ارزیابی عملکرد تیر کامپوزیتی با مقطع Hat-Shape و دال مسلح بتنی به روش اجزای محدود و آنالیز پارامترها

اکثر تیرهای مورد استفاده در پل­ها از نوع بتن مسلح بوده که وزن زیادی داشته، مقاومت­شان در قبال خوردگی تا حدودی پائین بوده و امکان اجرای آن­ها به صورت پیش­ساخته وجود ندارد. برای از بین بردن ضعف­ تیرهای بتن مسلح راه­حل­های مختلفی ارائه شده که یکی از آن­ها استفاده از سیستم ترکیبی متشکل از مصالح متداول نظیر بتن و فولاد به همراه صفحات FRP می­باشد که تحت عنوان تیرهای کامپوزیتی نیز شناخته می­شود. تحقیق حاضر به بررسی تیر کامپوزیتی متشکل از مقطع Hat-Shape و دال بتنی اختصاص یافته است. با استفاده از روش اجزا محدود و تحلیل استاتیکی غیرخطی رفتار این تیر مورد ارزیابی قرار گرفته و با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه و پس از حصول اطمینان از صحت مدل سازی تیر کامپوزیتی، تغییر پارامترهای مختلف نظیر به کارگیری فولاد در دال بتنی، تغییر زاویه جان مقطع Hat-Shape، مقایسه عملکرد تیر کامپوزیتی با تیر بتن مسلح، تغییر جنس مقطع Hat-Shape و صفحه GFRP به فولاد و آلومینیوم صورت پذیرفته است. نتایج حاصل از مطالعات عددی نشان می­دهد که رفتار این نوع از تیرهای کامپوزیتی را می­توان بدون انجام آزمایش­های هزینه­بر و به کمک روش­های عددی برآورد نمود. مسلح نمودن دال بتنی سبب ارتقاء ظرفیت باربری تیر کامپوزیتی به میزان ۴۵ درصد شده است. تغییر زاویه جان مقطع Hat-Shape تاثیر چندانی بر عملکرد تیر نداشته و  تغییر جنس مصالح از GFRP به آلومینیوم سبب افزایش نسبت ظرفیت باربری به وزن سازه به میزان ۵۱ درصد  شده است.  اکثر تیرهای مورد استفاده در پل­ها از نوع بتن مسلح بوده که وزن زیادی داشته، مقاومت­شان در قبال خوردگی تا حدودی پائین بوده و امکان اجرای آن­ها به صورت پیش­ساخته وجود ندارد. برای از بین بردن ضعف­ تیرهای بتن مسلح راه­حل­های مختلفی ارائه شده که یکی از آن­ها استفاده از سیستم ترکیبی متشکل از مصالح متداول نظیر بتن و فولاد به همراه صفحات FRP می­باشد که تحت عنوان تیرهای کامپوزیتی نیز شناخته می­شود. تحقیق حاضر به بررسی تیر کامپوزیتی متشکل از مقطع Hat-Shape و دال بتنی اختصاص یافته است. با استفاده از روش اجزا محدود و تحلیل استاتیکی غیرخطی رفتار این تیر مورد ارزیابی قرار گرفته و با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه و پس از حصول اطمینان از صحت مدل سازی تیر کامپوزیتی، تغییر پارامترهای مختلف نظیر به کارگیری فولاد در دال بتنی، تغییر زاویه جان مقطع Hat-Shape، مقایسه عملکرد تیر کامپوزیتی با تیر بتن مسلح، تغییر جنس مقطع Hat-Shape و صفحه GFRP به فولاد و آلومینیوم صورت پذیرفته است. نتایج حاصل از مطالعات عددی نشان می­دهد که رفتار این نوع از تیرهای کامپوزیتی را می­توان بدون انجام آزمایش­های هزینه­بر و به کمک روش­های عددی برآورد نمود. مسلح نمودن دال بتنی سبب ارتقاء ظرفیت باربری تیر کامپوزیتی به میزان ۴۵ درصد شده است. تغییر زاویه جان مقطع Hat-Shape تاثیر چندانی بر عملکرد تیر نداشته و  تغییر جنس مصالح از GFRP به آلومینیوم سبب افزایش نسبت ظرفیت باربری به وزن سازه به میزان ۵۱ درصد  شده است.

Keywords:

تیر کامپوزیتی , مقطع Hat-Shape , روش اجزای محدود غیرخطی , مقاطع FRP