ابداع روشی نوین در مقاوم سازی سازه‌های بتنی

بسپار می نویسد، روشی نوین در مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از کامپوزیت های FRP توسط عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان و برای نخستین بار در دنیا ابداع شد.
به گزارش خبرگزاری مهر، دکتر داود مستوفی نژاد با اشاره به بهره برداری فراوان از سازه های بتن آرمه در سطح دنیا افزود: سازگاری بسیار مطلوب بتن با طبیعت و نیز تداوم مقاومت و بهره دهی آن در محیط های مختلف، سبب شده تا امروزه این ماده پس از آب به عنوان پر مصرف ترین ماده دنیا به شمار آید.

وی ادامه داد: بر خلاف استحکام فشاری بالای بتن و دوام قابل قبول آن، ضعف هایی چون اشکالات طراحی، تغییرات کاربری سازه، تغییرات در آیین نامه های زلزله و نیز زوال تدریجی بتن در برخی محیط های خورنده، نیاز به تقویت و مقاوم سازی سازه های بتن آرمه را از چندین دهه قبل در دنیا مطرح ساخته است.
عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان به تولید کامپوزیت های FRP از حدود صد سال گذشته اشاره کرد وگفت: در ابتدا این نوع کامپوزیت‌ها در صنایع مهمی چون هوافضا و صنایع نظامی استفاده می شد که با ورود آن به کاربردهایی در مهندسی عمران طی سه دهة اخیر، با استقبال فراوانی در تعمیر و تقویت سازه های بتنی روبرو شد.
وی مقاومت کششی تا میزان 10 برابر فولاد در برابر وزنی معادل یک سوم فولاد، خوردگی تقریبا صفر و درنتیجه قابلیت بهره گیری در محیط های بسیار خشن و همراه با یون های مهاجم همچون محیط های دریایی و ساحلی و عدم ایجاد تغییرات قابل توجه در ظاهر و ابعاد سازه پس از بهره برداری را از جمله دلایل استقبال از کامپوزیت های FRP جهت مقاوم سازی سازه ها بیان کرد.
این استاد نمونه کشور با اشاره به انواع مختلف کامپوزیت های FRP تصریح کرد: میله یا میلگرد، ورق، تسمه، شبکه، پروفیل و پارچة کامپوزیتی از انواع محصولات FRP است که با اتصال این کامپوزیت ها به زیر و وجوه تیرهای بتنی و ستون های بتن آرمه، ضمن افزایش مقاومت خمشی، برشی و فشاری عضو بتن آرمه و استحکام بیش از پیش آن ها، مشکلات ناشی از آسیب های قبلی نیز جبران خواهد شد.
وی جدا شدگی سریع این کامپوزیت از سطح بتن پس از اتصال آن جهت مقاوم سازی و در ضمن باربری را مهم ترین مشکل در بهره گیری از این ماده به منظور تقویت سازه های بتنی عنوان کرد و افزود: متاسفانه این مشکل به عنوان مانعی جدی در بهره برداری کامل از ظرفیت کامپوزیت های FRP مطرح بوده و آیین نامه های معتبر دنیا را نیز به سمتی هدایت نموده که حداکثر استفاده ای قریب به 50 درصد از ظرفیت اسمی این کامپوزیت ها در سازه را مجاز و ممکن بدانند.

استاد دانشگاه صنعتی اصفهان اضافه کرد: طی پنج ساله گذشته تاکنون مطالعات گسترده ای در این دانشگاه به منظور مرتفع نمودن مشکل جدا شدگی کامپوزیت های FRP از سطح بتن صورت گرفت که خوشبختانه با به نتیجه رسیدن این مطالعات و ابداع روش جدیدی تحت عنوان روش شیار زنی (Grooving Method; GM) ، برای نخستین بار در دنیا مشکلات ناشی از جدا شدگی ورق FRP به میزان قابل ملاحظه ای کاهش یافت و در بعضی از موارد نیز به کلی بر طرف شد.

وی با بیان این که در این روش قبل از اتصال کامپوزیت ها، شیارهایی در بستر بتن ایجاد شده و پس از آن کامپوزیت ها با استفاده از چسب های مخصوص بر روی آن چسبانده می شود گفت: این روش ضمن انتقال تنش های برشی و نرمال بین کامپوزیتFRP و سطح تیر بتنی به اعماق بتن، سبب افزایش تا 100 درصد ظرفیت بهره برداری از کامپوزیت هایFRP خواهد شد.

مستوفی نژاد تصریح کرد: نتیجه این تحقیقات برای نخستین بار در سال 2010 در ژورنال کامپوزیت از نشریهASCE که از ژورنال های بسیار معتبر امریکا و دنیا محسوب می شود، به عنوان تحقیقی که در دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شده است منتشر شد و مورد استقبال قرار گرفت.

وی ابداع دو تکنیک اساسی “داخل شیار” و “روی شیار” به نام های EBRIG و EBROG طی دو سال گذشته وثبت آن ها در ادارة اختراعات و ثبت مالکیت صنعتی را از دیگر فعالیت ها در مسیر توسعة این روش بیان کرد و گفت : مقالاتی نیز در معرفی این دو روش نوین به دنیا در نشریات معتبر اروپا و امریکا در حال چاپ می باشد.

عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان با بیان این که روش شیار زنی به عنوان موثرترین راهکار به منظور جلوگیری از پدیدة جدایش FRP از سطح بتن هم اینک مورد پذیرش بسیاری از محققین و دانشمندان دنیا قرار گرفته است افزود: تا کنون حدود 10 پایان نامه و رساله از تحقیقات دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان به این موضوع اختصاص یافته و مقالات مستخرج از این تحقیقات نیز در دست آماده سازی و یا در مرحلة چاپ است.

وی در پایان با تأکید بر مزیت های فنی و اقتصادی استفاده از روش شیار زنی، ابراز امیدواری کرد: با گسترش و تکمیل تحقیقات پیرامون این روش علمی و عملی، ضمن آن که این شیوه جهت استفاده در پروژه های داخل ایران به مهندسین آموخته خواهد شد، در آینده نه چندان دور شاهد تحولی اساسی در تقویت سازه های بتن آرمه با بهره گیری از کامپوزیت های FRP خواهیم بود.