویت سازه و بیمارستانی های سازه تقویت

باستانیباستانی

های( 66 ورقه از استفاده های( مزایای ورقه از استفاده مزایایFRPFRP

11 )کم کم( وزن وزن22 )آزاد آزاد( طول طول33 )کم بسیار کم( ضخامت بسیار ضخامت44 )ساده بسیار نقل و ساده( حمل بسیار نقل و حمل55 )ها ورقه ساده ها( اجرای ورقه ساده اجرای66 ( های( درپروژه اقتصادی ) کاربردهای های( درپروژه اقتصادی کاربردهای

) پیچیده وسایل به نیاز بدون (عظیم پیچیده وسایل به نیاز بدون عظیم

77 )فشاری وحتی کششی های فشاری( مقاومت وحتی کششی های مقاومتباالباال

88 )توجه خور در خستگی توجه( مقاومت خور در خستگی مقاومت99 )صفر حد در صفر( خوردگی حد در خوردگی1010 )های محیط در زیاد بسیار های( مقاومت محیط در زیاد بسیار مقاومت

قلیاییقلیایی1111 )از بعد تمیز بسیار شده اجرا از( سطح بعد تمیز بسیار شده اجرا سطح

اجرااجرا

تقویت( 88 های محدودیت تقویت( بررسی های محدودیت بررسیبا آرمه بتن تیرهای با خمشی آرمه بتن تیرهای FRPFRPخمشی

استفاده مشکالت شناخت قسمت این از استفاده هدف مشکالت شناخت قسمت این از هدفخمش FRPFRPاز از تحت مسلح بتنی تیرهای خمش در تحت مسلح بتنی تیرهای در

جلوگیری برای هایی روش ارائه و باشد جلوگیری می برای هایی روش ارائه و باشد می: معایب این :از معایب این از

معایب

از کامپوزیت شدگی جداخود بتنی بستر

و تیر گسیختگی شدن تردآن بودن ناگهانی

: خرابیخرابی خمش تحت :تیر خمش تحت تیر

است PPبار(بار(11 است کم (کم االستیک.) (حالت االستیک.) حالت

است PPبار(بار(22 است زیاد (زیاد االستوپالستیک.) (حالت االستوپالستیک.) حالت

است PPبار(بار(33 زیاد است خیلی زیاد (خیلی پالستیک.) (حالت پالستیک.) حالت

می ” ” رخ خرابی سوم ی مرحله می درپایان رخ خرابی سوم ی مرحله درپایاندهد“دهد“

(. تیر دهد می رخ سوم ی مرحله پایان در که .) اتفاقاتی تیر دهد می رخ سوم ی مرحله پایان در که اتفاقاتی(:(:FRPFRPبدون بدون

دهد- می نشان مقاومت دهد- بتن می نشان مقاومت بتنمیلگرد) باالی تا خمشی های میلگرد) ترک باالی تا خمشی های ترک

) میکند پیدا (ادامه میکند پیدا ادامه

شده- تسلیم شده- میلگردها تسلیم میلگردها) میشود) خرد میلگرد روی (بتن میشود) خرد میلگرد روی بتن

دهد می رخ سوم ی مرحله پایان در که دهد اتفاقاتی می رخ سوم ی مرحله پایان در که اتفاقاتیبا) با) تیر ( FRPFRPتیر شده (تقویت شده تقویت

با- همراه با- بتن همراه میدهد FRPFRPبتن نشان میدهد مقاومت نشان مقاومت) میرسد) خود حداقل به خمشی (ترکهای میرسد) خود حداقل به خمشی ترکهای

و- شده تسلیم و- میلگردها شده تسلیم FRPFRPمیلگردها

از( 11 قبل باشد زیاد خیلی نیرو از( اگر قبل باشد زیاد خیلی نیرو اگر

. میشود جدا بتن از شکست به .رسیدن میشود جدا بتن از شکست به رسیدن

ناگهانی( 22 طور به صورت این غیر ناگهانی( در طور به صورت این غیر در

. میرسد شکست به خطی ناحیه .از میرسد شکست به خطی ناحیه از

) ندارد) تسلیم (ناحیه ندارد) تسلیم ناحیه

کارهای راهپیشنهادی

سیستم اعمالتنیدگی پیش

کامپوزیت در

سیستم اعمال مهاربندی

درکامپوزیت الیه انتهای

)U(شکل

اي طره هاي اي دال طره هاي ::دال

با طرفه دو و طرفه يك هاي دال با ها دال اين عمده با تفاوت طرفه دو و طرفه يك هاي دال با ها دال اين عمده تفاوتاين ساده گاه اين تكيه ساده گاه تكيه

لنگر مقدار بزرگترين ثانيا و است منفي آن لنگر اوال كه لنگر است مقدار بزرگترين ثانيا و است منفي آن لنگر اوال كه استيا نوارها توان نمي بنابراين دهد مي رخ گاه تكيه محل يا در نوارها توان نمي بنابراين دهد مي رخ گاه تكيه محل در

مهاربندي FRPFRPصفحات صفحات دال انتهاي در مناسبي نحو به مهاربندي را دال انتهاي در مناسبي نحو به راكرد.كرد.

هاي طرح دال شكل و سازي مقاوم شرايط به توجه هاي با طرح دال شكل و سازي مقاوم شرايط به توجه باانتهاي مهاربندي براي انتهاي متفاوتي مهاربندي براي دالها FRPFRPمتفاوتي اين گاه تكيه دالها در اين گاه تكيه در

. است شده .پيشنهاد است شده پيشنهاد

ديوار يك يا و بزرگ تير يك به كنسول صورت به كه دالهايي ديوار در يك يا و بزرگ تير يك به كنسول صورت به كه دالهايي دركه است اين بندي مهار براي ساده گزينه يك هستند كه متصل است اين بندي مهار براي ساده گزينه يك هستند متصل

صفحه يا صفحه نوار يا و FRPFRPنوار برده باال ديوار سطح از قسمتي تا و را برده باال ديوار سطح از قسمتي تا را. شود .چسبانده شود چسبانده

هاي بررسي و مطالعات با هاي البته بررسي و مطالعات با انجامانجام البته

روش اين كه شود مي گيري نتيجع روش گرفته اين كه شود مي گيري نتيجع گرفته

زماني زيرا نبوده مناسب چندان بندي زماني مهار زيرا نبوده مناسب چندان بندي مهار

نوار در تنش نوار كه در تنش است FRPFRPكه پاييني حد است در پاييني حد در

جدا ديوار روي بر شده چسبانده جدا قسمت ديوار روي بر شده چسبانده قسمتFRPFRP

شود . شود .مي مي

نوارهاي كه است اين مهاربندي براي موثر نوارهاي راه كه است اين مهاربندي براي موثر راه

FRPFRP در قبل از كه هايي سوراخ درون به در را قبل از كه هايي سوراخ درون به را

. كرد هدايت است شده ايجاد . ديوار كرد هدايت است شده ايجاد ديوارFRPFRP

مهاربندي نوع اين مقطع داخل فوالد وجود دليل مهاربندي به نوع اين مقطع داخل فوالد وجود دليل به

عرض كه شود استفاده تواند مي صورتي در عرض تنها كه شود استفاده تواند مي صورتي در تنها

شده FRPFRPنوار نوار ايجاد هاي سوراخ در تا باشد شده كم ايجاد هاي سوراخ در تا باشد كم

. گيرد قرار بتواند ديوار ميلگرد دو .بين گيرد قرار بتواند ديوار ميلگرد دو بين

مهاري مهاري طول طول

متمركز هايي مدل روي بر يافته انجام آزمايشات متمركز اغلب هايي مدل روي بر يافته انجام آزمايشات اغلبصورت همين به كه صورت شد همين به كه شد

است .FRPFRPانتهاي انتهاي شده است .مهاربندي شده مهاربندي

. دارد خوبي عملكرد مهاربندي نوع اين كه داد نشان . نتايج دارد خوبي عملكرد مهاربندي نوع اين كه داد نشان نتايجايجاد هاي ايجاد سوراخ هاي سوراخ

گرفتن قرار از پس بايست مي نيز را گرفتن شده قرار از پس بايست مي نيز را با FRPFRPشده با مجددا مجددا. كرد پر اپوكسي .مالت كرد پر اپوكسي مالت

نيست مناسب سيمان مالت ها سوراخ اين كردن پر نيست براي مناسب سيمان مالت ها سوراخ اين كردن پر برايسبب سيمان افت سبب زيرا سيمان افت زيرا

. گردد مي مهاربندي مقاومت بر منفي .تاثير گردد مي مهاربندي مقاومت بر منفي تاثير

گیری( 99 نتیجه و گیری( خالصه نتیجه و خالصه

درحد FRPFRPمیلگردهای- میلگردهای- خوردگی و باال مقاومت درحد با خوردگی و باال مقاومت باجایگزین خورنده قلیایی های محیط در جایگزین صفر خورنده قلیایی های محیط در صفر

. هستند فوالد برای .مناسبی هستند فوالد برای مناسبی

و- بهسازی در خارجی های پوشش از و- استفاده بهسازی در خارجی های پوشش از استفادهدر یا و زلزله برابر در ها ساختمان سازی در مقاوم یا و زلزله برابر در ها ساختمان سازی مقاومجهت به سازه تقویت به که کاربری تغییر جهت مواقع به سازه تقویت به که کاربری تغییر مواقع

. کند می پیدا وسیعی کاربرد است زنده بار .افزایش کند می پیدا وسیعی کاربرد است زنده بار افزایش

های- سازه که زمانی برای ها پوشش از های- استفاده سازه که زمانی برای ها پوشش از استفادهزمان مرور به ها نامه آیین تغییرات دالیل به زمان موجود مرور به ها نامه آیین تغییرات دالیل به موجودحل راه کند نمی ارضا را ها نامه آیین خاص حل ضوابط راه کند نمی ارضا را ها نامه آیین خاص ضوابط

. است ضعف این جبران برای .مناسبی است ضعف این جبران برای مناسبی

منابعمنابع

ايران( 11 بتن انجمن داخلي ايران( نشريه بتن انجمن داخلي نشريه

مهندس( 22 پيام داخلي مهندس( نشريه پيام داخلي نشريه

ايران( 33 سازان انبوه داخلي ايران( نشريه سازان انبوه داخلي نشريه

معماري( 44 و عمران داخلي معماري( نشريه و عمران داخلي نشريه

پایانپایان