خلاصه : استفاده از مصالح ترکیبی برای باز سازی شالوده های زوال یافته پذیرش جهانی یافته است . تکنیکهای قراردادی برای مقاوم سازی تحت استاندارد پلها کاری بسیار گران و وقت گیر و طاقت فرسا است . بسیاری از تکنیکهای جدید از فیبرهای مقاوم پلیمری ورقه ورقه ای و سبک با مقاومت بالا ونیز دارای خاصیت ضد فساد و خوردگی جهت دستیابی به نتیجه های بهتر استفاده می کند ظرفیت باربری بی‌شاهیترهای کامپوزیت می تواند در بال فشاری با بکارگیری کمربند اپوکسی قویاً بهبود یابد . این مقاله به بررسی نتایج در رفتار شاهیتر کامپوزیت تقویت شده با ورقهای تحت بار استاتیکی می پردازد. شاهتیرهای مورد مطالعه برای ابعاد و فولاد درتید دارای ضخامت و پهنای بال پهنای بتن دال مورد آزمایش قرار گرفت ضخامت ورقهای ثابت بود و تعداد آنها در هر دانه مورد استفاده قرار گرفتند . نتایج آزمایش نشان داد که کمربند اپوکسی ورقهای ظرفیت باربری شاهتیرهای کامپوزیت را افزایش داده و رفتار آنها با متدهای سنتی قابل پیش بینی است .
معرفی : در طول 35 سال گذشته انجمن آشتو برنامه های خود را برروی سرعت پلها گسترش داد و به مرز بازرسی 6 ماهه کشاید . در این مورد مشخص گردید که بیشتر پلهای بزرگراهی در آمریکا شامل استاندارد می شوند بر اساس آخرین بازنگری تعداد پلهای از کار افتاده و فرسوده موجود در بزرگراههای کشور که در حال فعالیت می باشند بالغ بر است بیش از 43% این پلها از فولاد ساخته شده است پلهای فولادی از جمله بیشترین ها بودند که توسط گروه توسعه و بهبود سازی و تقویت در گزارش شده بود . خستگی و فرسودگی در مقاطع حساس و خوردگی و پوسیدگی به دلیل عدم حمایت و محافظت دقیق از عمده مشکلات پلهای فولادی بود علاوه بر این بسیاری از این پلها نیازمند این بوده که برای حمل بار و ترافیک بیشتری تقویت شوند در این گزارش نیز قید شده بودکه توسعه و مرمت قبل از هر سیستمی باید مورد بررسی قرار گیرد . در درجه اول قراردارد نسبت به جایگزینی هزینه ترمیم و مرمت و بازسازی بسیار کمتر از هزینه جایگزینی پلها بود در مجموع توسعه و مرمت و بازسازی زمان کمتری را می طلبد و نیز دوره های منقطع سرویس را کاهش می دهد . رسیدگی به منابع محدود در دسترس جهت سنگینی مشکلات وابسته و همراه پلهای فولادی و نیاز جهت اتخاذ و استفاده از موارد و مصالح جدید و تأثیر هزینه، همگی شاهدی بر این ادعا است . خواص فیزیکی و مکانیکی ویژه آن را تبدیل به گزینه بهتر برای تعمیر و بازسازی سازها نمود ها همانند بلور و کربن و صفحات کلار در محل پیدایش صمغ تشکیل یافته از الیاف با مقاومت بالا تا فشاری هستند .
بنیان بلوری ترکیبی آنها تقریباً ارزان و در دسترس می باشد . این ترکیبها و کالاهای بتنی و مسائل بنایی استفاده فراوانی دارد . مدول کششی پایین این ترکیبات() ها خصوصیات مکانیکی برجسته ای را همچون مدول الاستیسیته و مقاومت کششی تا و ار خود نشان دادند . در اضافه الیاف دارای وزنی کمتر از الیاف فولادی و دارای خاصیت فساد پذیری کمتری هستند. صفحات و یا ورقهای دارای مدول تنشی و کششی بالای ها در صورت اتصال به اعضای کششی می تواندمقاومت و سختی شاهتیرها را افزایش دهد ، از دیگر خصوصیات ورقه های کاهش میزان تنش موجود در اعضای اصلی که در نتیجه آن افزایش عمر قطعات از لحاظ خستگی را می توان نام برد در طول دهه گذشته مطالعات گسترده ای در جهت تقویت و مرمت و باز سازی شاهتیرهای های بتنی با قید و بندهای اپوکسی ها انجام گشته، با این حال مطالعات اندکی در زمینه استفاده از قیدهای چسبانده شده با اپوکسی به این مصالح در موردشاهتیر های فولادی رخ داده است .
این مقاله بررسی اثرات مفید استفاده از ورقه های در بال کششی شاهتیرهای کامپوزیت در جهت بهبود و ظرفیت بار بری نهایی و ایجاد سختی پس از تنش تسلیم می پردازد .
فعالیت های گذشته :
بیشترین تکنیکهای معمول مورد استفاده در بازسازی پلها عبارتند از
مقاوم سازی اعضا
اضافه کردن اعضا
تقویت عمل کامپوزیت
ایجاد اتصال کمکی
پیش تنیدگی
به طور کل تمام روش های معمول فوق الذکر که نیازمند یک سری پیش زمینه های گسترده ودوره های مکرر سرویس و نیز هزینه های گزاف هستند و در اکثر موارد این روشها از احتمال بروز این مشکلات به طور کامل جلوگیری بعمل نمی آورند در طی سالیان طولانی بررسی به عنوان مثال استفاده از صفحات فلزی پوشا فلزی، برای تعمیر و مرمت و تقویت اعضا ساخته شده ، یک روش معمول به حساب می آید تاریخ استفاده از این روش به سال 1984 باز می گردد به هنگامی که یک پل 73 ساله نیاز به مرمت داشت. ضعفهای اصلی صفحات پوششی جوش داده شده عباتند از :
نیاز به ماشین الات سنگین جهت انجام فرایند جوشکاری
حساسیت مقاطع جوشها در زمینه خستگی
احتمال بروز پوسیدگی ناشی از بروز جریان الکتریکی بین اعضا و موارد متصله و صفحات جوشکاری شده ( جوش ، پیچ ، پرچ ) .
مطالعات بسیاری روی صفحات قیدی فولادی چسبانده شده برای مقاوم سازی سازه های فولادی و بتنی انجام گرفته است اولین تاریخ آن باز می گردد به سال 1964 در دوربان آفریقای جنوبی جایی که مسلح کردن قیدهای بتنی هنگام ساخت به طور ناگهانی ظهور نمود قیدها توسط صفحات قیدی فولادی چسبانده شده در مقاطع فشاری تقویت شده بودند. تا سال 1975 در ژاپن بالغ بر 200 پل بتنی ناقص برپا شده توسط این روش تقویت شده اند در مطالعه ای هدایت شده در دانشگاه وی لند قیدهای چسبنده پیچ شده در انتهای شاهتیرها به صورت صفحات پوششی فولادی بهبود قابل توجیهی درطول عمر خستگی شاهتیرها حاصل نمود آنها افزایش عمر خستگی به میزان 20 مرتبه بیشتر را در مقایسه با حالت های جوش شده گزارش نمودند در مطالعه هدایت شده دیگری در دانشگاه فلوریدای جنوبی امکان استفاده از در زمینه تقویت پلهای کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت و آنها در مجموع6 تیر به طول 1/6 متر و با ابعاد و ضخامت دال و پهنای را مورد آزمایش قرار دادند . های مورد استفاده دارای طول و پهنا در دو ضخامت بودند که بر این اساس ها باعث بروز بهبود قابل توجهی در ظرفیت باربری نهایی تیرهای گشتند موضوع مورد بررسی دانشگاه دساوار بر مطالعه مزایای استفاده از مصالح بتنی پیشرفته در مرمت پلهای روی به زوال رفته می باشد به عنوان بخش کوچکی از آزمایش آنها هشت تیر ، فولادی را با روشهای مختلف مرمت کردند آنها افزایش متوسطی را به میزان 60% در کلیه روشهای مقاوم سازی با استفادهاز ها گزارش کردند آنها همچنین دو تیر فولادی زنگ زده به طول را مرمت و تعمیر و آزمایش نمودند شاهتیرها به طور شماتیک تحت استاندارد آمریکا – به ابعاد و عمق و پهنای بال و I شکل بودند . نتایج تحقیقات آنها افزایش 25% در سختی و 100% در در ظرفیت بار بری نهایی را نشان داد . بررسی آزمایشات محدود بر روی اثر بخشی ورقهای مهاربندی شد شده برروی شاهتیرهای کامپوزیت در بال فشاری :
این روش به سوی بررسی تأثیر بخشی این متد هدایت شد . نتایج آزمایشهای علمی همچنین با یک روش عرضی تحلیل مقایسه گردید ، نویسنده در مقاله ای جداگانه به این موضوع پرداخته است . نتایج این بررسی مشخص نمود که خردگی الکتریکی مهم نبوده و این میزان را می توان با استفاده از یک لایه چسبنده غیر فولادی بین فولاد و و بیشتر کاهش داد :
مطالعه آزمایش :
اثر بخشی ورقهای مهاربندی و چسبیده شد در زمینه بهبود و ظرفیت بار بری نهایی شاهتیرهای کامپوزیت با مقاوم سازی 2 شاهتیر توسط ورقهای الیاف کربنی مورد آزمایش قرار گرفت به بیان دیگر به جهت مشاهده اثر دهی این روش سه ورق با ضخامتهای متفاوت مورد بررسی قرار گرفت قیدهای همسان توسط 1 و 3 و 5 ورق تقویت شدند سراسر ورقه های همسان بوده و در نقاط قطع برای هر لایه مقاوم سازی صورت گرفته بود و این تمهیدات به جهت جلوگیری از شکست آنها( پیش از موعد ) در نقاط تکیه گاهی تحمل تنش تسلیم صورت گرفت
مصالح : پرچ زدن سطحی :
جهت اتصال ورقه ها به سطح بال فولاد از یک ترکیب دوگانه چسبناک استفاده گردید نسبت ترکیب چسبندگی برابر با یک قسمت کرزین به 1 قسمت سخت کننده در واحد حجم بوده این چسب طی یک دوره 30 دقیقه ای در دمای اطاق و سرانجام پس از دو روز در دمای 25 درجه سانتی گراد به طور کامل عمل می آید این جسب سریعاً پرچ را و محکم نموده و بسیار مناسب جهت استفاده در کارهای سراسری می باشد .
اپوکسی :
یک ترکیب در کارخانه دارای چسبندگی کمتر جهت اتصال ورقه ها به یکدیگر مورد استفاده قرار گرفت نسبت ترکیب در این حالت شامل دو قسمت زرین و یک قسمت سخت کننده در واحد حجم می باشد دو خاصیت مختلف :
الف : ترکیب اولیه در یک ساعت در دمای اتاق و ترکیب نهایی در هفت روز در دمای 25 سانتی گراد رخ خواهد داد این ترکیب دارای زمان چسبندگی طولانیتر و میزان چسبندگی پایین تر است . در بین ورقهای برای تنظیم بیشترین سطح تماس مورد استفاده قرار می گیرند در یک صفحه ورق فیبر کربنی غیر هادی با ابعاد عرض و ضخامت می باشد بعد از آزمایش 16 نمونه مستقیم ( طول ) و عرض متوسط تنش مقاوم و مدول کششی الاستسیته و ضریب پواسن بدست آمد .
فولاد :
از مقاطع نورد شده در این ازمایش استفاده شد آزمایش تنش تک محوره در نمونه ها با خصوصیات طول درجه و پهنای و ضخامت و برش در بال و مقطع تغییر شکل ایجاد کرده متوسط مقاومت برشی تا و مدول الاستیسیته تا 177 و ضریب پواسن از تا در نمونه های برداشت شده از بال و جان به طور نسبی حاصل گردید .
کمترین آرماتور در بین دال ها برای حرارتی و خزشی توسط استفاده از مفتولهای منطقه ای مسلح جوش داده شده به ابعاد صورت پذیرفت
بتن : از بتن به طراح اختلاط نرمال و مقاومت فشاری را سلامپ و بزرگترین بعد دانه استفاده گردید 12 نمونه سیلندری در هنگام ساخت بتن آماده شد و در گریدر قرار گرفت تا عمل آید آنها دقیقاً پس از ازمایش قیدها تحت تست تنش فشاری تک محوری قرار گرفتند تنش فشاری و مدول الاستیسیته بتن عبارت بوده از و .
ترتیب و تدارک نمونه ها :
مقاطع فولادی در ابتدا به طول تیرهای بریده شدند سپس گل میخهای فولادی به ضخامت و ارتفاع در طول بال فشاری در دو ردیف در مرکز به فاصله 125 با فاصله یکسان جوش داده شد پس ازشکل دهی ایمن سازی لبه ها شبکه آرماتور در فاصله میان دال با ضخامت بر روی پایه هایی قرار می گیرد . دو حلقه ساخته شده در آماتور به بالای گوشه شاهتیرها
جهت قالب بندی تیرها پس از جاسازی جوش داده شده است تمام دال ها در محل قالب بندی شده و توسط ویبره دستی ویبره انجام شد چند نمونه سیلندری جهت انجام آزمایش تنش محوری قالب بندی کشد. شاهتیر و قالب ها در زیر پوشش پلاکسی مرطوب نگه داشته شد. ورقه های به صورت نواری پریده شده اند برای نمونه هایی که با یک لایه ترفیت شده بودند از یک جفت ورق به طول و ضخامت و در دو طرف شاهتیر استفاده شد و برای نمونه هایی که بال سه لایه و تروفید شده بودند از 3 جفت ورقه که در طول و بریده شده بودند و دارای طول بودند در کنار هم استفاده گردید به همین ترتیب برای نمونه هایی که در 5 لایه تروفیل شده بودنددرقه های به طولهای و و و متر بریده شده که دارای متر طول بوده اند .