Canadian Standard Association

استاندارد كانادا در مورد طراحي و اجراي اجزاي ساختماني تقويت شده با FRP

در اين بخش ، راهنماي مربوط به انجمن استاندارد كانادا CSA-S806 با عنوان “ طراحي و اجراي اجزاي ساختماني تقويت شده با FRP ” معرفي مي گردد . اين آيين نامه جديد در اوايل سال 2002 منتشر گرديد . مطالب اين استاندارد تنها مربوط به طراحي ساختمانهاي جديد نمي باشد ، بلكه بهسازي و مقاومسازي اجزاي ساختمانهاي موجود را نيز دربر مي گيرد . در اين مبحث ، روند شكل گيري استاندارد ، خلاصه اي از اطلاعات و اصول مربوط به طراحي و بهسازي و روشهاي آزمايش مواد مطرح مي گردد . بعضي از اطلاعات مفيد مربوط به روشهاي اجرايي ساختمانهاي كانادا نيز به صورت ضميمه آورده شده است .

مطالب اين استاندارد به شش بخش تقسيم مي شود كه عبارتند از :

مباني اصول طراحي حالت حدي ؛

روند آزمايش مواد ؛

ضوابط طراحي براي اجزاي تقويت شده و پيش تنيده ؛

ترميم و بهسازي اجزاي موجود ؛

مقاومسازي اعضاي صدمه ديده براثر زلزله ؛

و روند آماده سازي و اجراي مقاومسازي . 

انجمن استاندارد كانادا (CSA) ، يكي از چندين سازمان در كانادا مي باشد كه در جهت ارائه استانداردهاي مربوط به طراحي و اجراي ساختمانها فعاليت مي كند . CSA خود عضو كنسول استاندارد كانادا مي باشد .

همانطور كه بيان شد ، مطالب و مفاهيم استاندارد CSA به شش بخش تقسيم شده است . اعضاي ساختماني كه تحت پوشش اين استاندارد قرارگرفته اند عبارتند از :

ستون ها ،

دال ها ،

تيرهاي مسلح شده و يا پيش تنيده ( با ميلگردها ، مشها ، ورقه ها و يا كابلها ) ،

دال هاي مربوط به پاركينگها، بالكونها و ديوارهاي فلزي و غيره .

 خصوصيات مواد FRP

كامپوزيت هاي FRP تركيبي از دو يا چند ماده بوده و مواد تشكيل دهنده آن قابل تمايز هستند. بيشتر سيستمهاي FRP رايج تركيبي از يك ماتريس پليمري با الياف ها بوده كه نقش الياف ها تقويت پليمرها مي باشد . خصوصيات مواد FRP وابسته به نوع پليمر و الياف و اندركنش بين اين دو بوده و با توجه به تنوع پليمرها و الياف ها ، خصوصيات اين مواد نيز بسيار متنوع مي باشد و نسبت به مواد قديمي مانند بتن و فولاد داراي تفاوتهاي زيادي است .

هنگامي كه خصوصيات ميلگردها و كابلهاي FRP ، مدنظر مي باشد ، بايد نكات زير درنظرگرفته شود .

اول آنكه ، يك ميلگرد FRP يك ماده غير ايزوتروپيك بوده كه يك محور آن به عنوان محور مقاوم و اصلي آن محسوب مي شود .

دوم آنكه ، بر خلاف فولاد ، خصوصيات مكانيكي FRP به طرز قابل توجهي در محصولات مختلف تغيير مي كند.

و سوم آنكه ، FRPها مانند ديگر كامپوزيت ها تحت تأثير عواملي چون تاريخچه بارگذاري و زمان آن ، درجه حرارت و رطوبت قرار مي گيرند .

روشهاي آزمايش :

در مشاهد خصوصيات منحصربه فرد مواد FRP ، روشهاي آزمايشي ويژه اي براي چند نمونه مواد در استاندارد مشخص شده است . اين موارد شامل هشت مبحث زير است :

آرماتورهاي داخلي FRP :

1. تعيين سطح مقطع تقويت كننده هاي FRP
2. مهار براي آزمايش نمونه هاي FRP تحت كشش مداوم و يكنواخت
3. روش آزمايش براي خصوصيات كششي تقويت كننده هاي FRP
4. روش آزمايش براي طول لازم براي تقويت كننده هاي FRP
5. روش آزمايش مقاومت چسبندگي تقويت كننده هاي FRP

چسبندگي سطح تقويت كننده هاي FRP

1. روش آزمايش براي جداشدگي در آزمايش كشش مستقيم
2. روش آزمايش براي آزمايش كشش از يك نمونه صاف
3. روش آزمايش براي ميزان هم پوشاني لبه اي در آزمايش كشش

ضوابط مربوط به طراحي لرزه اي

مواد FRP مي تواند به طور مؤثري جهت مقاومسازي لرزه اي سازه هاي آسيب ديده مورد استفاده قرارگيرد . با اين وجود ، وقتي از مواد FRP استفاده مي شود ، بايد خصوصيات مكانيكي آنها و تفاوتهاي آنها با آرماتورهاي فولادي مورد بررسي قرار گيرد . اين تفاوتها مي تواند شامل نقص در رفتار شكل پذيري به واسطه رابطه تنش ـ كرنش الاستيك خطي مواد FRP تا لحظه شكست ، مدول الاستيسيته كمتر و مقاومت نهايي بيشتر نسبت به فولاد كه موجب اختلاف قابل ملاحظه در سختي مي گردد و همچنين خصوصيات اتلاف و جذب انرژي ، باشد . ضوابط طراحي لرزه اي در تقويت برشي ، بر روي محصوركردن بتن و همچنين محكم بستن طول هم پوشاني لبه اي متمركز شده است .

ضوابط استاندارد به سه دسته تقسيم مي شود كه عبارتند از :

1) مقاومسازي ستون ها ؛

2) ديوار برشي ؛

3) محصوركردن بتن در ساختمانهاي جديد .

 نكات اجرايي

خصوصيات و ويژگيهاي مكانيكي مواد FRP نسبت به فولاد بسيار متفاوت است . ملاحظات زياد و خاصي براي كاربرد ، ذخيره ، حمل و نقل و نصب جهت حفاظت آنها از آسيب بايد لحاظ شود . بعلاوه ، به واسطه كمتر بودن مدول الاستيسيته ميلگردهاي FRP ، تكيه گاه ميلگردها و فاصله آنها از يكديگر بايد به دقت طراحي شده تا از جابجايي آنها در طول بتن ريزي ، جلوگيري شود . جهت اين موضوع ، گره هاي كافي در هنگام نصب FRP  بايد استفاده شود . لازم به ذكر است كه گره ها و تكيه گاههاي استفاده شده جهت نصب ميلگردهاي FRP بايد ماهيتي مقاوم در برابر خوردگي داشته تا سازه دچار مشكل نگردد .

استاندارد ، روشهاي اجرايي منحصر به فرد و توصيه هاي خاصي را براي استفاده از مواد FRP به عنوان تقويت كننده ، چه به صورت ورقه و چه به صورت ميلگرد ، ارائه نموده است .