مقاوم‌سازی فشاری ستون فولادی دایروی با خوردگی موضعی توسط cfrp

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 به ‌صورت خوردگی موضعی اعمال شد و تاثیر استفاده از الیاف پلیمری تقویت ‌شده 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 به ‌صورت آزمایشگاهی تحلیل شدند. در نمونه‌های آزمایشگاهی، از خوردگی پیش ‌رونده برای ایجاد آسیب در نمونه‌ها استفاده شد و در تحلیل نرم‌افزاری برای بالا بردن دقت تحلیل از روش ترکیبی برای مطالعه کمانش‌های ناحیه خمیری بعد از کمانش اولیه استفاده شد. به‌ این ‌ترتیب ابتدا نمونه‌ها تحت تحلیل کمانشی قرار گرفته و در ادامه از روش تحلیل غیرخطی ریکس با در نظر گرفتن ناکاملی به ‌صورت 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 آسیب‌ دیده 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 نشان ‌دهنده بحرانی‌تر بودن آسیب در میانه‌ی ستون است. استفاده از الیاف کربنی توانست کاهش باربری را به میزان 33% جبران کند و تاثیر مناسبی را در کنترل گسیختگی‌ها و کاهش تنش‌ها در محل آسیب‌دیده نشان داد.

compressive strengthening of steel columns with local corrosion using cfrp

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 have 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 to 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 in 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 had a positive effect on controlling fractures and reducing stresses in the damaged area.