بررسی روش¬های جای گزین آماده سازی سطحیبرایاتصال الیاف FRP به سطح دیوار بنایی

STUDENT

DEGREE

YEAR

There are many methods of strengthening for improving the seismic behavior of masonry structures, the existing methods not only extend the length of the run-time but also make the performance difficult and mainly led to the cessation of construction operation during the strengthening. The common methods also add large mass to structures which results in increased lateral forces of earthquakes and the need to strengthen the foundation of structures. One of the ways that is conventional in the last two decades for seismic improvement and retrofit of concrete and masonry structures is using the various fiber reinforced polymers(FRP). FRP composites having the high tensile strength, and also good ductility, high strength-to-weight ratio and the ease of implementation of them can overcome many disadvantages of other methods to strengthening. In general, FRP fibers are used in masonry structures to reinforce arches, columns and walls. Among the most important issues in reinforcement of masonry walls byFRP composites, there is debonding of FRP sheets from the surface of the wall. Among thecauses ofprematuredebonding ofthe fibers, not having theproperconnectioetweenthewalland thesurface ofthecomposite sheet. Therefore in the current study the effect of wall surface preparation methods on the bearing capacity and ductility of masonry walls strengthened with FRP sheets have been investigated specifically. While using alternative methods of surface preparation such as grooving, holes and creating the mortar bedding between the wall and the reinforced plates, indices of strength and behavior of reinforced wall under alternative methods of surface preparation have been studied. To achieve this aims, the number of 20 unreinforced masonry walls with dimensions 870 ×870 ×100 mm, was constructed in the laboratory. Strengthening the entire reinforcement panels contains a layer of FRP strip, width of 75 mm and a length of 1100 mm that is attached to the both sides of wall along the tensile diagonal of panels. Among the key indicators to the behavior of masonry structures, the ductility index can be noted. Unreinforced masonry walls are recognized as the brittle members with low ductility.These results show that this index in the panels retrofitted with GFRP is better that the panelsretrofitted with CFRP, and increase percentage of ductility index for different methods to bonding FRP sheet to the wall surface for method of Holing, Nailing, Grooving, Surface Preparation, Creating Mortar Bedding and not Surface Preparing varying approximately of 110 to 30 percent for different types of fibers respectively. Keywords: Masonry wall, FRP composite, Alternative methods of surface preparation,

روش های تقویت زیادی برای بهسازی لرزه ای سازه های بنایی وجود دارد؛اما روش های موجود ضمن تطویل زمان اجرا، صعوبت اجرا را به همراه داشته و عمدتاً منجر به توقف بهره برداری از سازه در حین تقویت می شوند. هم چنین روش های متداول تقویت، جرم زیادی به سازه می افزایند که نتیجه ی آن به افزایش نیروی های جانبی زلزله و لزوم تقویت فنداسیون سازه منجر خواهد شد. یکی از روش هایی که در دو دهه ی اخیر برای مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای اعضای سازه های بنایی و بتنی متداول شده است، استفاده از انواع الیاف پلیمری (FRP) است. کامپوزیت های FRPضمن دارا بودن مقاومت کششی بالا، شکل پذیری مناسب، نسبت مقاومت به وزن زیاد و سهولت اجرا می توانند بسیاری از معایب دیگر روش های تقویت را برطرف کنند. به طور کلی الیاف FRP در سازه های بنایی برای تقویت قوس ها، طاق ها، ستون ها و دیوارها به کار برده می شوند. از جمله مسائل مهم در تقویت دیوارهای بنایی توسط کامپوزیت هایFRP، جداشدگی نا به هنگام ورقه های مذکور از سطحدیوار می باشد.ازجمله دلایلجداشدگی زودرس الیاف، آماده نبودن سطح دیوار جهت اتصال مناسب بین سطح وورق کامپوزیتی است.آمادهسازی سطحی نیز با محدودیت هایی از جمله مسائل زیست محیطی، خسارت ناشی از توقف کار و هزینه ی عملیات مواجه می باشد.لذا در این تحقیق به صورت خاص به بررسی تأثیر روش های آماده سازی سطح دیوار در ظرفیت باربری و شکل پذیری دیوارهای بنایی تقویت شده با ورقه هایFRP پرداخته شده است.هم چنین ضمن استفاده از روش های جای گزین آماده سازی سطحی نظیر شیار زنی، سوراخ زنی و ایجاد بستری از ملات در حد فاصل دیوار و ورق تقویتی، شاخص های رفتاری و مقاومتی دیوارهای تقویت شده تحت روش های جای گزین آماده سازی سطحی مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور تحقق موضوع، تعداد 20 نمونه دیوار بنایی غیرمسلح به ابعاد 870* 870* 100 میلی متر، در آزمایشگاه ساخته شد. این نمونه ها پس از تقویت توسط سه نوع الیاف مختلف FRP، به صورت قطری تحت بار یکنواخت فشاری قرار داده شدند. برای اتصال صفحات تقویتی به سطح دیوار در این نمونه ها، از روش های متفاوتی نظیر سوراخ زنی، شیار زنی، آماده سازی سطحی، میخ گذاری و پلاستر کشی استفاده شده است. نحوه ی تقویت در تمامی نمونه های تقویتی شامل یک لایه نوار FRP به عرض 75 میلی متر و طول 1100 میلی متر می باشد که در راستای قطر کششی نمونه به هر دو وجه دیوار چسبانده می شود.نتایج به دست آمده نشان می دهد که ظرفیت باربری پانل های بنایی تقویت نشده متأثر از مد گسیختگی نمونه است؛ به طوری که در مدهای شکست لغزشی، ظرفیت باربریدیوار تقریباً به نصف میزان باربری دیوارهای مشابه با شکست قطری محدود می شود. در خصوص پانل های بنایی تقویت شده، علی رغم تفاوت در نحوه ی اتصال و خواص مکانیکی ورق های تقویتی مورد استفاده در این تحقیق، افزایش ظرفیت باربری دیوارهای تقویت شده در مدهای شکست لغزشی بیشتر از افزایش ظرفیت باربری در مدهای شکست قطری است. از جمله شاخصه های مهم در رفتار سازه های بنایی می توان به شاخص شکل پذیری اشاره کرد. دیوارهای بنایی غیرمسلح در زمره ی اعضای ترد شکن و با شکل پذیری کم محسوب می شوند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که این شاخص در پانل های بنایی تقویت شده با الیاف شیشه نسبت به الیاف کربن بهتر بوده و درصد افزایش شاخص شکل پذیریبرای روش های مختلف اتصال ورق تقویتی به سطح دیوار به ترتیب برای روش سوراخ زنی و میخ گذاری، شیار زنی، آماده سازی سطحی، ایجاد بستر ملات و بدون آماده سازی سطحی از حدود 30 تا 110 درصد برای انواع مختلف الیاف متغیر است. نتایج فوق هم چنین نشان می دهد که صرف نظر از نوع الیاف مصرفی (شیشه یا کربن) برای تقویت دیوارهای بنایی، نحوه ی اتصال ورق تقویتی به سطح کار می تواند تأثیر قابل توجهی در ظرفیت شکل پذیری عضو ایفا نماید. از بین روش های مورد بحث در این تحقیق، روش سوراخ زنی و میخ گذاری بر اساس شاخص های محاسبه شده، ایفا کننده ی رفتار مطلوب تری است. هم چنین روش نصب ورق های تقویتی بر روی شیارهای ایجاد شده در سطح مصالح بنایی، پاسخ رفتاری قابل قبولی را از حیث شاخص های مورد بحث در این تحقیق به خود اختصاص می دهد. هر چند به لحاظ زیست محیطی روش های سایش سطح و یا شیار زنی چالش هایی را به همراه خواهد داشت. کلمات کلیدی: دیوار بنایی، کامپوزیت FRP، روش های جای گزین آماده سازی سطح، جداشدگی الیاف،آزمایش فشار قطری