روشی نوین در مقاوم سازی سازه‌های بتنی با استفاده از کامپوزیت‌های FRP توسط عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان ابداع شد. دکتر داود مستوفی نژاد با اشاره به بهره برداری فراوان از سازه‌های بتن آرمه در سطح دنیا اظهار کرد: سازگاری بسیار مطلوب بتن با طبیعت و نیز تداوم مقاومت و بهره دهی آن در محیط های مختلف، سبب شده تا امروزه این ماده پس از آب به عنوان پرمصرف ترین ماده دنیا به شمار آید. وی ادامه داد: بر خلاف استحکام فشاری بالای بتن و دوام قابل قبول آن، ضعف‌هایی همچون اشکالات طراحی، تغییرات کاربری سازه، تغییرات در آیین نامه‌های زلزله و نیز زوال تدریجی بتن در برخی محیط های خورنده، نیاز به تقویت و مقاوم سازی سازه‌های بتن آرمه را از چندین دهه قبل در دنیا مطرح کرده است.

عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان به تولید کامپوزیت‌های FRP از حدود صد سال گذشته اشاره کرد و گفت: در ابتدا این نوع کامپوزیت‌ها در صنایع مهمی همچون هوافضا و صنایع نظامی استفاده می‌شد که با ورود آن به کاربردهایی در مهندسی عمران طی سه دهه اخیر با استقبال فراوانی در تعمیر و تقویت سازه‌های بتنی روبرو شد. وی، مقاومت کششی تا میزان 10 برابر فولاد در برابر وزنی معادل یک سوم فولاد، خوردگی تقریبا صفر و درنتیجه قابلیت بهره گیری در محیط های بسیار خشن و همراه با یون‌های مهاجم همچون محیط های دریایی و ساحلی و عدم ایجاد تغییرات قابل توجه در ظاهر و ابعاد سازه پس از بهره برداری را از جمله دلایل استقبال از کامپوزیت‌های FRP جهت مقاوم سازی سازه‌ها بیان کرد.

این استاد نمونه کشور با اشاره به انواع مختلف کامپوزیت‌های FRP تصریح کرد: میله یا میلگرد، ورق، تسمه، شبکه، پروفیل و پارچه کامپوزیتی از انواع محصولات FRP است که با اتصال این کامپوزیت‌ها به زیر و وجوه تیرهای بتنی و ستون‌های بتن آرمه، ضمن افزایش مقاومت خمشی، برشی و فشاری عضو بتن آرمه و استحکام بیش از پیش آن‌ها، مشکلات ناشی از آسیبهای قبلی نیز جبران خواهد شد. وی، جداشدگی سریع این کامپوزیت از سطح بتن پس از اتصال آن جهت مقاوم سازی و در ضمن باربری را مهم‌ترین مشکل در بهره گیری از این ماده به منظور تقویت سازه‌های بتنی عنوان کرد و افزود: متاسفانه این مشکل به عنوان مانعی جدی در بهره برداری کامل از ظرفیت کامپوزیت‌های FRP مطرح بوده و آیین‌نامه‌های معتبر دنیا را نیز به سمتی هدایت کرده که حداکثر استفاده‌ای قریب به 50 درصد از ظرفیت اسمی این کامپوزیتها در سازه را مجاز و ممکن بدانند.

استاد دانشگاه صنعتی اصفهان اضافه کرد: طی پنج ساله گذشته تاکنون مطالعات گسترده‌ای در این دانشگاه به منظور رفع مشکل جداشدگی کامپوزیت‌های FRP از سطح بتن صورت گرفت که خوشبختانه با به نتیجه رسیدن این مطالعات و ابداع روش جدیدی تحت عنوان روش شیار زنی (Grooving Method; GM)، برای نخستین بار در دنیا مشکلات ناشی از جداشدگی ورق FRP به میزان قابل ملاحظه‌ای کاهش یافت و در بعضی از موارد نیز به کلی برطرف شد.

وی با بیان این که در این روش قبل از اتصال کامپوزیت‌ها، شیارهایی در بستر بتن ایجاد شده و پس از آن کامپوزیت‌ها با استفاده از چسب‌های مخصوص بر روی آن چسبانده می‌شود، گفت: این روش ضمن انتقال تنش‌های برشی و نرمال بین کامپوزیتFRP و سطح تیر بتنی به اعماق بتن، سبب افزایش تا 100 درصد ظرفیت بهره برداری از کامپوزیت‌هایFRP خواهد شد. مستوفی نژاد تصریح کرد: نتیجه این تحقیقات برای نخستین بار در سال 2010 در مجله کامپوزیت از نشریه ASCE که از مجلات بسیار معتبر امریکا و دنیا محسوب می‌شود، به عنوان تحقیقی که در دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شده است، منتشر شد و مورد استقبال قرار گرفت.

وی ابداع دو تکنیک اساسی «داخل شیار» و «روی شیار» به نام‌های EBRIG و EBROG طی دو سال گذشته و ثبت آن‌ها در اداره اختراعات و ثبت مالکیت صنعتی را از دیگر فعالیت‌ها در مسیر توسعه این روش عنوان خاطرنشان کرد: مقالانی نیز در معرفی این دو روش نوین به دنیا در نشریات معتبر اروپا و امریکا در حال چاپ است. عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان با بیان این که روش شیارزنی به عنوان موثرترین راهکار به منظور جلوگیری از پدیده جدایش FRP از سطح بتن هم اینک مورد پذیرش بسیاری از محققان و دانشمندان دنیا قرار گرفته است، افزود: تاکنون حدود 10 پایان‌نامه و رساله از تحقیقات دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان به این موضوع اختصاص یافته و مقالات مستخرج از این تحقیقات نیز در دست آماده سازی و یا در مرحله چاپ هستند.

وی در پایان با تأکید بر مزیتهای فنی و اقتصادی استفاده از روش شیارزنی، ابراز امیدواری کرد که با گسترش و تکمیل تحقیقات پیرامون این روش علمی و عملی، ضمن آن که این شیوه جهت استفاده در پروژه‌های داخل ایران به مهندسان آموخته خواهد شد، در آینده نه چندان دور شاهد تحولی اساسی در تقویت سازه‌های بتن آرمه با بهره گیری از کامپوزیتهای FRP خواهیم بود.

نشریه پنجره ایرانیان، سال ششم ، شماره 61 ، آبان ماه 1391