ساختمان

FRP چیست؟ (تاریخچه، مقدمه و کاربردها)

[ad_1]

FRP مخفف “Fiber Reinforced Polymer” است.
تولید فیبر کربن در اواخر دهه 1950 آغاز شد و از اوایل دهه 1960 در صنعت بریتانیا استفاده شد، البته نه به طور گسترده. الیاف آرامید نیز در همان زمان تولید شد که برای اولین بار با نام تجاری Nomex توسط DuPont ظاهر شد. امروزه هر یک از این الیاف به طور گسترده در صنعت برای کاربردهایی که نیاز به پلاستیک با استحکام یا خاصیت ارتجاعی خاص دارند استفاده می شود. الیاف شیشه رایج ترین در تمام صنایع هستند، اگرچه کامپوزیت های فیبر کربن و فیبر کربن-آرامید به طور گسترده در کاربردهای خوب هوافضا، خودرو و ورزش یافت می شوند. این سه (شیشه، کربن و آرامید) هنوز هم کلاس های مهمی از الیاف مورد استفاده در FRP هستند.
FRP محصولی کامپوزیتی است که از الیافی مانند کربن، شیشه، آرامید و بازالت و ماتریس هایی مانند اپوکسی، وینیل استر، پلی استر و… تشکیل شده است. از ترکیب الیاف و پلیمرها، محصولاتی مانند لمینت FRP و لمینت FRP، FRP BAR, FRP SECTION در کارخانه قابل تولید است. محصولات FRP در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند که بارزترین آنها استفاده در مقاوم سازی سازه های بتنی است.
الیاف موجود در کامپوزیت FRP استحکام و سفتی ترکیب را تامین می کنند و رزین ها نقش انتقال بار به الیاف و همچنین اتصال الیاف را به یکدیگر دارند. کامپوزیت FRP اکنون برای مقاومت در برابر زلزله با FRP و جایگزین مناسبی برای مقاوم سازی سازه ها با روش های قدیمی مانند ژاکت فولادی و بتنی می باشد. کامپوزیت FRP با وزن و ضخامت بسیار کم به صورت خارجی به اجزای سازه ای مانند تیرها، ستون ها، دیوارها و … می چسبد. این کامپوزیت برای مصارف مختلفی از جمله سازه های هوافضا، نظامی، خودروسازی، سازه های دریایی و … نیز کاربرد دارد. یکی از مزایای استفاده از سیستم کامپوزیت FRP برای حمل و نقل و اجرای آسان بدون توقف می باشد. همچنین سیستم کامپوزیت FRP نسبت به سایر روش های مقاوم سازی قدیمی آسیبی به سایر قسمت های سازه وارد نمی کند. الیاف مورد استفاده در کامپوزیت FRP بسته به میزان مصرف می تواند کربن، شیشه، بازالت و آرامید باشد. ماتریس همچنین می تواند رزین اپوکسی، رزین فنولیک، رزین پلی استر باشد. نوع و مقدار الیاف، اتصال مناسب الیاف و رزین اپوکسی، جهت گیری مناسب الیاف، توزیع یکنواخت الیاف در بین ماتریس و ضریب انتقال حرارت از عواملی هستند که بر کیفیت سیستم FRP مانند کشش، برش، خمش و سایر موارد مکانیکی تأثیر می‌گذارند. خواص کامپوزیت ها . پایداری و دوام کامپوزیت FRP به عواملی مانند از دست دادن چسبندگی بین الیاف و ماتریس، تغییرات شیمیایی و فیزیکی ماتریس و کاهش استحکام و سختی الیاف بستگی دارد.
کامپوزیت FRP نیز بسیار نازک است و استفاده از آن برای مقاوم سازی سازه ها تغییری در ابعاد و ظاهر سازه ایجاد نمی کند. علاوه بر این، بسته به ابعاد عضو تقویت شده، FRP را می توان در هر اندازه، شکل و ابعادی اعمال کرد. این مزایا باعث شده است که از آن برای تقویت انواع عناصر ساختاری استفاده شود.
همچنین می توان آن را با الیاف پارچه یا FRP در اطراف بخش تقویت کرد تا مقاومت برشی را افزایش دهد. پیچیدن در اطراف بخش ها (مانند پل ها یا ستون های ساختمان) نیز می تواند شکل پذیری آن بخش را افزایش دهد و مقاومت ضربه ای را در برابر بارهای زلزله تا حد زیادی افزایش دهد.
سیستم های پلیمری تقویت شده با الیاف FRP به سادگی به عنوان تقویت کننده های سبک وزن و با استحکام بالا ساخته می شوند که از ترکیب فیبر کربن (CFRP) یا شیشه با مواد پلیمری ساخته می شوند.
اخیراً ویژگی‌های عملکردی آرماتور FRP در کاربردهای ساخت و ساز و تقویت، به‌ویژه در سازه‌های بتنی قدیمی‌تر، آسیب‌دیده یا بارگذاری‌شده به طور فزاینده‌ای محبوب شده است.

این مطلب را هم بخوانید  مقاوم سازی تیر های T شکل با الیاف کامپوزیتی CFRP

راه حل های تقویت کننده FRP برای رفع انبوهی از کاستی ها یا نیازهای سازه ای در سازه های مهندسی موجود شناسایی و نصب شده اند، مانند:

  1. مشکلات دوام ناشی از مصالح ساختمانی ضعیف یا نامناسب
  2. طراحی یا ساخت نامناسب
  3. افزایش نیاز به بارگذاری به دلیل تغییر کاربر
  4. دانلود ویژه یا تصادفی
  5. مقاوم سازی لرزه ای

مزیت اصلی سیستم های FRP نسبت به روش های تقویت سنتی این است که با استفاده از یک کامپوزیت با کاربری آسان که وزن یا جرم قابل توجهی را به سازه نمی رساند، می توان به دستاوردهای قابل توجهی در مقاومت خمشی، محوری یا برشی دست یافت. می آید.
چسباندن ورق های فولادی، بزرگ شدن مقاطع بتنی و پوشش های فولادی برای دهه ها روش های جدیدی بوده اند. .
در بسیاری از موارد، FRP به دلیل کاهش هزینه های آموزشی و نیروی کار، مقرون به صرفه ترین انتخاب است. FRP معمولاً بدون حذف سازه از سرویس قابل نصب است.

برخی از ویژگی های نصب FRP:

  1. ظرفیت مقاومت را بدون وزن و جرم قابل توجه اقتصادی افزایش می دهد
  2. استحکام کششی بسیار بالا
  3. نصب سبک و کاربرپسند
  4. غیر خورنده
  5. سازگار با بسیاری از پوشش ها و پوشش های محافظ

از سیستم های تقویت کننده کامپوزیت می توان برای افزایش مقاومت دال ها، دهانه های دال، تیرها، دیوارها، دهانه های دیوار جدید، ستون ها، سیلوها، دودکش ها، شمع ها و درپوش پایه ها استفاده کرد. FRP را می توان برای تقویت بتن مسلح و بتن پیش تنیده / پس تنیده، فولاد، بنایی و چوب استفاده کرد.
در مناطقی که افراد مشغول به کار هستند، تقویت FRP را می توان با حداقل یا بدون اختلال انجام داد. روش های تقویت سنتی ممکن است نیاز به جابجایی موقت کل تیم ها داشته باشد.

این مطلب را هم بخوانید  کامپوزیت کربن چیست؟ | مقاوم سازی افزایشی

موارد استفاده:

1- خمش تیر را تقویت کنید
2- تقویت خمشی و برشی تیرها و دالها با لمینیت و پارچه های FRP.
3- خم شدن ستون با پیچ انتهایی برای مهار لمینت FRP و افزایش شکل پذیری ستون در ناحیه بحرانی.
4- استفاده از پارچه FRP برای مقاوم سازی ساختمان
5- استفاده از MFRP به جای آرماتور در سیستم آرماتور شاتکریت
6- ستون را در برابر ضربه با استفاده از آرامید FRP تقویت کنید
7- استفاده از توری FRP در لایه آسفالت برای جلوگیری از ترک خوردگی
8- استفاده از مش FRP به جای میلگرد فولادی در ساخت تونل
9- فنر اتصال را با استفاده از پارچه FRP تقویت کنید

تکنیک تقویت ستون های بتنی مسلح با استفاده از کامپوزیت های FRP به طور گسترده ای به جای فولاد ژاکتینگ استفاده شده است. در مقایسه با تسمه ها و مارپیچ های فولادی، تکنیک محفظه FRP توانایی ایجاد محفظه پیوسته برای کل سطح مقطع ستون را دارد.
FRP ها همچنین دارای خواص ذاتی مطلوبی (نسبت مقاومت به وزن بالا و مقاومت بالا در برابر خوردگی و خنثی الکترومغناطیسی) هستند تا بتوان از آنها در تقویت یا بازسازی اعضای بتنی با موفقیت استفاده کرد.
FRP را می توان در تیرها و دال های بتنی به عنوان جایگزینی برای تمام یا بخشی از میلگرد کششی مورد نیاز استفاده کرد. همچنین می توان از FRP درزهای بتنی برای افزایش شکل پذیری اتصال استفاده کرد (تقریباً هیچ روش دیگری نمی تواند چنین تأثیری داشته باشد).

مزایای تقویت با استفاده از FRP:

  • مقاوم سازی با الیاف پلیمری نسبت به روش های سنتی تداخل کمتری در کاربری ساختمان در حین اجرا ایجاد می کند.
  • امکان تقویت خارجی
  • مقاومت در برابر خوردگی
  • دارای قابلیت دویدن سریع و آسان
  • استحکام کششی بالا
  • در مواردی که امکان استفاده از ماشین آلات سنگین یا توقف استفاده از ساختمان در حین ساخت وجود نداشته باشد، استفاده از الیاف پلیمری FRP تنها روش مقاوم سازی می باشد.
  • یکی دیگر از مزایای FRP ها نسبت بالا استحکام به وزن و سختی، اتصال مناسب بین ورق های FRP با تیر یا ستون می باشد.
  • نفوذ ناپذیری مغناطیسی
این مطلب را هم بخوانید  تقویت سازه ها به روش نصب سطحی با الیاف پلیمری بادوام

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا