بررسی عددی اثر شکل مقطع بر ظرفیت باربری نهایی ستون بتن مسلح تقویت شده باcfrp

معمول‌ترین روش مقاوم‌سازی ستون‌ها، محصور کردن آن‌ها با کامپوزیت‌های frp است؛ که باعث افزایش ظرفیت باربری محوری و جانبی ستون می‌شود. هدف اصلی در این تحقیق، بررسی مقاوم‌سازی ستون‌های بتن مسلح مربعی و مستطیلی با کامپوزیت‌های frp است. برای این منظور، ابتدا یک نمونه‌ی آزمایشگاهی موجود، عیناً در نرم‌افزار آباکوس مدل‌سازی شد؛ به‌این‌ترتیب با مقایسه و نزدیک بودن نتایج نرم‌افزاری و آزمایشگاهی، صحت مدل‌سازی به اثبات رسید. سپس با در نظر گرفتن متغیرهایی مانند شکل و ابعاد مقطع ستون و تعداد لایه‌های کامپوزیت، 18 نمونه‌ی تحلیلی تعریف و در نرم‌افزار آباکوس مدل‌سازی شدند. نمونه‌های تحلیلی به دو گروه، نیمی با شکل مقطع مربعی و نیمی دیگر با شکل مقطع مستطیلی تقسیم شدند. در هر گروه سه نمونه‌ی بدون تقویت، سه نمونه‌ی تقویت شده با یک لایه و سه نمونه تقویت شده با دو لایه cfrp در نظر گرفته شد. نتایج به‌دست‌آمده از تحلیل مدل‌های اجزای محدود این نمونه‌ها نشان داد که شکل مقطع ستون بر ظرفیت باربری محوری اثری ندارد ولی بر ظرفیت باربری جانبی موثر است. همچنین افزودن لایه‌های cfrp بر ظرفیت باربری جانبی ستون اثر زیادی دارد و برخلاف ظرفیت باربری محوری حضور لایه دوم cfrp بسیار موثر است. با افزایش نسبت طول به عرض مقطع در نمونه‌های مستطیلی و با افزایش ابعاد مقطع در نمونه‌های مربعی تاثیر تعداد لایه‌های دورپیچ بر ظرفیت باربری محوری و جانبی و انرژی جذب شده توسط ستون کاهش می‌یابد.

Numerical Analysis on the Influence of the Cross Section of Ultimate Capacity of Reinforced Concrete Columns Reinforced with CFRP

The most common method of strengthening columns is confining them with FRP composites, which increases their ultimate axial and lateral load capacity. The main objective of this research is to investigate square and rectangular RC columns strengthened with FRP composites. For this purpose, an existing laboratory sample was initially modeled in Abaqus software. As a result, the accuracy of modeling was proven as the laboratory test results and the results generated by the software were compared and showed to be close. Then, with regard to variables such as crosssectional shape and dimensions of the column and the number of composite layers, 18 analytical samples were determined and modeled in Abaqus software. The samples were divided into two groups of 9: square crosssections and rectangular crosssections. Each group included three nonreinforced samples, three samples reinforced with one layer and three samples reinforced with two layers of CFRP. The results obtained from the finite element analysis of these samples showed that the crosssectional shape of the column did not affect the ultimate axial load capacity, but affected the ultimate lateral load capacity. Also, adding CFRP layers had a profound effect on the ultimate lateral load capacity of the columns and unlike the ultimate axial load capacity, the presence of the second layer of CFRP was very effective. Moreover, as the lengthtowidth ratio in rectangular samples and the dimensions in square samples increased, the effect of the number of layers on the ultimate axial and lateral load capacity and the energy absorbed by the column decreased.