آشنایی با کاربردهای بتن مسلح به آرماتور FRP و دلایل استفاده آن

کاربردهای استفاده از بتن مسلح به آرماتور FRP در اروپا و آسیا

در اوایل دهه 90 در ژاپن کاربردهای اولیه بتن مسلح به آرماتور FRP مورد توجه قرار گرفت و به مرور در آمریکای شمالی و اروپا نیز رواج یافت.

اولین کاربرد آرماتور FRP در اروپا و در آلمان، با ساخت یک پل بزرگراه پیش تنیده در سال 1986 اتفاق افتاد و به پیشرفت تحقیقات در زمینه استفاده از آرماتور FRP در اروپا منجر گردید.

به عنوان مثال میلگردهای پیش تنیده یا بتن مسلح به آرماتور FRP آرامید در هلند برای تسلیح برخی تیرک های نویزگیر در بزرگراه ها بتن مسلح به آرماتور FRP مورد استفاده قرار گرفته است.

استفاده از این مصالح برای این کاربرد اساسا به علت محیط خورنده ناشی از نمک پاشی سطح جاده برای یخ زدائی و دود اگزوز ماشین ها است که این تیرک ها طی عمر خود با آن مواجه هستند.

در بریتانیا، پروژه یوروکریت EUROCRETE اولین پل عابر پیاده کاملا مسلح به FRP را در سال 1996 اجرا نمود (شکل 1).

در المان های سازه ای نازک، بتن مسلح به آرماتور FRP امکان کاهش بتن پوشش برای محافظت از آرماتورها را فراهم نموده و بنابراین به کاهش مقاطع و طرح جدید منجر گردیده است.

متعاقبا چندین پروژه شامل پل در یک زمین گلف در نروژ و یک نرده حفاظ در قطر با این مصالح مسلح کننده ساخته شد.

نمونه هائی از چنین المانهائی شامل پانل های روکش Cladding panels، جان پناه ها، و پوشش دریچه های آدم رو در جاده ها Manhole Covers می شود.

در دهه 2000، چین به عنوان بزرگترین مصرف کننده میلگردهای کامپوزیت در کاربردهائی مانند عرشه پل تا کارهای زیرزمینی مطرح گردید.

کاربرد بتن مسلح به آرماتور FRP در پل Headingley در کانادا

مهندسان عمران کانادا الزامات مربوط به آرماتور FRP را در آئین نامه طراحی پل های بزرگراهی کانادا (CAN / CSA-S6-06) وارد کرده و تعدادی سازه با بتن مسلح به آرماتور FRP را ساخته اند.

پل Headingley در Manitoba شامل آرماتور CFRP و GFRP است.

این پل شامل 16 دهانه، هر کدام تقریباً 15.3×43.5m است.

تمام اعضای بتنی در بالای تیرهای اصلی با میلگردهای GFRP مسلح شده اند.

کاهش وزن سازه پل با استفاده از میلگردهای GFRP

در این پروژه 310،000 پوند (140،000 کیلوگرم) میلگرد مسلح کننده GFRP مصرف شده است و آن را به بزرگترین پل بتنی مسلح شده غیرفلزی ( بتن مسلح به آرماتور FRP ) در جهان تبدیل کرده است.

تناژ مصرفی میلگرد GFRP برابر 140 تن، در حالی است که چگالی این نوع میلگرد، 4 برابر کمتر از میلگرد فولادی می باشد.

علاوه بر این، چندین پل با استفاده از میلگردهای GFRP در عرشه پل ها در شهر کبک کانادا Quebec City ساخته شده است، مانند پل Wotton Bridge در Wotton، پل Magog در بزرگراه 55 شمال، پل Cookshire-Eaton در مسیر 108 و پل Val-Alain در بزرگراه 20 شرقی.

برخی از این پل ها بیش از 10 سال است که بدون هیچ نشانه ای از خراب شدن آرماتور GFRP در حال خدمت رسانی هستند.

در نتیجه، افزایش قابل ملاحظه ای در استفاده از میلگردهای GFRP در کانادا اتفاق افتاده که در آن بیش از 200 سازه پل با موفقیت ساخته شده است.

میلگرد FRP مستقیم و خمیده برای دال های عرشه، موانع بتنی و شاه تیر پل ها یا هر دو مورد استفاده قرار گرفته است.

علاوه بر این، میلگردهای GFRP در کانادا در سایر سازه های بتنی مانند گاراژهای پارکینگ، رویه بتنی بزرگراه، مخازن آب و کوره های زباله سوز به کار رفته است.

کاربردهای دیگر

استفاده از میلگردهای GFRP در اتاق های MRI بیمارستان ها در حال رواج است.

کاربردهای دیگر مانند ساخت و ساز در کنار آب، تقویت سطح بالایی برای عرشه های پل، استفاده در قطعات پیش ساخته و بتن های تزئینی و معماری نیز در حال کسب محبوبیت هستند.

برخی از بزرگترین پروژه های میلگردهای FRP در آمریکا شامل ساختمان گوندا در کلینیک مایو در روچستر، انستیتوی ملی بهداشت در بتسدا برای کاربردهای MRI، پل روی RM 1061 در Sierrita de la Cruz Creek در شهر پاتر ایالت تگزاس، و پلی در خیابان 53 ام درBettendorf ایالت ایندیانا می باشد.

میلگردهای FRP شیشه ای (GFRP) به ساخت و ساز سریع پل های با پانل های عرشه بتنی از پیش ساخته کمک شایانی نموده است.

یک مثال دیگر از کاربرد بتن مسلح به آرماتور FRP پل Emma Park در یوتا است که در سال 2009 ساخته شده است.

همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، از میلگردهای GFRP در سفره بالا و پایین عرشه استفاده شده است.

دیوارهای دریائی Seawalls ساخته شده با میلگرد مسلح کننده GFRP در محیط های نمکی تهاجمی برای ارائه خدمات طولانی مدت استفاده می شود.

به عنوان مثال یک دیوار دریائی در مائوئی هاوائی وجود دارد که از بزرگراه Honopilani محافظت می کند.

این دیوار دریائی که برای اولین بار در سال 2001 با میلگرد مسلح کننده فولادی ساخته شده، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، در سال 2012 نیاز به جایگزینی پیدا کرد.

میلگرد مسلح کننده GFRP در پل های بزرگتر و پر ترافیک نیز یافت می شود. در سال 2013، پل روی خیابان ایالتی در کانزاس سیتی، با میلگرد مسلح کننده GFRP درجا جایگزین شد.

شکل 4 میلگرد مسلح کننده GFRP را بر روی عرشه پل 9.8×70.7 متری نشان می دهد.

پیشنهادهای ساخت این پروژه برای آرماتور فولادی روکش اپوکسی و آرماتور GFRP از لحاظ هزینه یکسان بود.