مقاوم سازی فشاری ستون فولادی دایروی با خوردگی موضعی توسط ‌CFRP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا

2 دانشیار، مدیرگروه ارشد عمران-سازه-دانشگاه آزاد اسلامی-واحد کرمان-کرمان-ایران

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد زاهدان، دانشگاه آزاد اسلامی، زاهدان، ایران

4 گروه عمران، واحد سیرجان، دانشگاه آزاد اسلامی، سیرجان، ایران

10.22060/ceej.2021.19919.7290

چکیده

سازه‌های فولادی به دلایل متعدد مانند وارد شدن بارهای تصادفی، خوردگی و کاهش مقاومت دچار آسیب می‌شوند که نیاز به ترمیم و بهسازی دارند. در این ‏تحقیق به ستون‌های دایروی شکل فولادی، آسیب به‌صورت خوردگی موضعی اعمال شد و تأثیر استفاده از الیاف پلیمری تقویت‌شده به فیبر کربن‎ ‎برای مقاوم‌سازی ‏مطالعه شد. تعداد 19 ستون دایروی شکل فولادی با ارتفاع و ابعاد آسیب یکسان تحت بار فشاری با نرم‌افزار آباکوس مدل‌سازی شدند که از این تعداد 6 نمونه به‌صورت ‏آزمایشگاهی تحلیل شدند. در نمونه‌های آزمایشگاهی، از خوردگی پیش‌رونده برای ایجاد آسیب در نمونه‌ها استفاده شد و در تحلیل نرم‌افزاری‎ ‎برای بالابردن دقت تحلیل ‏از روش ترکیبی برای مطالعه کمانش‌های ناحیه خمیری بعد از کمانش اولیه استفاده شد. به‌این‌ترتیب ابتدا نمونه‌ها تحت تحلیل کمانشی قرارگرفته و در ادامه از روش ‏تحلیل غیرخطی ریکس با در نظر گرفتن ناکاملی‎ ‎به‌صورت کلی و موضعی برای تحلیل نمونه‌ها استفاده شد. نتایج نشان داد که ستون‌های دارای خوردگی دچار کاهش ‏ظرفیت باربری و سختی شدند و تخریب کامل ناحیه آسیب‌دیده ظرفیت باربری را برای ستون با آسیب میانه به میزان 40% و برای ستون با آسیب نزدیک به تکیه‌گاه به ‏میزان 21% کاهش داد، که نشان‌دهنده بحرانی‌تر بودن آسیب در میانه‌ی ستون است. استفاده از الیاف کربنی توانست کاهش باربری را به میزان 33% جبران کند و تأثیر ‏مناسبی را در کنترل گسیختگی‌ها و کاهش تنش‌ها در محل آسیب‌دیده نشان داد.‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Compressive strengthening of steel columns with local corrosion using CFRP

نویسندگان [English]

  • Omid Yousefi 1
  • Amir Ahmad Hedayat 2
  • Kambiz Narmashiri 3
  • Ali Karbakhsh 4
1 PH.D student
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Kerman-branch, Islamic Azad University, Kerman, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Zahedan Branch, Islamic Azad University, Zahedan, Iran
4 Department of Civil Engineering, Sirjan Branch, Islamic Azad University, Sirjan, Iran
چکیده [English]

Steel structures are damaged for a variety of reasons including accidental loads, corrosion and reduced strength ‎which need to be repaired and improved. In this investigation, local corrosion was applied to the steel circular columns ‎and the effects of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) for ‎strengthening has been studied. 19 specimens of steel ‎Circular Hollow Section (CHS) column ‎with the same height and damage dimensions under compressive load were ‎analyzed by ABAQUS software which six cases of them were performed experimentally. In laboratory cases, ‎progressive corrosion was used to create damage on the specimens. In order to improve the accuracy of the analysis, a ‎combined ‎method was used to study the post-buckling of the plastic zone. For this purpose, the ‎specimens were first ‎subjected to elastic buckling analysis and then Riks non-linear analysis ‎with global and local imperfections was ‎conducted. The results showed that the corrosion ‎reduces the bearing capacity and rigidity of the steel columns‏ ‏and ‎complete destruction of the corroded area reduced the load bearing capacity by 40% for the column with corrosion at ‎the middle and by 21% for the damage close to the base, which shows the former is more critical. Strengthening of ‎columns retrofitted with carbon fibers restored ultimate load reduction by 33% and have a positive effect on ‎controlling fractures and reducing stresses at the damaged area. ‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Strengthening
  • Corrosion
  • steel column
  • Column buckling
  • CFRP