بررسي آزمايشگاهي و عددي ستون پروفيل كامپوزيت GFRP بتني محصورشده با FRP

Experimental and Numerical Study of FRP Encased Composite Concrete Columns

نوع جديدي از ستون مركب متشكل از پروفيل كامپوزيت، بتن و الياف پليمري (FRP) ارائه شده و توسط تست آزمايشگاهي و مدل عددي مورد بررسي قرار گرفته است. هدف از اين تحقيق  طراحي يك ستون بتني كامپوزيتي بدون استفاده از مصالح فولادي اما با وزن نسبتاً كم مي باشد. مشكلات رايج خرابي بتن به دليل انبساط و زنگ زدگي اعضاي تقويت كننده اجتناب ناپذير است. با استفاده از مقاطع سازه‌اي كامپوزيتي I شكل FRP بجاي فولاد تقويت كننده در بتن مي‌توان به اين هدف رسيد. ستون مركب با استفاده از استوانه FRP با الياف شيشه پروفيل كامپوزيت را احاطه نموده و پس از آن مقطع با بتن پر شده است. استوانه GFRPبعنوان يك قالب درجا عمل مي كند، علاوه براين محصورشدگي بتن را نيز تأمين مي كند. لذا سه عدد ستون در برنامه آزمايشگاهي تحت بارگذاري­ فشاري محوري مونوتونيك مورد آزمايش قرار گرفته اند. ظرفيت نهايي هريك از ستون هاي مركب كامپوزيتي آزمايش شده با ظرفيت تئوري مدل عددي پيشنهادي برنامه ANSYSمقايسه شده اند، نتايج نمونه‌هاي آزمايشگاهي و آناليز عددي سازگاري و توافق خوبي داشته­اند.

A new type of composite column is presented and assessed through experimental testing and numerical modeling. The objective of this research is to investigate design options for a composite column without the use of ferrous materials. This is to avoid the current problem of deterioration of concrete due to expansion of rusting reinforcement members. Such a target can be achieved by replacing the steel reinforcement of concrete columns with pultruded Ishape glass FRP structural sections. The composite column utilizes a glass FRP tube that surrounds a pultruded Isection glass FRP, which is subsequently filled with concrete. The GFRP tube acts as a stayinplace form in addition to providing confinement to the concrete. A total of four composite columns were tested under monotonic axial loading. The experimental ultimate capacity of each of the tested composite column was compared to the predicted numerical capacity using ANSYS program. The comparison showed that the predicted numerical values were in good agreement with the experimental ones.