ارزیابی لرزه ای تیرهای فولادی تقویت شده با gfrp و cfrp

برای تقویت تیرهای فولادی آسیب دیده از الیاف تقویتی، به ویژه کربنی و شیشه ای، استفاده می شود تا ظرفیت خمشی و سختی آن ها افزایش یابد و تسلیم تاخیر بیفتد. این مواد برای تعمیر تیرهای آسیب دیده، مقابله با خوردگی و افزایش عمر سازه موثرند. الیاف کربنی برای تقویت بال و الیاف شیشه ای برای تقویت جان تیر مناسب ترند. موضوع اصلی این تحقیق ارزیابی لرزه ای تیرهای فولادی تقویت شده به صورت عددی با نرم افزار المان محدود آباکوس می باشد. به منظور بررسی نحوه اثرگذاری تقویت تیر ها با الیاف های کامپوزیت پلیمری کربنی و شیشه ای در این پژوهش، از 7 تیر نیمه پهن متداول در ایران استفاده شده است. الیاف ها نیز در سه موقعیت: زیر بال تحتانی و دوطرف جان تیر و یا همزمان در هر دو، نصب و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که تقویت تیر فولادی با الیاف تقویتی تاثیر کمی بر سختی اولیه (3 تا 10 درصد) دارد اما سختی ثانویه را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. نصب الیاف زیر بال کششی، رفتار تیر را غیرخطی تر و نصب در دو طرف جان، رفتار آن را خطی تر می کند. همچنین نتایج نشان می دهد که پس از تسلیم، سختی تیر 80 تا 97 درصد کاهش می یابد که این کاهش در کامپوزیت پلیمری کربنی بیشتر از شیشه ای است. ضمنا، شکل پذیری تیر با کامپوزیت پلیمری بین 11 تا 16 درصد کاهش می یابد و نصب الیاف در دو طرف جان، شکل پذیری بیشتری نسبت به سایر حالات دارد. تقویت ترکیبی (بال + جان)، بیشترین سختی ثانویه را ایجاد می کند که در این حالت، کامپوزیت پلیمری شیشه ای عملکرد بهتری نسبت به کربنی دارد. نتایج از نظر جنبه اقتصادی نشان می دهد که کامپوزیت پلیمری کربنی تا 55 درصد گران تر از شیشه ای است و هزینه تقویت در سه حالت زیر بال، دو طرف جان و ترکیبی، به ترتیب 54٪، 48٪ و 45٪ بیشتر از شیشه ای برآورد شده است.

investigating the behavior of steel beams reinforced with cfrp and gfrp

in order to strengthen damaged steel beams, fiber-reinforced materials particularly carbon and glass fibers are utilized to enhance their flexural capacity and stiffness while delaying yielding. these materials are effective for repairing damaged beams, mitigating corrosion effects, and extending structural service life. carbon fibers are more suitable for flange strengthening, whereas glass fibers are preferable for web reinforcement. the primary focus of this study is the seismic performance assessment of steel beams numerically strengthened with fiber reinforced polymer (frp) composites using the finite element software abaqus. in this research, seven ipe (i-beam) sections commonly used in iran were analyzed. the frp fibers were applied in three different configurations: beneath the bottom flange, on both sides of the web, and a combination of both. these configurations were examined and analyzed accordingly. the results of the study indicate that frp reinforcement has a limited effect on initial stiffness (increasing it by 3% to 10%), but significantly enhances post-yield stiffness. installing fibers beneath the tensile flange leads to more nonlinear beam behavior, while installation on both web sides results in a more linear response. furthermore, the findings reveal that after yielding, the beam stiffness reduces by 80% to 97%, with carbon fiber composites experiencing a greater reduction compared to glass fibers. ductility of beams reinforced with frp composites decreased by 11% to 16%, with web-side reinforcement exhibiting higher ductility than other configurations. the combined reinforcement (flange + web) yields the highest post-yield stiffness, where glass frp composites outperform carbon frp in this configuration. from an economic perspective, the study exhibits that carbon frp is up to 55% more expensive than glass frp. the reinforcement costs in the three configurations—under the bottom flange, on both web sides, and combined—were estimated to be 54%, 48%, and 45% higher, respectively, compared to glass frp alternatives.