مقاوم‌سازی پایه پل‌های بتن‌آرمه به کمک FRP با استفاده از روش‌های دورپیچ، نزدیک به سطح و ترکیبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

3 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

چکیده

پل‌ها جزو سازه‌های زیر بنایی هر کشور محسوب می‌شوند که قسمت اعظمی از هزینه یک پروژه راه‌سازی را به خود اختصاص می‌دهند و به علت ظرافت ساختار سیستم سازه‌ای آن‌ها از آسیب‌پذیری زیادی در برابر حوادث طبیعی مانند زلزله برخوردارند مخصوصاً پایه پل‌ها که وظیفه انتقال بار‌ها را از عرشه به زمین دارا هستند لذا طراحی دقیق و ایمن اجزای پل‌ها به‌خصوص پایه‌ها باید بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد.زلزله‌های اتفاق افتاده در دهه 90 میلادی در آمریکا، ژاپن، تایوان و ترکیه، خرابی‌های نسبتاً زیادی در پل‌ها ایجادکردند. پل‌ها به دلایلی چون ازدیاد بارهای ناشی از افزایش جریان ترافیک، سرویس‌دهی به وسایل نقلیه سنگین‌تر از بارهای اولیه طراحی، پایین بودن کیفیت اجرا، مسائل لرزه‌ای، مسائل زیست‌محیطی اعم از خوردگی آرماتورها، افت‌های پیش تنیدگی ناشی از خزش و جمع شدگی بتن، تغییر آیین‌نامه و کوتاه بودن پایه در پل‌هایی که به صورت شیب‌دار ساخته شده و پایه‌های با ارتفاع متغیر دارند، نیاز به مقاوم‌سازی پایه دارند. یکی از آسیب‌های قابل توجه در پایه پل‌ها به آسیب‌های وابسته به شکست برشی به علت کوتاه بودن پایه پل و ظرفیتبرشی ناکافی پایه پل می‌باشد. در این مقاله، به کمک روش اجزای محدود، به بررسی روش‌های جدید و ترکیبی مقاوم‌سازی پایه پل‌ها با FRP پرداخته می‌شود. بدین منظور، یک ستون کوتاه که در برش ضعیف طراحی شده است با روش‌های دورپیچ کامل و نواری، نصب میلگرد در شیار نزدیک به سطح و روش‌های ترکیبی مدل شدند و به روش اجزای محدود تحلیل گردید. بررسی نتایج نشان می‌دهد که روش ترکیبی بهترین روش در مقاوم‌سازی پایه‌های کوتاه پل‌ها می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Strengthening of Reinforced Concrete Bridge Columns with FRP, Using Wrapping, Near-surface Mounted and Combined Methods

نویسندگان [English]

  • Mohammad Haji 1
  • Hosein Naderpour 2
  • Ali Kheyroddin 3
1 MSc. Student, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, I. R. Iran.
2 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University
3 Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University
چکیده [English]

Bridges are considered as part of the infrastructure of each country, which dedicate themselves a large part of the cost of road construction. Due to their structural elegancy, bridges have high degree of vulnerability to natural disasters such as earthquake, especially bridge columns that carry loads from deck to foundation. So, precise and safe design of bridge components, especially columns, should be considered. The earthquakes which have occurred in the United States, Japan, Taiwan, and Turkey in the 1990s, have caused significant damages to bridges. Bridges require column retrofit due to reasons such as increased loads because of increased traffic, service to vehicles heavier than initial loads, low quality of implementation, seismic issues, environmental issues such as corrosion of reinforcement, pre-stressed losses due to concrete creep and wrapping, change of codes and short column effect in sloping bridges made due to bases with variable height. One of the significant damages in bridge columns depends on shear failure due to the short column effect and inadequate shear capacity of the bridge columns. In this paper, using finite element method, new and combined methods of bridge strengthening with FRP are considered. For this purpose, a short column which was weak in shear, has been modeled and retrofitted by different methods such as wrapping, NSM, and combination methods, and has been analyzed by finite element method. Results showed that the combination method is the best method for retrofitting of short columns bridges.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bridge column
  • Short column
  • Strengthening
  • FRP
  • Finite element
لشته نشایی، م.، اصغری سرخی، م. و بخشیان لموکی، ا. 1387. "شیوه­های نوین مقاوم سازی پل­ها. اولین کنفرانس بین­المللی مقاوم سازی لرزه­ای". 29 مهر الی 1 آبان، تبریز.
ملکی, ش. ۱۳۸۵. "روش­های نوین در مقاوم سازی لرزه­ای پل­ها". همایش آشنایی با تکنولوژی­های نوین بهسازی لرزه­ای، دفتر امور فنی، تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله، تهران.
ناطقی الهی، ف. 1385. "مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی با استفاده از FRP". نوپردازان، تهران.
نشریه شماره 524." راهنمای روش ها و شیوه های بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود و جزئیات اجرایی".
Aboutaha, R. S., Engelhardt, M. D., Jirsa, J. O. and Kreger, M. E. 1999. “Rehabilitation of shear critical concrete columns by use of rectangular steel jackets”. ACI Struct. J., 96: 68-78.
Schlick, B. M. and Brena, S. F. 2004. “Seismic rehabilitation of reinforced concrete bridge columns in moderate earthquake regions using FRP composites”. Proceedings of the 13th World Conference on Earthquke Engineering, Vancouver, B. C., Canada, Aug. 1-6.
Huang, P. C., Hsu, Y. T. and Nanni, A. 2000. “Assessment and proposed structural repair strategies for bridge piers in Taiwan damaged by the Ji-Ji earthquake”. Proceedings of the 3rd International Conference on Advanced Composite Materials in Bridges and structures, Ottawa, Canada, 15-18 Aug., pp. 593-600.
Colomb, F., Tobbi, H., Ferrier, E. and Hamelin, P. 2008. “Seismic retrofit of reinforced concrete short columns by CFRP materials”. Compos. Struct., 82(4): 475-487.
Galal, K., Arafa, A. and Ghobrah, A. 2005. “Retrofit of RC square short columns”. Eng. Struct., 27(5): 801-813.
Guralnick, S. A. and Gunawan, L. 2006. “Strengthening of reinforced concrete bridge columns with FRP wrap”. Prac. Period. Struct. Design Constr., 11(4): 218-228.
Pantelides, C. P., Duffin, J. B. and Reaveley, L. D. 2007. “Seismic strengthening of reinforced-concrete multicolumn bridge piers”. Earthq. Spec. 23(3): 635-664.
Saadatmanesh, H., Ehsani, M. R. and Jin, L. 1994. “Strength and ductility of concrete columns externally reinforced with fiber composite straps”. ACI Struct. J. 91(4): 434-447.
Saadatmanesh, H., Ehsani, M. R. and Jin, L. 1997. “Repair of earthquake-damaged RC columns with FRP wraps”. ACI Struct. J., 94(2): 206-X.