مطالعه آزمایشگاهی و عددی برای تأمین ظرفیت خمشی در اتصالات پیش‌ ساخته بتن‌ آرمه با استفاده از ورقه‌های FRP

این مقاله به بررسی نتایج تحقیق آزمایشگاهی و تحلیل عددی مربوط به استفاده از پلیمرهای مسلح شده به الیاف از جنس کربن (CFRP) برای تبدیل اتصالات پیش‌ساخته تیر-ستون با کربل به اتصالات خمشی می‌پردازد. مطالعات آزمایشگاهی انجام گرفته در این تحقیق تمرکز ویژه‌ای بر ظرفیت خمشی و تأثیر جدا شدگی لایه مرزی ورقه FRP در اتصالات پیش‌ساخته همراه با کربل دارد که توسط صفحات FRP گیردار شده‌اند. در تحقیق حاضر چهار نمونه اتصال خارجی تیر-ستون با مقیاس 1.2 ابعاد واقعی شامل یک نمونه اتصال گیردار معمولی با بتن درجا، و سه نمونه اتصال ساده پیش‌ساخته همراه با کربل و گیردار شده با FRP، مورد آزمایش قرار گرفت. ورقه‌های FRP در قسمتهای مختلف با ضخامتهای متفاوت انتخاب شدند. بارگذاری به‌صورت استاتیکی در سر تیر تا شکست نهایی، و هم‌زمان با اعمال بار محوری ثابت روی ستون بود. به‌علاوه با کمک نرم‌افزار ANSYS 8.1 تحلیل استاتیکی به‌صورت غیر خطی بر روی مدل دقیق سه بعدی اتصال صورت گرفت. با اعمال تغییرات در نوع اتصال معمولی و اتصال پیش‌ساخته کربل تقویت شده با FRP و همچنین تغییر در جزییات قرارگیری، ضخامت و ابعاد ورقه‌های FRP، با توجه به مهار مکانیکی کامل ورقه‌های FRP، مقایسه جامعی بین انواع تقویت با ورقه‌های FRP صورت گرفت. نتایج نشان داد که می‌توان با ورقه‌های FRP، اتصالات ساده پیش‌ساخته را به اتصالات خمشی تبدیل کرد. نتایج نشان دادند که تامین طول مهاری کافی، ضخامت مناسب و نحوه آرایش ورقه‌های FRP، و نیز مهار مکانیکی مناسب در جلوگیری از جدا شدگی ورقه از سطح بتن و تأمین گیرداری مؤثر است؛ که در این تحقیق به تأمین گیرداری در اتصال ساده پیش ساخته تا بیش از 80 درصد منجر شد.