بررسی عددی مقاوم‌سازی ستونهای بتن‌آرمه با استفاده از ترکیب تسمه‌های فولادی و ورق‌های cfrp

کاربرد ورق های پلیمری تقویت شده با الیاف کربن (cfrp) و روکش‌ فولادی برای مقاوم سازی ستون‌های بتن‌آرمه رایج است. در پژوهش حاضر، روش جدیدی برای مقاوم‌سازی ستون ها، با استفاده همزمان‌ از این مصالح پیشنهاد می‌شود. اثر روش ترکیبی بر روی عملکرد ستونها در بارگذاری جانبی، به صورت عددی بررسی می‌گردد. بدین منظور، مدل‌های عددی با استفاده از مدل های آزمایشگاهی معتبر در زمینه ستون‌های محصور با پوششی از الیاف کربن یا روکش فولادی صحت‌سنجی می شوند. روش‌ مقاوم‌سازی ستونهای بتنی در مطالعه حاضر، شامل ترکیب لایه‌ای‌ از cfrp در ضخامت‌های مختلف با قفسی فولادی است که به صورت روکش کامل یا ترکیبی از مقاطع l شکل با تسمه‌های فولادی ساخته می‌شود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که استفاده همزمان از روکش فولادی و cfrp باعث افزایش ظرفیت باربری ستون، حداکثر تا 4 برابر ظرفیت باربری ستون تقویت نشده می گردد. همچنین، روکش‌ جایگزین که متشکل از تسمه اتصال است موجب عملکرد بهتر از نظر افزایش مقاومت و نیز سهولت اجرا می‌شود. در نهایت باید دقت داشت که وجود الیاف کربنی باعث کاهش شکل پذیری ستونهای مورد مطالعه می گردد.

Numerical Study of RC Columns Strengthened by the Combination of Steel Strips and CFRP Sheets

The carbonfiberreinforced polymer sheets (CFRP) and steel jackets are typically used for strengthening of the concrete columns. In the current study, a new approach is considered for the columns retrofitted applying those materials simultaneously. The effect of hybrid methods on the performance of columns under lateral loading is investigated numerically. For this purpose, the numerical models are verified using valid laboratory tests on the columns confined with FRP or steel jackets. Strengthening methods of concrete columns in the present study include the combination of a CFRP layer of different thicknesses and a steel cage, which is made as a complete steel jacket or the combination of Lshaped sections with steel bands. The results show that the concurrent use of steel jacketing and CFRP wrapping techniques increase the bearing capacity of the column, up to 4 times the bearing capacity of the unreinforced column. The alternative steel jackets composed of the connection strips lead to better performance in terms of the increasing strength, as well as the ease of execution. Ultimately, it should be noted that the presence of carbon fibers reduces the ductility of the studied columns.