ارزيابي رفتار عرشه ي كامپوزيتي چند سلولي فولادي تقويت شده با صفحات ?GFRP

Evaluation the Behavior of Composite Multicellular Steel Decks Strengthened by GFRP Plates

طراحی عرشه¬ی پل¬ها به‌منظور حفظ مقاومت، دوام و پایایی در طول عمر مفید آن¬ها از چالش¬های فراروی مهندسان سازه به‌حساب می¬آید. برای فائق شدن بر این چالش¬ها راه¬حل¬های مختلفی ارائه گردیده است كه یكی از آن¬ها استفاده از سیستم تركیبی متشكل از مصالح متداول نظیر بتن و فولاد به‌همراه صفحات FRP می¬باشد كه تحت عنوان عرشه¬های كامپوزیتی نیز شناخته می¬شود. از آن¬جایی كه این عرشه¬ها نسبتاً جدید است عملكرد آن¬ها برای حالت¬های مختلف كاملاً شناخته شده نمی¬باشد. تحقیق حاضر به بررسی عرشه¬ی كامپوزیتی متشكل از هسته¬ی فولادی و صفحات GFRP اختصاص یافته است. عرشه¬ی مورد بررسی شامل لایه¬های فوقانی و تحتانی از جنس GFRP و چندین جعبه¬ی سلولی فولادی در مركز است. با استفاده از روش اجزای محدود و تحلیل استاتیكی غیرخطی رفتار این عرشه¬ها مورد ارزیابی قرار گرفته است در وهله¬ی اول با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه و پس از اطمینان از صحتِ مدل¬سازی عرشه¬¬ی كامپوزیتی، تغییر پارامترهای مختلف نظیر ابعاد هندسی، شكل هسته¬ی فولادی و خواص مكانیكی مصالح صورت پذیرفته است. نتایج نشان می¬دهد كه الگوی گسیختگی عرشه¬ی مورد مطالعه به‌دلیل تسلیم هسته¬ی فولادی، نسبت به عرشه¬های ساخته شده از FRP مطلوب¬تر است و با افزایش ضخامت و تغییر هندسه¬ی هسته¬ی فولادی، می¬توان ظرفیت باربری عرشه را افزایش داد. هم‌چنین افزایش مدول الاستیسیته¬ی لایه¬ی Grid كه بیشترین ضخامت را در بین لایه¬های GFRP دارد، سبب افزایش ظرفیت باربری عرشه می¬گردد.

Design of bridge deck with long-term strength, durability and permanence is a significant interest for engineers. One applicable solution to this challenge could be via using hybrid system consisting of conventional materials such as concrete and steel with FRP plates which is also known as composite deck. Since these deck are relatively new so their performance is not completely known. The present study is dedicated to composite deck consists of a steel core and GFRP plates. This composite sandwich bridge deck system is composed of wrapped hybrid core of GFRP grid and multiple steel box cells with upper and lower GFRP facings. The structural performance of deck was evaluated by nonlinear finite element method and numerical results have been compared with available experimental results where possible. After ensuring the validity of numerical modeling of composite deck, parametric studies such as change in geometry, steel core shape and mechanical properties of materials have been done. It was found that failure mode of the proposed hybrid deck was more favorable because of the yielding of the steel tube when compared with that of absolute GFRP decks. Increasing the thickness and changing the steel core geometry can improve the ultimate load capacity of the deck. The grid layer has the maximum thickness among the GFRP layers and therefore ultimate load capacity of the deck enhanced by increase the elastic modulus of grid layer.