مطالعه آزمايشگاهي مقاوم سازي برشي تيرهاي فولادي با استفاده از نوارهاي CFRP

Experimental study on shear strengthening of steel beams using CFRP strips

سازه هاي فولادي يكي از رايج ترين نوع سازه ها هستند. ممكن است كه برخي از سازه هاي فولادي به دلايل مختلف نياز به مقاوم‌سازي داشته باشند. روشهاي مختلفي براي مقاوم سازي اين گونه سازه ها وجود دارد. مقاوم سازي سازه هاي فولادي با استفاده از پليمرهاي مسلح شده به فيبر (FRP) در سالهاي اخير بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. در اين مطالعه به بررسي مقاوم سازي برشي تيرهاي فولادي با استفاده از پليمرهاي مسلح شده به فيبر كربن (CFRP) با چيدمان هاي مختلف آنها در يك يا دو طرف جان و با زاويه هاي متفاوت و تاثير آنها بر ظرفيت تير پرداخته مي شود. 5 عدد نمونه به صورت آزمايشگاهي مورد مطالعه قرار گرفت. روش انجام آزمايش، خمش چهار نقطه اي بود. به اين صورت كه يك بار متمركز توسط جك هيدروليكي روي يك تير واسط قرار گرفته به روي تير اصلي، بار اعمال نموده و بار توسط تكيه گاههاي تير واسط، به صورت دو بار متمركز مساوي به تير اصلي وارد مي گرديد. دو تكيه گاه ساده نيز در دو سر تير اصلي وجود داشت. بارگذاري نيز از نوع استاتيكي تدريجي بود. ابعاد تيرها به گونه اي انتخاب شده بود كه به صورت برشي عمل كنند. بدين معني كه گسيختگي آنها توسط تنش هاي برشي اتفاق بيافتد. يك نمونه تير بدون مقاوم سازي، دو نمونه تير داراي مقاوم سازي عمودي در ناحيه برشي به صورت يك طرفه و دو طرفه و دو نمونه تير داراي مقاوم سازي مورب به صورت يك طرفه و دو طرفه بررسي شدند. نتايج اين پژوهش نشان دهنده عملكرد مناسب ورق هاي CFRP در بالا بردن ظرفيت باربري بود. نحوه مقاوم سازي برشي به صورت مورب و در هر دو طرف جان بهترين افزايش ظرفيت را نشان داد.

Steel structures are one of the most used type of structures. Some of the steel structures may need to be strengthened due to different reasons. There are different methods for strengthening of this kind of structures. In recent years, strengthening of steel structures using Fiber Reinforced Polymers (FRP) has been most interested. This study investigates the shear strengthening of steel beams using one and both sides strengthening of the web by different angles of Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) strips. Five specimens were investigated in laboratory experimentally. The test method was four-point bending approach. The load was applied on a connector loading beam by a hydraulic jack, then the load was applied on the main beam through two equal point loads. The beams had two simple supports at the both ends. The loading type was the static gradual loading type. The dimensions of the beams were chosen in the way that beams behave most in shear. This means that beams fail first due to shear stress. One beam was not strengthened, and two beams were strengthened using vertical strips on one or both sides of the web, and two remained beams were upgraded using diagonal strips. Results of this research indicates efficiency of CFRP strips for increasing load-bearing capacity of the beams. Strengthening using diagonal strips on both sides of the web demonstrated the most increment in load-bearing capacity.