مطالعه ی آزمایشگاهی و عددی عرشه های هیبریدی فولاد-FRP تحت بارهای خمشی

Abstract

در طی چند دهه­ی گذشته استفاده از مصالح نوین افزایش قابل توجهی در ساخت و ساز بسیاری از سازه­ها داشته­اند. در این پژوهش یک عرشه نوین ساختمانی ارائه شده و بصورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در تمامی عرشه­ها از چسب وینیل استر برای اتصال پروفیلهای GFRP به یکدیگر استفاده شده است. در عرشه­های هیبریدی مقاطع سرد نورد توسط چسب به مقاطع GFRP و توسط تسمه­های فولادی به یکدیگر متصل شده­اند. برای تعیین مشخصات مکانیکی مصالح از آزمایش­های خمش سه نقطه­ایی، فشاری و کششی برای مصالح GFRP، آزمایش کشش برای ورق فولاد، و آزمایش کشش و برش برای چسب اپوکسی استفاده شده است. پس از انجام آزمایش­های تعیین مقاومت مصالح، ظرفیت خمشی چهار نمونه عرشه مورد بررسی قرار گرفته است. متغیرهای اصلی آزمایش­ عرشه ­ها شامل طول عرشه، اثر مقطع سرد نورد و تعداد مقطع­های GFRP بوده است. با بررسی نتایج آزمایشگاهی مشخص گردید که شکست ترد بین مقطع­های GFRP در ناحیه چسب (برای عرشه­ های فاقد مقطع فولادی) رخ داده است، خرابی­های موضعی قابل توجه بوده و جدایش بین لایه­ایی نیز در مقطع­های GFRP در بار نهایی مشاهده شده است. افزودن مقطع سرد نورد شده اثرات چشمگیری در بهبود ظرفیت خمشی و سختی عرشه­های کامپوزیت داشته­اند و باعث جلوگیری از جدایش در لایه­های چسب شده که در نتیجه باعث یکپارچگی عملکرد عرشه شده است. علاوه بر این افزایش شکل پذیری باعث بهبود قابلیت اعتماد عرشه­های هیبرید در مقایسه با عرشه های ساخته شده از FRP شده است. همانگونه که اشاره شد ظرفیت باربری عرشه ­ها نیز به میزان مناسبی افزایش یافته است. پس از انجام آزمایش­های ذکر شده، عرشه ­های آزمایش شده با استفاده از شبیه سازی اجزاءمحدود در نرم افزار آباکوس مدلسازی شده ­اند و نتایج بدست آمده از مدلسازی و آزمایش­های انجام شده با یکدیگر مطابقت مناسبی دارند. همچنین خرابی­های مشاهده شده در آزمایش­های انجام شده مشابه با خرابی­های پیشبینی شده در مدلسازی بوده است. پس از صحت سنجی نتایج آزمایشگاهی و عددی مطالعه پارامتریک در جهت پیش بینی تاثیر پارامترهای مختلف بر روی رفتار عرشه­ ها صورت پذیرفته است.