ارزيابي خسارت ستون‌هاي بتن‌آرمه تقويت‌شده با كامپوزيت‌هاي نوين اليافي تحت اثر بارهاي انفجاري به كمك نمودارهاي فشار - ضربه

Damage Evaluation of RC Columns strengthened with Novel Fiber Composites under Blast Loads using Pressure – Impulse Diagrams

بارهاي انفجاري به علت اعمال انرژي فراوان در زماني كوتاه مي‌توانند موجب شكست المان‌هاي اصلي سازه شوند و خرابي‌هاي جبران‌ناپديري در پي داشته باشند. مقاوم‌سازي سازه‌ها در برابر بارهاي انفجاري مي‌تواند راهكاري مناسب براي جلوگيري از چنين خرابي‌هايي باشد. از بين روش‌هاي مختلف مقاوم‌سازي، پليمرهاي تقويت شده با الياف (FRP)، به علت دارا بودن ويژگي‌هاي مكانيكي مناسب، نصبي آسان و نسبت مقاومت به وزن بالا، معمول‌ترين گونه از كامپوزيت‌ها هستند كه براي تقويت و بهسازي كاربري‌هاي سازه‌اي استفاده مي‌شوند. در سال‌هاي اخير، به علت برخي از كاستي‌هاي كامپوزيت‌هاي FRP مانند مقاومت كم در برابر آتش، ناتواني در اعمال بر روي سطح‌هاي مرطوب و در دماهاي پايين، كامپوزيت‌هاي نوين پايه سيماني تقويت‌شده با الياف (FRCM)، به عنوان جايگزيني مناسب براي آن‌ها به حساب مي‌آيند. در اين مقاله، ستون‌هاي بتن‌آرمه به عنوان يكي از المان‌هاي اصلي سازه در برابر بارهاي انفجاري، به كمك دو سامانه‌ي كامپوزيتي سنتي FRP و نوين FRCM مقاوم‌سازي شده است. رفتار ستون‌هاي تقويت شده به كمك اين دو سامانه بر اساس منحني‌هاي فشار - ضربه مورد ارزيابي و مقايسه قرار گرفت. نتيجه‌ها نشان مي‌دهند كه در بيشتر حالت‌هاي خسارت، كارايي ستون‌هاي تقويت‌شده با كامپوزيت‌هاي FRCM نسبت به ستون‌هاي تقويت‌شده با كامپوزيت‌هاي سنتي FRP مناسب‌تر است و مي‌توان از اين سامانه‌ي نوين تقويتي در برابر بارهاي انفجاري بهره جست.

Blast loads may result Irretrievable damages in structures due to their high amount of applied energy to them during a short period of time. Strengthening and rehabilitation of the structures subject to these sort of loads would be a proper approach to mitigate these damages. Among the available approaches, use of composites so-called Fiber Reinforced Polymers (FRPs), because of their desire properties such as ease in installation and high strength to weight ratio, has been considered the most common solution in recent years. These composites, however, possesses some disadvantages such as low resistance against fire, low glass transition temperature, difficulties in application at low temperatures, impossibility of application on wet surfaces and lack of vapor permeability which have led to use innovative composite materials as alternative. These are normally made of cementitious matrix reinforced by continuous fibers (FRCM). These composites with cement based matrices have good mechanical performances, excellent resistance to high temperature and fire, and also good vapor permeability. Moreover, they can be applied on wet surfaces and in cases of low temperature. Therefore, FRCM materials may constitute an alternative to FRP materials for the strengthening of RC structures. In this paper, performance of RC columns which are subject to blast loading and strengthened with FRP and FRCM composites is investigated using Pressure-Impulse (P-I) diagrams. The results obtained in this study demonstrate that strengthening of structures by FRCM is more efficient in comparison to that of FRP in most cases of damages and therefore could be implemented to protect structures better against blast loads.