دفتر تهران : ۰۲۱۹۱۰۹۰۰۸۳
دفتر اصفهان : ۰۳۱۳۲۳۷۲۵۵۰
Info@Pinion.ir
این محتوا صرفا آموزشی است.
همانطور که میدانید، بتن به صورت ذاتی برای تحمل نیروهای فشاری استحکام خوبی دارد اما نیروهای کششی سبب شکستن بتن می شود. برای تقویت بتن و سازه های سنگی در تحمل نیروهای کششی از میلگردهایی در بتن استفاده می شود که در اصلاح به سازه نهایی بتن مسلح گفته می شود. از سال 1968 از میلگردهای فولادی برای افزایش استحکام کششی بتن استفاده شده است. با گذر زمان و پیشرفت تکنولوژی، مهندسین و محققین ترکیبات و مواد جدیدی تولید کردند که یکی از آنها کامپوزیت ها بودند.
کامپوزیت ها ترکیبی از چند ماده مختلف هستند که خواص مکانیکی بهبود یافته ای نسبت به تک تک اجزای سازنده خود دارند و به عبارت دیگر عیب های یک ماده مشخص با ترکیب شدن با ماده ای دیگر از بین میرود. یکی از کامپوزیت های پر مصرف در دنیای امروز، کامپوزیت های پلیمری با الیاف مختلف هستند. این دسته از کامپوزیتها را با نام FRP می شناسند. با تغییر نوع الیاف و میزان آنها می توان انواع متنوعی از FRP-ها را تولید کرد. این ترکیبات در صنایع مختلف کاربردهای بسیار گسترده ای دارد. یکی از مهمترین صنایعی که از FRP-ها بهره می برد، صنعت ساخت و ساز است چرا که از FRP-ها می توان در زمینه ساخت انواع میلگرد استفاده کرد. در ادامه به طور ویژه به بررسی میلگرد FRP می پردازیم.
بزرگترین مشکل میلگردهای فولادی خوردگی آنها است. میلگردهای فولادی در برابر عوامل شیمیایی مقاومت کمی دارند و در گذر زمان با ایجاد ترک در سطح بتن و نفوذ مواد شیمیایی و هوا، خورده می شوند. از این رو محققین به سراغ استفاده از کامپوزیت های FRP رفتند و مدلهای مختلفی از میلگردهای کامپوزیتی تولید کردند که نتایج بسیار مطلوبی از خود به جای گذاشت تا آنجا که امروزه سازه های بسیاری را به کمک میلگردهای کامپوزیتی می سازند. انواع پرکاربرد میلگردهای کامپوزیتی عبارت هستند از: میلگردهای کامپوزیتی با الیاف کربن CFRP، میلگردهای کاپوزیتی با الیاف شیشه GFRP و میلگردهای کاپوزیتی ساخته شده با الیاف بازالت BFRP، که در این بین میلگردهای GFRB هم ارزان ترین مدل و هم متداول ترین مدل موجود در بازار می باشند.
میلگردهای کامپوزیتی در برابر میلگردهای بتنی، مزایای متعددی دارند که میتوان مهم ترین آن ها را به صورت زیر برشمرد:
در صورت خوردگی میلگرد فولادی، سازه بتنی مقاومت خود را از دست می دهد ولی در میلگردهای FRP چنین مشکلی به وجود نمی آید. چرا که رزین اپوکسی موجود در میلگردهای FRP مقاومت بالایی در برابر عوامل مختلف ایجاد خوردگی نظیر اکسیژن، رطوبت، کلر و سولفات ها دارند. از این رو میزان خوردگی میلگرد های FRP بسیار پایین تر از انواع فولادی آن خواهد بود و از این میلگردها می توان در ساخت انواع سازه های دریایی نظیر اسکله ها، عرشه پل ها و دیگر سازه های در معرض عوامل خوردگی استفاده کرد.
کامپوزیت های FRP دارای خواص منحصر به فردی هستند. این کامپوزیت ها از ترکیب رزین اپوکسی و الیافی نظیر کربن، شیشه و آرامید تولید می شوند که هیچ یک تنش های مغناطیسی ایجاد نمی کنند. از این رو از این کامپوزیت ها برای ساخت سازه هایی که دارای میدان مغناطیسی هستند، نظیر راکتورها، فرودگاه ها، بخش های MRI بیمارستان و لابراتورها می توان استفاده کرد.
فلزات رسانا هستند و وجود مواد رسانا در سازه که قابلیت هدایت الکتریکی دارند، می تواند خطرناک باشد و باعث آسیب شود و این در حالی است که کامپوزیت های FRP غیر هادی هستند و میتوان از آنها برای ساخت سازههای در معرض میدان الکتریکی نظیر دکل های بتنی انتقال نیرو و انواع پست های برق استفاده کرد.
وزن مخصوص میلگرد FRP در حدود 2/2 گرم بر سانتیمتر مکعب است و این در حالی است که این عدد برای میلگردهای فولادی در حدود 85/7 گرم بر سانتیمتر مکعب است. کاهش چگالی منجر به کاهش بار مرده سازه، کاهش هزینه و حمل و تقل آسان آن می شود.
ممکن است ارتعاشات مختلفی بر اثر زلزله و یا کار تجهیزات صنعتی به سازه اعمال شود. میلگردهای کامپوزیتی از آنجایی که در برابر میلگردهای فولادی میرایی بیشتری دارند، پس می توانند مقاومت سازه در برابر زلزله و ارتعاشات مختلف را افزایش دهند.
کامپوزیت های FRP در برابر سیکل های متناوب بارگذاری (خستگی) مقاومت بیشتری نسبت به میلگردهای فولادی دارند. از این رو به طور گسترده در صنعت هوا فضا مورد استفاده قرار می گیرند.
استفاده از میلگردهای FRP در نهایت منجر به کاهش هزینه های تمام شده خواهد شد و همین عامل می تواند تمایل سازندگان به استفاده از این کامپوزیت ها را افزایش دهد.
میلگرد GFRP که از آنها به عنوان فایبرگلاس نیز یاد می شود، پرکاربردترین میلگرد کامپوزیتی موجود در بازار است. از میلگردهای فایبرگلاس که خود زیر مجموعه میلگردهای FRP است، در موارد زیر به صورت گسترده استفاده می شود:
نکته مهمی که در استفاده از میلگرد اف آر پی کامپوزیتی باید به آن توجه نمود، طراحی متفاوت سازه است، چرا که میلگردهای فولادی رفتاری متفاوت از میلگردهای کامپوزیتی از خود نشان می دهند. میلگردهای فولادی تقریبا دارای رفتار ایزوتروپیک هستند ولی میلگردهای کامپوزیتی دارای رفتار غیرهمسانگرد بوده و بر همین اساس بیشترین میزان مقاومت کششی را فقط در جهت اصلی الیاف از خود بروز می دهند. این ترکیبات بر خلاف فولاد دارای رفتار الاستیک خطی هستند، از این رو باید محدودیت تغییر شکل پذیری سازه را در آن ها مد نظر قرار داد.
عالی