وب سایت مهندس عبدالنور افرند

یکی از مسائل بسیار مهم در تولید کامپوزیت‌ها انتخاب ماتریس مناسب است، زیرا خواص فیزیکی و حرارتی ماتریس به‌طور قابل توجهی بر خواص مکانیکی نهایی و همچنین فرآیند تولید تأثیر می‌گذارد.

برای بهره‌برداری کامل از استحکام الیاف، ماتریس باید قادر باشد کشش نهایی بالاتری نسبت به الیاف ایجاد کند (فیلیپس، ۱۹۸۹).

ماتریس نه تنها الیاف را پوشش می‌دهد و از آن‌ها در برابر سایش مکانیکی محافظت می‌کند، بلکه تنش‌ها را بین الیاف منتقل می‌کند.

سایر نقش‌های بسیار مهم ماتریس شامل انتقال برش‌های بین لایه‌ای و درون‌صفحه‌ای در کامپوزیت، و فراهم کردن پشتیبانی جانبی از الیاف در برابر انحنای آنها هنگام اعمال بارهای فشاری است (ACI 1995).

دو نوع ماتریس پلیمری به‌طور گسترده برای کامپوزیت‌های FRP استفاده می‌شوند؛ به‌ویژه ماتریس‌های ترموست و ترموپلاست.

الیاف استفاده‌شده برای تولید مواد کامپوزیتی باید دارای استحکام و سفتی بالا، نرمی، دوام و ترجیحاً هزینه پایین باشند.

عملکرد الیاف تحت تأثیر طول، شکل مقطع عرضی و ترکیب شیمیایی آن‌ها قرار دارد. الیاف در اشکال و اندازه‌های مختلف مقطع عرضی در دسترس هستند.

رایج‌ترین الیاف استفاده‌شده در FRPها، کربن، شیشه و آرامید هستند. خواص مکانیکی معمول این الیاف را می‌توان در جدول ۴.۱ یافت.

ضریب انبساط حرارتی الیاف در جهت طولی به‌عنوان αfrpl و در جهت شعاعی به‌عنوان αfrpt نشان داده می‌شود.

الیاف باید با عوامل پیوندی درمان شوند تا اتصال با ماتریس رزین تقویت یا بهبود یابد.

در محصولات FRP با الیاف، ماتریس و نسبت حجم الیاف به طور تقریبی یکسان، خواص نهایی آنها ممکن است به طور قابل توجهی متفاوت باشد.

افزودنی‌ها و پرکننده‌های مناسب برای سیستم‌های الیاف و رزین برای پخت یا دلایل دیگر به ترکیب اضافه می‌شوند.

رقیق‌کننده‌ها، مانند استایرن، و افزودنی‌های کم‌حجم (کاهش‌دهنده انقباض) نباید بیش از ۱۰ و ۲۰ درصد وزن رزین پایه مشخص‌شده باشند.

پرکننده‌های غیرآلی ممکن است استفاده شوند، اما نباید بیش از ۲۰ درصد وزن رزین پایه مشخص‌شده باشند.

سایر افزودنی‌ها مانند عوامل پیوندی، عوامل جداکننده، آغازگرها، سخت‌کننده‌ها، فعال‌کننده‌ها، کاتالیزورها، عوامل ضدUV، مواد ضدآتش، عامل‌های مرطوب‌کننده، عوامل کف‌زا و رنگدانه‌ها ممکن است اضافه شوند

مقایسه هزینه خاموت کامپوزیتی و فولادی در پروژه‌های ساختمانی به عوامل مختلفی بستگی دارد. در اینجا به بررسی جنبه‌های مختلف هزینه‌ این دو نوع خاموت می‌پردازیم:

1. خاموت فولادی:

• هزینه مواد اولیه: خاموت‌های فولادی معمولاً ارزان‌تر از خاموت‌های کامپوزیتی هستند. این نوع مصالح از فولاد معمولی یا آلیاژهای خاص تولید می‌شوند که به‌طور معمول هزینه کمتری دارند.

• هزینه نصب و اجرا: نصب خاموت فولادی سریعتر و آسان‌تر است. این امر به دلیل آشنایی بیشتر کارگران با استفاده از فولاد و استانداردهای اجرایی آن است. بنابراین هزینه‌های نیروی کار و زمان اجرا معمولاً کمتر است.

• مقاومت در برابر خوردگی: فولاد در برابر رطوبت و شرایط محیطی خاص آسیب‌پذیر است و ممکن است نیاز به پوشش ضد زنگ یا استفاده از فولاد ضدزنگ باشد. این امر می‌تواند هزینه‌های نگهداری را افزایش دهد.

2. خاموت کامپوزیتی:

• هزینه مواد اولیه: خاموت‌های کامپوزیتی از ترکیب الیاف شیشه، کربن یا مواد پلیمری ساخته می‌شوند. این مواد معمولاً بسیار گران‌تر از فولاد هستند. به‌ویژه الیاف کربن، که دارای خواص فیزیکی بسیار بالایی است، می‌تواند هزینه‌ها را به‌شدت افزایش دهد.

• هزینه نصب و اجرا: نصب خاموت‌های کامپوزیتی نیاز به تجهیزات خاص و مهارت‌های بیشتری دارد. همچنین فرآیند نصب ممکن است زمان‌برتر باشد، که این می‌تواند هزینه نیروی کار و زمان اجرای پروژه را افزایش دهد.

• مقاومت در برابر خوردگی: یکی از بزرگترین مزایای خاموت‌های کامپوزیتی مقاومت بالای آن‌ها در برابر خوردگی است. این ویژگی باعث کاهش هزینه‌های نگهداری در بلندمدت می‌شود.

3. مقایسه کلی هزینه‌ها:

• هزینه اولیه: خاموت‌های فولادی به‌طور معمول ارزان‌تر از خاموت‌های کامپوزیتی هستند.

• هزینه‌های اجرایی: نصب خاموت فولادی سریع‌تر و آسان‌تر است، بنابراین هزینه‌های اجرایی و نیروی کار برای آن کمتر است.

• هزینه‌های نگهداری: خاموت‌های کامپوزیتی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، نیاز به نگهداری کمتری دارند و می‌توانند در شرایط خاص (مانند محیط‌های مرطوب یا خورنده) هزینه‌های نگهداری را کاهش دهند.

• طول عمر: خاموت‌های کامپوزیتی معمولاً طول عمر بالاتری دارند و می‌توانند در پروژه‌هایی با شرایط محیطی سخت یا در پروژه‌هایی که نیاز به دوام بالا دارند، مناسب‌تر باشند.

نتیجه‌گیری:

• خاموت فولادی ارزان‌تر است و نصب آن راحت‌تر و سریع‌تر انجام می‌شود، اما نیاز به نگهداری بیشتر و مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارد.

• خاموت کامپوزیتی هزینه اولیه بالاتری دارد، اما دارای مزایای مهمی از جمله مقاومت در برابر خوردگی و طول عمر بیشتر است که می‌تواند در بلندمدت هزینه‌های نگهداری را کاهش دهد.

در نهایت، انتخاب بین این دو بستگی به شرایط پروژه، نیاز به دوام و بودجه موجود دارد.

خاموت‌های کامپوزیتی، مانند میلگردهای کامپوزیتی GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer)، از ترکیب الیاف شیشه (یا دیگر الیاف تقویت‌کننده مانند کربن یا آرامید) با رزین‌های پلیمری تولید می‌شوند.

این خاموت‌ها به دلیل ویژگی‌های خاص خود، از جمله مقاومت بالا در برابر خوردگی و وزن سبک، در برخی پروژه‌ها جایگزین خاموت‌های فولادی می‌شوند.

تولید خاموت‌های کامپوزیتی معمولاً شامل مراحل زیر است:

مراحل تولید خاموت کامپوزیتی:

1. آماده‌سازی الیاف تقویت‌کننده

• الیاف شیشه (یا الیاف دیگر مانند کربن) به صورت رشته‌های پیوسته و یا مات (معمولاً در قالب ریزبافت یا پارچه) تهیه می‌شود.

• این الیاف به عنوان فاز تقویت‌کننده در کامپوزیت‌ها عمل می‌کنند و ویژگی‌های مکانیکی محصول نهایی را بهبود می‌بخشند.

2. اشباع الیاف با رزین

• الیاف شیشه به درون یک حمام رزین که معمولاً رزین‌های اپوکسی یا وینیل استر هستند، عبور داده می‌شوند.

• الیاف کاملاً در رزین غوطه‌ور شده و به آن اشباع می‌شوند تا خواص مکانیکی و شیمیایی مورد نیاز را به‌دست آورند.

3. شکل‌دهی به خاموت

• روش‌های مختلفی برای شکل‌دهی خاموت کامپوزیتی وجود دارد، که عبارتند از:

  • روش پولترودینگ (Pultrusion): در این روش، الیاف و رزین اشباع‌شده از یک قالب عبور داده می‌شوند و در حین حرکت از داخل قالب، پخت و سخت می‌شوند. این روش برای تولید قطعات با مقطع ثابت و طول زیاد استفاده می‌شود.

  • روش پیچش (Winding): در این روش، الیاف با رزین بر روی یک هسته (معمولاً به صورت استوانه یا دایره‌ای) پیچیده می‌شوند. این روش برای تولید قطعات با شکل‌های پیچیده مناسب است.

  • روش قالب‌گیری دستی یا اتوماتیک: الیاف و رزین به صورت دستی یا اتوماتیک در قالب‌های خاص قرار می‌گیرند و شکل خاموت نهایی را می‌گیرند.

4. تولید انتهای خاموت (اتصال به میلگرد)

• انتهای خاموت‌ها ممکن است به صورت یکپارچه با میلگردهای کامپوزیتی یا فولادی ترکیب شوند.

• در این مرحله ممکن است از اتصالات خاص، مانند جوش‌های کامپوزیتی یا قطعات فلزی برای پیوستگی بیشتر استفاده شود.

5. پخت و سخت‌سازی

• پس از شکل‌دهی، قطعات خاموت در کوره یا دستگاه‌های پخت حرارتی قرار می‌گیرند تا رزین پخت شود و خواص مکانیکی مطلوب (مقاومت کششی، برشی و...) به‌دست آید.

6. برش و تکمیل

• در این مرحله، خاموت‌ها به طول‌های مورد نظر برش داده می‌شوند.

• ممکن است فرآیندهای نهایی مانند سمباده‌کاری، تست‌های فیزیکی و کنترل کیفیت برای اطمینان از کیفیت محصول انجام شود.

ویژگی‌های خاموت کامپوزیتی:

• مقاومت در برابر خوردگی: یکی از مهم‌ترین مزایای خاموت‌های کامپوزیتی، مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی است که می‌تواند در محیط‌های مرطوب، شیمیایی یا در معرض آب‌های شور مفید باشد.

• وزن سبک: این خاموت‌ها نسبت به خاموت‌های فولادی بسیار سبک‌تر هستند.

• مقاومت بالا در برابر فشار و کشش: با توجه به ترکیب الیاف شیشه و رزین، خاموت‌های کامپوزیتی دارای مقاومت بسیار بالایی هستند.

• مقاومت بالا در برابر آسیب‌های مکانیکی: این نوع خاموت‌ها به دلیل ساختار کامپوزیتی، مقاومت بهتری در برابر آسیب‌های مکانیکی و ضربه دارند.

کاربردها:

خاموت‌های کامپوزیتی در پروژه‌هایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر خوردگی دارند (مانند پل‌ها، سازه‌های دریایی، زیرساخت‌های زیر آب و تونل‌ها) استفاده می‌شوند.

همچنین در پروژه‌هایی که کاهش وزن سازه اهمیت دارد، مانند در صنایع هوافضا و سازه‌های سبک.

اگر نیاز به جزئیات فنی بیشتر یا نمونه‌های کاربردی دارید، می‌توانم اطلاعات بیشتری فراهم کنم.

خاموت‌های کامپوزیتی، مانند میلگردهای کامپوزیتی GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer)، از ترکیب الیاف شیشه (یا دیگر الیاف تقویت‌کننده مانند کربن یا آرامید) با رزین‌های پلیمری تولید می‌شوند. این خاموت‌ها به دلیل ویژگی‌های خاص خود، از جمله مقاومت بالا در برابر خوردگی و وزن سبک، در برخی پروژه‌ها جایگزین خاموت‌های فولادی می‌شوند. تولید خاموت‌های کامپوزیتی معمولاً شامل مراحل زیر است:

مراحل تولید خاموت آجدار کامپوزیتی

1. آماده‌سازی الیاف تقویت‌کننده

• الیاف شیشه (یا الیاف دیگر مانند کربن) به صورت رشته‌های پیوسته و یا مات (معمولاً در قالب ریزبافت یا پارچه) تهیه می‌شود.

• این الیاف به عنوان فاز تقویت‌کننده در کامپوزیت‌ها عمل می‌کنند و ویژگی‌های مکانیکی محصول نهایی را بهبود می‌بخشند.

2. اشباع الیاف با رزین

• الیاف شیشه به درون یک حمام رزین که معمولاً رزین‌های اپوکسی یا وینیل استر هستند، عبور داده می‌شوند.

• الیاف کاملاً در رزین غوطه‌ور شده و به آن اشباع می‌شوند تا خواص مکانیکی و شیمیایی مورد نیاز را به‌دست آورند.

3. شکل‌دهی به خاموت

• روش‌های مختلفی برای شکل‌دهی خاموت کامپوزیتی وجود دارد، که عبارتند از:

  • روش پولترودینگ (Pultrusion): در این روش، الیاف و رزین اشباع‌شده از یک قالب عبور داده می‌شوند و در حین حرکت از داخل قالب، پخت و سخت می‌شوند. این روش برای تولید قطعات با مقطع ثابت و طول زیاد استفاده می‌شود.

  • روش پیچش (Winding): در این روش، الیاف با رزین بر روی یک هسته (معمولاً به صورت استوانه یا دایره‌ای) پیچیده می‌شوند. این روش برای تولید قطعات با شکل‌های پیچیده مناسب است.

  • روش قالب‌گیری دستی یا اتوماتیک: الیاف و رزین به صورت دستی یا اتوماتیک در قالب‌های خاص قرار می‌گیرند و شکل خاموت نهایی را می‌گیرند.

4. تولید انتهای خاموت (اتصال به میلگرد)

• انتهای خاموت‌ها ممکن است به صورت یکپارچه با میلگردهای کامپوزیتی یا فولادی ترکیب شوند.

• در این مرحله ممکن است از اتصالات خاص، مانند جوش‌های کامپوزیتی یا قطعات فلزی برای پیوستگی بیشتر استفاده شود.

5. پخت و سخت‌سازی

• پس از شکل‌دهی، قطعات خاموت در کوره یا دستگاه‌های پخت حرارتی قرار می‌گیرند تا رزین پخت شود و خواص مکانیکی مطلوب (مقاومت کششی، برشی و...) به‌دست آید.

6. برش و تکمیل

• در این مرحله، خاموت‌ها به طول‌های مورد نظر برش داده می‌شوند.

• ممکن است فرآیندهای نهایی مانند سمباده‌کاری، تست‌های فیزیکی و کنترل کیفیت برای اطمینان از کیفیت محصول انجام شود.

ویژگی‌های خاموت کامپوزیتی:

• مقاومت در برابر خوردگی: یکی از مهم‌ترین مزایای خاموت‌های کامپوزیتی، مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی است که می‌تواند در محیط‌های مرطوب، شیمیایی یا در معرض آب‌های شور مفید باشد.

• وزن سبک: این خاموت‌ها نسبت به خاموت‌های فولادی بسیار سبک‌تر هستند.

• مقاومت بالا در برابر فشار و کشش: با توجه به ترکیب الیاف شیشه و رزین، خاموت‌های کامپوزیتی دارای مقاومت بسیار بالایی هستند.

• مقاومت بالا در برابر آسیب‌های مکانیکی: این نوع خاموت‌ها به دلیل ساختار کامپوزیتی، مقاومت بهتری در برابر آسیب‌های مکانیکی و ضربه دارند.

کاربردها:

خاموت‌های کامپوزیتی در پروژه‌هایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر خوردگی دارند (مانند پل‌ها، سازه‌های دریایی، زیرساخت‌های زیر آب و تونل‌ها) استفاده می‌شوند.

همچنین در پروژه‌هایی که کاهش وزن سازه اهمیت دارد، مانند در صنایع هوافضا و سازه‌های سبک.

تولید میلگرد انکرهد کامپوزیتی GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) شامل فرآیندهایی تخصصی است که در آن الیاف شیشه با رزین‌های پلیمری ترکیب می‌شوند تا میلگردی سبک، مقاوم در برابر خوردگی و با خواص مکانیکی بالا تولید شود. فرآیند تولید به طور خلاصه شامل مراحل زیر است:

1. آماده‌سازی الیاف شیشه

• الیاف شیشه به صورت رشته‌های پیوسته (rovings) تهیه می‌شوند.

• این رشته‌ها به عنوان فاز تقویت‌کننده در کامپوزیت عمل می‌کنند.

2. اشباع الیاف با رزین (Impregnation)

• رزین معمولاً از نوع اپوکسی، وینیل استر یا پلی‌استر است.

• الیاف شیشه از داخل حمام رزین عبور داده می‌شوند تا به‌خوبی اشباع شوند.

3. شکل‌دهی به میلگرد (Pultrusion یا Winding)

• رایج‌ترین روش، پولترودینگ (Pultrusion) است:

  • الیاف اشباع‌شده از قالب حرارتی عبور داده می‌شوند.

  • در قالب، ترکیب الیاف و رزین پخت می‌شود و شکل نهایی (استوانه‌ای) را می‌گیرد.

• برای تولید انکرهد، معمولاً در یک طرف میلگرد قسمت رزوه‌دار یا گوه‌ای شکل داده می‌شود.

4. تولید سر انکرهد (Anchor Head)

• سر میلگرد ممکن است با روش‌هایی مثل:

  • نصب قطعه مکانیکی جداگانه (مانند مهره یا گوه فلزی یا کامپوزیتی)

  • پخت و شکل‌دهی خاص به انتهای میلگرد

  • یا قالب‌گیری جداگانه و اتصال با چسب رزینی ساخته شود.

5. عملیات نهایی و کنترل کیفیت

• برش میلگردها به طول مشخص.

• تست‌های مکانیکی (مقاومت کششی، برشی و...) و آزمون چسبندگی با بتن.

• بررسی سطح برای داشتن شیار یا دندانه‌های مناسب برای گیرایی بیشتر در بتن

طراحی با میلگرد کامپوزیتی سردار انکرهد

استفاده از ساخت پل‌های پیش‌ساخته یک فناوری نوظهور و در حال رشد در ایالات متحده آمریکا و کانادا است.

در این ساخت‌وساز شتاب‌زده، واحدهای ساده‌ای از دال‌های پیش‌ساخته با استفاده از نوارهای کامپوزیتی تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) و بتن با عملکرد بالا (HPC) به هم متصل می‌شوند.

مقاومت چسبندگی کششی میلگردGFRP در داخل ماده HPC برای طراحی چنین نوارهای بسته‌کننده بسیار مهم است. ترکیب‌های سیمانی مهندسی شده با الیاف (ECC) که دارای ترک‌های باریک و انعطاف‌پذیری کششی بالایی هستند، ماده‌ای ایده‌آل برای ساخت نوارهای بسته‌کننده به حساب می‌آید.

این مقاله مقاومت چسبندگی نوارهای GFRP در داخل ECC و بتن مسلح با الیاف سنتی (FRC) را بر اساس آزمایشات کششی انجام‌شده بر روی ۳۲ نمونه ارائه می‌دهد. متغیرهای مورد بررسی عبارتند از:

• پیکربندی نوار (میلگرد مستقیم و میلگرد با سر هد شده)

• موقعیت میلگرد (مرکزی و غیرمرکزی)

• نوع بتن (ECC و FRC)

• طول فروبردن (۴، ۶ و ۸ برابر قطر نوار)

در این مطالعه، تأثیر هر یک از این متغیرها بر مقاومت چسبندگی توصیف شده است.

تمام نمونه‌ها دچار شکست به حالت کششی شده‌اند و نمونه‌های ECC نسبت به نمونه‌های FRC انعطاف‌پذیری به مراتب بیشتری نشان داده‌اند.

مقاومت چسبندگی نوارهای GFRP با سر هد شده به طور قابل توجهی بالاتر از نوارهای مستقیم بود و بار کششی با افزایش طول فروبردن افزایش یافت.

مقاومت‌های چسبندگی محاسبه شده از معادلات طراحی موجود با مقادیر حاصل از آزمایش‌ها مقایسه شده است.

رفتار چسبندگی میلگردهای GFRP سردار و مستقیم که در ترکیب سیمانی مهندسی شده (ECC) و بتن مسلح با الیاف سنتی (FRC)

تحقیقات تجربی با استفاده از آزمایش‌های کششی معمولی برای ارزیابی تأثیرات طول فروبردن و موقعیت نوار (مرکزی و غیرمرکزی) بر مقاومت چسبندگی، بار کششی و حالت‌های شکست انجام شده است.

نتایج حاصل از ۹۶ آزمایش کششی و تحلیل‌های مبتنی بر استانداردهای موجود به نتیجه‌گیری‌های زیر منجر شده است:

• تمام نمونه‌ها به دلیل کشیدن نوار دچار شکست شدند.

• با این حال، کشیدن در نمونه‌های FRC به طور ناگهانی اتفاق افتاد، در حالی که شکست در نمونه‌های ECC به صورت تدریجی و با انعطاف‌پذیری زیاد بود.

• بار کششی نوارهای GFRP با افزایش طول فروبردن افزایش یافت. نمونه‌های FRC بار کششی بالاتری نسبت به نمونه‌های ECC داشتند.

• میلگردهای GFRP با سر هد شده افزایش قابل توجهی در مقاومت کششی نسبت به نوارهای مستقیم نشان دادند.

• تنش چسبندگی نوارهای GFRP که در ECC قرار گرفته‌اند، کمتر از نوارهایی است که در FRC قرار دارند.

• استفاده از میلگرد سر پهن شده موجب افزایش مقاومت چسبندگی شد.

• نمونه‌های ECC بیشتر از نمونه‌های FRC از این ویژگی بهره بردند و تنش چسبندگی آن‌ها ۲.۸ برابر افزایش یافت، در حالی که این افزایش در نمونه‌های FRC ۱.۲۶ برابر بود.

• استاندارد کانادایی مقاومت چسبندگی میلگردهای GFRP مستقیم را در هر دو حالت ECC و FRC کمتر از مقدار واقعی برآورد می‌کند

• این ارزیابی برای میلگردهای سر هد شده حتی بیشتر است و نسبت مقدار تجربی به مقدار استاندارد برای این میلگردها بیشتر از ۳.۴۸ است.

• بنابراین، استاندارد کانادایی برای پیش‌بینی تنش چسبندگی نوارهای GFRP در ECC و FRC ایمن است.

• از سوی دیگر، استاندارد ACI مقاومت چسبندگی میلگردهای GFRP مستقیم و سر هد شده در هر دو حالت ECC و FRC را بیشتر از مقدار واقعی برآورد می‌کند و بنابراین ایمن نیست.

• مقادیر مقاومت چسبندگی میلگردهای GFRP (با و بدون سر) که در ECC و FRC قرار گرفته‌اند، می‌توانند در طراحی پل‌های پیش‌ساخته با میلگرد بسته‌کننده تقویت‌شده با GFRP استفاده شوند.

• تحقیقات بیشتری در این زمینه لازم است و هم‌اکنون با استفاده از عرشه‌های پل مقیاس کامل با میلگردهای بسته‌کننده ECC یا FRC در حال انجام است تا رفتار دقیق‌تر آن‌ها مورد بررسی قرار گیرد.

قیمت انکرهد کامپوزیتی (Headed GFRP bars)

به عوامل مختلفی بستگی دارد که می‌تواند تفاوت‌های قابل توجهی در قیمت‌گذاری ایجاد کند. این عوامل شامل موارد زیر می‌باشند:

1. نوع و کیفیت مواد: مواد اولیه مانند الیاف شیشه (Glass Fiber) و رزین‌ها می‌توانند تاثیر زیادی بر قیمت نهایی داشته باشند. کیفیت بالاتر مواد اولیه، قیمت بیشتری به همراه خواهد داشت.

2. قطر و طول نوارها: هرچه قطر و طول نوارهای انکرهد بیشتر باشد، قیمت نیز افزایش می‌یابد. انکرهدهای بزرگتر معمولاً هزینه تولید بالاتری دارند.

3. سایر ویژگی‌ها: ویژگی‌هایی مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی، انعطاف‌پذیری بیشتر یا ویژگی‌های خاص دیگری که برای پروژه‌های خاص نیاز است، می‌تواند قیمت را تحت تاثیر قرار دهد.

4. مقدار خرید: خرید عمده معمولاً تخفیفاتی به همراه خواهد داشت. بنابراین، قیمت‌ها می‌توانند بسته به میزان خرید متغیر باشند.

5. شرکت تولید کننده و منطقه جغرافیایی: قیمت‌ها ممکن است بسته به کشور تولیدکننده، برند یا شرکت تولیدی و هزینه‌های حمل‌ونقل متفاوت باشد.

قیمت تقریبی:

قیمت انکرهدهای کامپوزیتی معمولاً در مقایسه با میلگردهای فولادی بالاتر است به دلیل هزینه تولید بیشتر و ویژگی‌های خاص آن‌ها. به طور کلی، قیمت هر متر انکرهد GFRP می‌تواند در حدود ۵۰ تا ۱۵۰ دلار آمریکا باشد، بسته به مشخصات فنی و شرایط تولید.

با این حال، برای دریافت قیمت دقیق‌تر و به‌روزتر، بهتر است از تولیدکنندگان یا تامین‌کنندگان معتبر این نوع میلگرد در بازار داخلی یا خارجی استعلام قیمت کنید.

میلگرد کامپوزیتی (معمولاً میلگردهای FRP یا Fiber Reinforced Polymer) در سال‌های اخیر به عنوان جایگزینی برای میلگردهای فولادی در پروژه‌های عمرانی، به‌ویژه در پل‌های کابلی، مورد توجه قرار گرفته است.

در ادامه به کاربردها و مزایای آن در این نوع پل‌ها می‌پردازیم:

کاربرد میلگرد کامپوزیتی در پل‌های کابلی:

1. کف پل (Deck):

   • در عرشه پل‌های کابلی، میلگردهای کامپوزیتی برای آرماتوربندی بتن استفاده می‌شوند تا از خوردگی ناشی از رطوبت، نمک جاده‌ای و شرایط محیطی جلوگیری شود.

   • به‌ویژه در مناطق ساحلی یا سردسیر (که یخ‌زدایی رایج است)، مقاومت بالای FRP در برابر خوردگی اهمیت ویژه دارد.

2. تقویت سازه‌های بتنی پیرامونی:

   • مانند پایه‌ها، تیرها یا مهاربندهای فرعی.

3. در کابل‌های پیش‌تنیده یا اجزای کششی:

   • در برخی طرح‌های نوین، از میلگردهای کامپوزیتی یا کابل‌های کامپوزیتی برای مهار کششی استفاده می‌شود، به‌ویژه جایی که وزن کم و دوام بالا مورد نیاز است.

• مقاومت بالا در برابر خوردگی: عمر مفید بیشتر در محیط‌های خورنده.

• وزن کم: کاهش وزن سازه، به‌ویژه برای قطعات پیش‌ساخته و آسان‌تر شدن نصب در محل.

• مقاومت کششی بالا: برای تحمل بارهای دینامیکی ناشی از ترافیک و باد.

• عایق الکتریکی و مغناطیسی: مزیت در نزدیکی خطوط برق یا تجهیزات حساس.

• نگهداری کمتر: هزینه‌های نگهداری پل در بلندمدت کاهش می‌یابد.

نمونه‌های واقعی از پل‌های با FRP

1. پل Halls River Bridge – فلوریدا، آمریکا

   • استفاده از میلگرد GFRP (نوعی FRP با الیاف شیشه) در کف پل.

   • هدف: مقاومت در برابر محیط بسیار خورنده و کاهش هزینه نگهداری.

2. پل Grafton FRP Bridge – استرالیا

   • یکی از اولین پل‌های ساخته شده با دال کامپوزیتی تمام FRP.

   • مناسب برای عبور سبک و محیط مرطوب.

3. پل Morristown Bridge – اوهایو، آمریکا

   • نخستین پل جاده‌ای در ایالات متحده که عرشه‌ی بتنی‌اش با میلگرد GFRP تقویت شد.

   • بیش از ۲۰ سال بدون آسیب از خوردگی کار کرده.

4. پل‌های کابلی سبک در ژاپن و کانادا

   • در برخی پل‌های کابلی، از کابل‌های کامپوزیتی CFRP (الیاف کربن) به‌عنوان کابل‌های کششی استفاده شده تا وزن سیستم تعلیق کاهش یابد و دوام بالا رود.

هزینه اجرای ساختمان با میلگرد فولادی و میلگرد کامپوزیتی (GFRP یا CFRP) به عوامل مختلفی بستگی دارد که در اینجا به تفکیک بررسی می‌کنیم.

تفاوت‌ها عمدتاً در هزینه‌های اولیه، عمر مفید، و هزینه‌های نگهداری در بلندمدت خواهد بود. در ابتدا باید موارد زیر را در نظر گرفت:

۱. تفاوت‌های هزینه‌ای در میلگرد فولادی و کامپوزیتی

الف) هزینه میلگرد فولادی

میلگردهای فولادی جزء مصالح ساختمانی معمول و رایج هستند. هزینه اجرای پروژه با میلگرد فولادی به عوامل زیر بستگی دارد:

• هزینه مواد اولیه (میلگرد فولادی): میلگرد فولادی معمولاً ارزان‌تر از میلگردهای کامپوزیتی است.

• به‌طور متوسط، هزینه هر کیلوگرم میلگرد فولادی بین ۲۵۰,۰۰۰ تا ۳۵۰,۰۰۰ ریال (با توجه به قیمت‌های بازار داخلی و شرایط اقتصادی) است.

• هزینه نصب و نیروی انسانی: فرآیند نصب میلگردهای فولادی پیچیده‌تر است و نیاز به نیروی انسانی متخصص و زمان بیشتری دارد.

• نیاز به پوشش ضد خوردگی: میلگرد فولادی باید پوشش ضدزنگ یا پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی مانند گالوانیزه یا اپوکسی داشته باشد که این خود می‌تواند هزینه‌های اضافی به‌دنبال داشته باشد.

ب) هزینه میلگرد کامپوزیتی (GFRP و CFRP)

میلگردهای کامپوزیتی معمولاً گران‌تر از فولادی هستند، اما مزایای زیادی دارند که می‌تواند هزینه‌ها را در بلندمدت کاهش دهد.

• هزینه مواد اولیه (میلگرد GFRP یا CFRP): قیمت میلگرد کامپوزیتی معمولاً ۲ تا ۴ برابر بیشتر از میلگرد فولادی است.

• به‌طور متوسط، قیمت هر کیلوگرم میلگرد GFRP بین ۴۰۰,۰۰۰ تا ۶۰۰,۰۰۰ ریال و قیمت CFRP بین ۷۰۰,۰۰۰ تا ۹۰۰,۰۰۰ ریال است.

• هزینه نصب و نیروی انسانی: فرآیند نصب میلگردهای کامپوزیتی نسبت به فولادی ساده‌تر است زیرا میلگردهای کامپوزیتی نسبت به فولادی سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر هستند. این می‌تواند زمان نصب را کاهش دهد.

• عدم نیاز به پوشش ضد خوردگی: میلگردهای کامپوزیتی به دلیل عدم واکنش به خوردگی، نیازی به پوشش‌های ضد زنگ و محافظ ندارند، بنابراین از این لحاظ هزینه‌های نگهداری کمتری دارند.

۲. هزینه اجرای ساختمان با میلگرد فولادی و کامپوزیتی

الف) هزینه اجرای پروژه با میلگرد فولادی

در پروژه‌هایی که از میلگرد فولادی استفاده می‌شود، هزینه‌های مربوط به اجرای اسکلت بتن‌آرمه به شرح زیر است:

• هزینه میلگرد فولادی: با توجه به حجم میلگرد مورد نیاز (برای ستون‌ها، تیرها، سقف‌ها و دیگر اجزای سازه)، هزینه کلی برای میلگرد فولادی بیشتر می‌شود. معمولاً برای هر مترمربع ساخت اسکلت بتنی، حدود ۴۰۰ تا ۶۰۰ کیلوگرم میلگرد مورد نیاز است.

• هزینه کل میلگرد (با ۵۰۰ کیلوگرم به عنوان میانگین):

  • ۵۰۰ کیلوگرم × ۳۰۰,۰۰۰ ریال = ۱۵۰,۰۰۰,۰۰۰ ریال (برای هر مترمربع)

  • این عدد می‌تواند بسته به نوع پروژه و مقیاس آن تغییر کند، اما در این تخمین، هزینه میلگرد فولادی در ساخت یک ساختمان معمولی به طور تقریبی در این حدود خواهد بود.

ب) هزینه اجرای پروژه با میلگرد کامپوزیتی (GFRP یا CFRP)

برای اجرای پروژه با میلگردهای کامپوزیتی، هزینه‌ها به شرح زیر است:

• هزینه میلگرد کامپوزیتی (GFRP یا CFRP): با توجه به هزینه بالاتر میلگردهای کامپوزیتی، هزینه کلی اجرای ساختمان بیشتر از میلگرد فولادی خواهد بود. به عنوان مثال، اگر برای همان مترمربع ۵۰۰ کیلوگرم میلگرد استفاده شود:

  • برای GFRP (با ۵۰۰ کیلوگرم):

    • ۵۰۰ کیلوگرم × ۵۰۰,۰۰۰ ریال = ۲۵۰,۰۰۰,۰۰۰ ریال (برای هر مترمربع)

  • برای CFRP (با ۵۰۰ کیلوگرم):

    • ۵۰۰ کیلوگرم × ۸۰۰,۰۰۰ ریال = ۴۰۰,۰۰۰,۰۰۰ ریال (برای هر مترمربع)

نتیجه‌گیری هزینه‌ای:

نوع میلگردهزینه مواد (هر مترمربع)هزینه نصب و نیروی انسانیپوشش ضد خوردگی مجموع هزینه‌ اجرای اسکلت

میلگرد فولادی~۱۵۰,۰۰۰,۰۰۰ ریال بیشتر و پیچیده‌ترنیاز به پوشش ضد زنگ بیشتر

میلگرد GFRP~۲۵۰,۰۰۰,۰۰۰ ریال آسان‌تر و سریع‌تربدون نیاز به پوشش کمتر از فولادی، ولی بیشتر از CFRP

میلگرد CFRP~۴۰۰,۰۰۰,۰۰۰ ریال آسان‌تر و سریع‌تربدون نیاز به پوشش بالاترین هزینه

۳. هزینه‌های بلندمدت (نگهداری و عمر مفید)

• میلگرد فولادی: میلگردهای فولادی به دلیل آسیب‌پذیری در برابر خوردگی، نیاز به نگهداری بیشتر دارند. این نگهداری شامل استفاده از پوشش‌های ضد زنگ و مراقبت از سطح میلگرد است. همچنین، ممکن است در طول زمان به علت خوردگی، هزینه‌های تعمیر و بازسازی بیشتری نیاز باشد.

• میلگرد کامپوزیتی (GFRP و CFRP): میلگردهای کامپوزیتی به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی، نیاز به نگهداری کمتری دارند و عمر مفید آنها بیشتر از فولاد است. در نتیجه، هزینه‌های نگهداری در طول زمان کاهش می‌یابد.

۴. نتیجه‌گیری کلی

• هزینه اولیه: اجرای ساختمان با میلگرد فولادی به‌طور کلی ارزان‌تر است، اما هزینه‌های نصب، نگهداری و خوردگی ممکن است باعث افزایش هزینه‌های بلندمدت شود.

• هزینه بلندمدت: در پروژه‌هایی که شرایط خوردگی بالا یا محیط‌های سخت (مانند ساحل یا صنایع شیمیایی) وجود دارد، استفاده از میلگردهای کامپوزیتی (GFRP یا CFRP) می‌تواند در بلندمدت صرفه‌جویی بیشتری در هزینه‌های نگهداری و تعمیرات ایجاد کند.

در مجموع، انتخاب بین میلگرد فولادی و کامپوزیتی به نوع پروژه، شرایط محیطی، بودجه و نیاز به طول عمر سازه بستگی دارد. اگر به عمر مفید بیشتر و نیاز به نگهداری کمتر توجه دارید، میلگرد کامپوزیتی انتخاب بهتری خواهد بود.

صادرات میلگرد کامپوزیتی (GFRP یا CFRP) به دلیل ویژگی‌های خاص و کاربردهای گسترده در صنعت‌های مختلف مانند ساخت‌وساز، راه‌سازی و پروژه‌های زیرساختی، فرصت‌های تجاری مناسبی ایجاد کرده است. برای انجام این صادرات، مراحل مختلفی وجود دارد که باید به‌دقت رعایت شود. در ادامه، نحوه صادرات میلگرد کامپوزیتی را از جنبه‌های مختلف شرح می‌دهم:

۱. بررسی نیازهای بازار هدف

قبل از شروع به صادرات، لازم است بازار هدف برای میلگردهای کامپوزیتی شناسایی شود. این بررسی شامل موارد زیر است:

• بازارهای هدف: انتخاب کشورهای نیازمند میلگردهای کامپوزیتی، مانند کشورهای در حال توسعه با زیرساخت‌های در حال رشد (مثل کشورهای خاورمیانه، جنوب شرقی آسیا، آمریکای لاتین و آفریقا).

• نیازهای ویژه: تشخیص نوع میلگرد مورد نیاز (GFRP یا CFRP) برای پروژه‌هایی مانند پل‌ها، سازه‌های ساحلی، و ساختمان‌های صنعتی که در معرض شرایط خورنده یا رطوبتی هستند.

• قوانین و استانداردها: شناخت استانداردهای ملی و بین‌المللی برای استفاده از میلگردهای کامپوزیتی در کشور مقصد (مانند ASTM، ISO، ACI).

۲. تأمین محصول

• تولید داخلی یا واردات: در صورتی که در کشور خود تولید میلگرد کامپوزیتی دارید، باید کیفیت و مقدار تولید را مطابق با استانداردهای جهانی تطبیق دهید. اگر محصول را از خارج وارد می‌کنید، باید تأمین‌کنندگان معتبر و با کیفیت را انتخاب کنید.

• بسته‌بندی مناسب: برای صادرات، بسته‌بندی میلگرد کامپوزیتی باید به‌گونه‌ای باشد که از آسیب به محصولات در هنگام حمل‌ونقل جلوگیری کند. این بسته‌بندی می‌تواند شامل پوشش‌های پلاستیکی، فوم‌های محافظ و سلفون‌های ضدآب باشد.

۳. گواهی‌نامه‌ها و مستندات مورد نیاز صادرات نانو میلگرد کامپوزیتی

برای صادرات میلگردهای کامپوزیتی به بازارهای خارجی، نیاز به دریافت گواهی‌نامه‌ها و مستندات زیر دارید:

• گواهی‌نامه کیفیت: گواهی‌هایی که تأیید می‌کنند میلگرد کامپوزیتی مطابق با استانداردهای بین‌المللی ساخته شده‌اند (مثل ISO 9001).

• گواهی‌نامه آزمایش: شامل آزمایش‌های کششی، مقاومتی و تست‌های مربوط به خوردگی و دوام میلگرد.

• مجوزهای صادراتی: برای صادرات کالا به کشورهای مختلف، مجوزها و مقررات تجاری کشور مبدأ و مقصد باید بررسی شود. این شامل اخذ مجوزهای گمرکی و تعرفه‌ها است.

• گواهی مبدا: برای تأیید اینکه محصول در کشور صادرکننده تولید شده است.

۴. حمل‌ونقل و لجستیک میلگردهای استاندارد gfrp

حمل‌ونقل میلگرد کامپوزیتی باید با دقت و مطابق با الزامات بین‌المللی انجام شود:

• انتخاب روش حمل: بسته به حجم و مقصد، می‌توان از روش‌های حمل‌ونقل دریایی، هوایی یا جاده‌ای استفاده کرد. برای مسافت‌های طولانی‌تر، حمل‌ونقل دریایی بهترین گزینه است.

• نوع بسته‌بندی: بسته‌ها باید به‌طور مناسب برای جلوگیری از آسیب در طول حمل‌ونقل بسته‌بندی شوند. میلگردهای کامپوزیتی معمولاً به صورت رول یا در قالب‌های خاص بسته‌بندی می‌شوند.

• مراکز گمرکی: باید اسناد مورد نیاز برای ترخیص کالا از گمرک‌ها (در کشور مبدا و مقصد) تهیه شود. این اسناد شامل بارنامه، فاکتور تجاری، گواهی مبدا، و گواهی کیفیت هستند.

۵. ترخیص گمرکی و اخذ مجوزهای لازم صادرات میلگرد پلیمری

• گمرک کشور مقصد: هر کشوری قوانین خاص خود را برای واردات میلگرد کامپوزیتی دارد. نیاز است که واردکننده و صادرکننده با گمرک‌های کشور مقصد ارتباط برقرار کنند تا اطمینان حاصل شود که تمامی مستندات و مجوزهای لازم ارائه شده است.

• تعرفه‌های گمرکی: بسته به کشور مقصد، تعرفه‌های گمرکی برای واردات میلگرد کامپوزیتی می‌تواند متفاوت باشد. لذا باید اطلاعات دقیق از تعرفه‌ها و مالیات‌های مربوطه در کشور مقصد به‌دست آورید.

۶. بازاریابی و توسعه شبکه فروش میلگردهای صادراتی کامپوزیتی

برای موفقیت در صادرات، نیاز به توسعه استراتژی‌های بازاریابی و شبکه فروش وجود دارد:

• ارتباط با تجار و واردکنندگان: پیدا کردن تجار معتبر یا واردکنندگان در کشورهای مقصد که تجربه در واردات میلگردهای کامپوزیتی دارند.

• حضور در نمایشگاه‌ها و کنفرانس‌ها: شرکت در نمایشگاه‌های بین‌المللی ساخت‌وساز و صنعت بتن به شما کمک می‌کند تا برند خود را معرفی کرده و روابط تجاری جدید ایجاد کنید.

• تبلیغات دیجیتال: استفاده از بازاریابی آنلاین و رسانه‌های اجتماعی برای معرفی محصول به کشورهای هدف.

۷. ملاحظات مالی و پرداخت در صادرات میلگرد پلیمری

• روش‌های پرداخت: برای صادرات، باید با روش‌های پرداخت بین‌المللی آشنا باشید. روش‌هایی مانند LC (Letter of Credit)، پیش‌پرداخت، یا پرداخت‌های اعتباری متداول هستند.

• مبادله ارز: با توجه به اینکه صادرات شامل کشورهای مختلف است، باید با نرخ‌های ارز و نحوه تبدیل ارز آشنا باشید.

۸. پیگیری و خدمات پس از فروش هنگام صادرات میلگرد کامپوزیتی

• پیگیری وضعیت ارسال: پس از ارسال میلگرد کامپوزیتی، باید با استفاده از خدمات حمل‌ونقل بین‌المللی، وضعیت کالا را پیگیری کنید تا از تحویل به موقع مطمئن شوید.

• خدمات پس از فروش: ایجاد ارتباط مداوم با مشتریان و ارائه خدمات پس از فروش برای رفع مشکلات احتمالی و بهبود روابط تجاری ضروری است.

نتیجه‌گیری

صادرات میلگرد کامپوزیتی به دلیل ویژگی‌های خاص آن مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی، وزن سبک و طول عمر زیاد، در بسیاری از کشورهای صنعتی و در حال توسعه مورد تقاضا است.

با رعایت مراحل و فرآیندهای مختلف از جمله انتخاب بازار هدف، اخذ مجوزها، حمل‌ونقل و بازاریابی، می‌توان یک عملیات صادرات موفق را انجام داد.

میلگردهای GFRP (Fiber Reinforced Polymer با الیاف شیشه) و CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer با الیاف کربن) هر دو از دسته میلگردهای کامپوزیتی هستند که در سازه‌ها برای افزایش مقاومت به کشش و کاهش وزن استفاده می‌شوند.

با این حال، تفاوت‌های قابل توجهی در خصوصیات، کاربردها و هزینه‌های این دو نوع میلگرد وجود دارد که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:

۱. نوع الیاف تقویت‌کننده

• GFRP (Fiber Reinforced Polymer with Glass fibers):
  این نوع میلگرد با الیاف شیشه تقویت می‌شود. الیاف شیشه معمولاً ارزان‌تر و در دسترس‌تر از الیاف کربن هستند.

• CFRP (Fiber Reinforced Polymer with Carbon fibers):
  در این نوع میلگرد، از الیاف کربن برای تقویت استفاده می‌شود. الیاف کربن مقاومت بسیار بالاتری نسبت به شیشه دارند و ویژگی‌های خاص‌تری مانند قابلیت انعطاف و استحکام بالاتر دارند.

۲. مقاومت به کشش و سختی

• GFRP:
  میلگردهای GFRP معمولاً دارای مقاومت به کشش کمتری نسبت به CFRP هستند. مدول الاستیسیته (سختی) این میلگردها نیز پایین‌تر است. این بدان معناست که GFRP برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت به فشار بالا ندارند مناسب است.

• CFRP:
  میلگردهای CFRP دارای مقاومت به کشش بسیار بالاتر و مدول الاستیسیته بالاتر نسبت به GFRP هستند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که میلگردهای CFRP به طور قابل توجهی مقاوم‌تر و سخت‌تر در برابر بارهای کششی باشند.

۳. وزن و چگالی

• GFRP:
  میلگردهای GFRP نسبت به میلگردهای فولادی سبک‌تر هستند، اما به طور کلی وزن کمتری نسبت به CFRP دارند. چگالی الیاف شیشه کم‌تر از کربن است.

• CFRP:
  میلگردهای CFRP حتی سبک‌تر از GFRP هستند. الیاف کربن چگالی کمتری دارند، که موجب کاهش وزن سازه و تسهیل در حمل و نقل می‌شود.

۴. هزینه

• GFRP:
  میلگردهای GFRP به دلیل استفاده از الیاف شیشه که نسبت به الیاف کربن ارزان‌تر هستند، هزینه کمتری دارند. این میلگردها به طور کلی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر از CFRP هستند.

• CFRP:
  میلگردهای CFRP گران‌تر هستند چون الیاف کربن گران‌تر از الیاف شیشه هستند. هزینه تولید CFRP بالا است و برای پروژه‌هایی که نیاز به مقاومت بسیار بالا دارند، به کار می‌روند.

۵. مقاومت در برابر خوردگی

• GFRP:
  میلگردهای GFRP به دلیل عدم وجود فلز در ترکیب خود، مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی دارند. این ویژگی موجب می‌شود که GFRP برای استفاده در محیط‌های مرطوب یا خورنده، مانند سواحل یا محیط‌های صنعتی، مناسب باشد.

• CFRP:
  مشابه GFRP، میلگردهای CFRP نیز مقاومت عالی در برابر خوردگی دارند. اما در عین حال، به دلیل مقاومت کششی و سختی بالاتر، می‌توانند در محیط‌هایی که بارهای سنگین‌تری دارند و نیاز به مقاومت بیشتر در برابر فشار وجود دارد، مورد استفاده قرار گیرند.

۶. کاربردها

• GFRP:
  میلگردهای GFRP به طور گسترده در پروژه‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و سبک بودن دارند، استفاده می‌شوند. مانند:

  • پل‌ها و سازه‌های ساحلی

  • پارکینگ‌ها

  • ساختمان‌های صنعتی

  • زیرساخت‌های تصفیه آب

  • تونل‌ها

• CFRP:
  میلگردهای CFRP به دلیل مقاومت کششی بالا و سختی بیشتر برای کاربردهایی که نیاز به استحکام و مقاومت بالاتری دارند، مناسب‌تر هستند. به عنوان مثال:

  • سازه‌های با بارهای زیاد

  • سازه‌های با مقاومت فشاری بالا (مانند پل‌ها و ساختمان‌های بزرگ)

  • کاربردهای هوافضا و صنایع خودروسازی

۷. مقاومت در برابر حرارت و شرایط محیطی

• GFRP:
  میلگردهای GFRP معمولاً در دماهای پایین‌تر و شرایط محیطی سخت‌تر (رطوبت زیاد) بهتر عمل می‌کنند. مقاومت آن‌ها در برابر تغییرات دما و نور UV بالا است.

• CFRP:
  میلگردهای CFRP نیز در برابر شرایط محیطی مقاوم هستند، اما در مقایسه با GFRP ممکن است کمی حساس‌تر به حرارت بالا یا تابش UV باشند.

۸. انعطاف‌پذیری و قابلیت طراحی

• GFRP:
  میلگردهای GFRP به دلیل مدول الاستیسیته پایین‌تر، انعطاف‌پذیری بیشتری دارند و در مواردی که نیاز به خم‌کاری یا انعطاف‌پذیری در طراحی وجود داشته باشد، مناسب‌تر هستند.

• CFRP:
  میلگردهای CFRP انعطاف‌پذیری کمتری دارند و بیشتر در کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالای کششی و مدول الاستیسیته بالا دارند، استفاده می‌شوند.

فرایند ساخت میلگرد کامپوزیتی (GFRP) یا میلگرد تقویت‌شده با الیاف شیشه، در مقایسه با میلگرد فولادی یک روند متفاوت و پیچیده‌تری دارد.

در این فرایند، به جای استفاده از فلز، مواد کامپوزیتی مانند الیاف شیشه یا کربن به عنوان تقویت‌کننده به کار می‌روند.

این نوع میلگردها بیشتر در محیط‌هایی که خطر خوردگی بالا است، مانند سواحل، مناطق با رطوبت بالا یا صنایع شیمیایی، استفاده می‌شوند.

در ادامه، مراحل ساخت میلگرد کامپوزیتی GFRP را شرح می‌دهم:

۱. انتخاب مواد اولیه میلگرد کامپوزیتی

• الیاف شیشه: الیاف شیشه از پرکاربردترین مواد برای تقویت میلگردهای کامپوزیتی هستند. این الیاف در قالب نخ‌های فشرده و مقاوم به کشش در دسترس هستند.

• رزین‌های اپوکسی یا پلی‌استر: برای پیوستگی و سخت شدن الیاف شیشه، از رزین‌های خاص استفاده می‌شود. رزین به‌عنوان چسب برای نگه‌داشتن الیاف در کنار یکدیگر عمل می‌کند.

• مواد افزودنی: مواد ضدUV، تثبیت‌کننده‌ها و سخت‌کننده‌ها به رزین افزوده می‌شوند تا مقاومت و عمر میلگرد بهبود یابد.

۲. آماده‌سازی الیاف شیشه میلگرد کامپوزیتی

• تولید الیاف شیشه: الیاف شیشه از گداختن شیشه در دمای بالا و سپس کشیدن آن به صورت رشته‌های نازک تولید می‌شود. این رشته‌ها به صورت منسجم و مقاوم در دسترس قرار می‌گیرند.

• تاکید بر خاصیت مقاومت به کشش: الیاف شیشه باید طوری انتخاب شوند که در برابر کشش، فشار و ضربه مقاوم باشند.

۳. آماده‌سازی رزین در تولید میلگرد کامپوزیتی

• رزین‌ها به‌طور معمول به صورت مایع هستند و باید قبل از استفاده با ماده‌ای سخت‌کننده ترکیب شوند.

• رزین‌های اپوکسی معمولاً انتخاب اصلی هستند زیرا از مقاومت بالایی برخوردارند و در شرایط سخت محیطی عملکرد خوبی دارند.

۴. فرآیند قالب‌گیری (Pultrusion) در تولید میلگرد کامپوزیتی

• Pultrusion (کشش پیوسته): یکی از تکنیک‌های اصلی تولید میلگردهای GFRP است. در این روش، الیاف شیشه از یک محفظه رزینی عبور داده شده و سپس در قالب کشیده می‌شوند. در طی این فرایند، الیاف و رزین به صورت یکپارچه ترکیب شده و تحت فشار قرار می‌گیرند.

• فراوری تحت حرارت: پس از قالب‌گیری، میلگردهای کامپوزیتی تحت دمای خاص قرار می‌گیرند تا فرآیند سخت شدن رزین تکمیل شود و میلگرد به مقاومت نهایی خود برسد.

۵. فرآیند پوشش‌دهی میلگردهای استاندارد کامپوزیتی

• در برخی موارد، سطح میلگرد GFRP با مواد خاصی پوشش داده می‌شود تا مقاومت در برابر شرایط محیطی افزایش یابد.

• این پوشش‌ها معمولاً شامل لایه‌های ضدUV یا پوشش‌های ضد رطوبت هستند تا طول عمر میلگرد در شرایط سخت افزایش یابد.

۶. برش و شکل‌دهی در تولید میلگرد کامپوزیتی

• میلگردهای تولید شده به طول‌های مختلف برش داده می‌شوند تا آماده استفاده در پروژه‌های ساختمانی شوند.

• در این مرحله، میلگردها ممکن است نیاز به آزمون‌های کیفیت داشته باشند تا از تطابق آن‌ها با استانداردهای مورد نظر اطمینان حاصل شود.

۷. کنترل کیفیت میلگردهای کامپوزیتی پلیمری

• هر دسته از میلگردهای GFRP باید تحت آزمایش‌های کیفیت مانند تست کشش، آزمون مقاومت به خوردگی، آزمون تحمل بار و بررسی‌های بصری قرار بگیرد.

• نتایج تست‌ها برای اطمینان از تطابق با مشخصات استاندارد مانند ASTM D7957-19 و ACI 440.1R انجام می‌شود.

۸. بسته‌بندی و حمل میلگردهای کامپوزیتی

• پس از تولید، میلگردهای کامپوزیتی به صورت بسته‌بندی‌شده برای حمل به محل‌های پروژه آماده می‌شوند.

• بسته‌بندی به گونه‌ای است که از آسیب‌دیدن میلگردها در حین حمل و نقل جلوگیری می‌کند.

مزایای استفاده از میلگرد کامپوزیتی GFRP:

1. مقاومت در برابر خوردگی: میلگردهای GFRP در محیط‌های خورنده یا مرطوب هیچ‌گونه خوردگی نخواهند داشت.

2. سبک بودن: میلگردهای کامپوزیتی بسیار سبک‌تر از فولاد هستند که موجب کاهش وزن سازه و هزینه‌های حمل و نصب می‌شود.

3. طول عمر بالا: به دلیل عدم خوردگی، عمر مفید این میلگردها بسیار بیشتر از میلگردهای فولادی است.

4. مقاومت بالا در برابر کشش: میلگردهای GFRP دارای مقاومت کششی بالاتری در مقایسه با میلگرد فولادی هستند.

معایب میلگردهای کامپوزیتی gfrp

1. هزینه بالا: هزینه اولیه میلگردهای GFRP معمولاً بیشتر از میلگرد فولادی است.

2. عدم قابلیت جوشکاری: برخلاف میلگرد فولادی، میلگردهای GFRP را نمی‌توان جوش داد و باید از روش‌های دیگر برای اتصال استفاده کرد.

مقایسه قیمت شبکه مش کامپوزیتی (GFRP) و شبکه مش فولادی به عوامل زیر بستگی داره، که در ادامه آنالیز خلاصه شده از آن آمده است.

۱. مشخصات متداول شبکه مش

مشخصات مش فولادی (ساده یا آجدار) مش کامپوزیتی (GFRP)

قطر مفتول رایج 6 تا 8 میلی‌متر 6 تا 8 میلی‌متر

ابعاد چشمه 15×15 یا 20×20 سانتی‌متر مشابه

ابعاد پانل 2×6 یا 2×3 متر مشابه

وزن هر مترمربع (۸mm)~4.7 کیلوگرم ~1.2 کیلوگرم

۲. قیمت میانگین بازار (سال ۱۴۰۳)

مورد قیمت (ریال/کیلوگرم) وزن متوسط m² قیمت نهایی هر m² (ریال)

مش فولادی Ø8-280,000 4.7 kg~ 1,316,000 نمره

مش کامپوزیتی Ø8- 450,000 1.2 kg~ 540,000نمره

۳. نکات کلیدی مقایسه

ویژگی فولادی GFRP

مش فولادی وزن سنگین اما کامپوزیت سبک است(~75٪ سبکتر)

میلگرد کامپوزیتی مقاومت در برابر خوردگی نیاز به پوشش و نگهداری غیرخورنده، ضدزنگ

حمل‌ونقل و نصب سخت‌تر میلگرد فولادی حمل و نقل و نصب بسیار راحت‌تر میلگرد کامپوزیتی

چسبندگی به بتن خوب (با آج) نیاز به آج مناسب یا پوشش رزینی

قیمت هر مترمربع فولادی گران‌تر مجموع مش کامپوزیتی آجدار معادل فولاد ارزان‌تر (وزن کمتر) است.

۴. نتیجه‌گیری اقتصادی

• اگرچه مش کامپوزیتی در هر کیلوگرم گران‌تر است، اما به دلیل وزن بسیار کمتر، هزینه نهایی هر مترمربع معمولاً پایین‌تر است.

• در پروژه‌هایی با شرایط خورنده یا سختی حمل، مش GFRP صرفه‌جویی قابل توجهی دارد.

• در پروژه‌های موقت یا غیرحساس (مثلاً کف‌سازی پارکینگ‌ها)، فولاد ممکن است اقتصادی‌تر باشد.

جهت پاسخگویی تلفنی بر روی لینک شماره تلفن همراه زیر کلیک کنید. 989904509825

جهت پاسخگویی واتس آپ هر روز ساعت 8 صبح تا 10 شب کلیک کنید.

جهت پاسخگویی اینستاگرام هر روز ساعت 8 صبح تا 10 شب کلیک کنید. ما را به دوستانتان معرفی کنید.

برای مقایسه هزینه طراحی دال تخت (Flat Slab) با دو نوع میلگرد (فولادی و GFRP)، باید هم مصالح مصرفی و هم مقدار موردنیاز و قیمت بازار رو در نظر بگیریم. در ادامه یه مقایسه تقریبی و اجرایی ارائه می‌دم:

1. فرضیات پایه طراحی (برای دال تخت معمولی)

• ابعاد دال: 6 × 6 متر (36 مترمربع)

• ضخامت: 20 سانتی‌متر

• بار مرده و زنده مطابق آیین‌نامه ایران

• مقاومت بتن: C30

• پوشش میلگرد: 25 تا 30 میلی‌متر

2. مقدار میلگرد مورد نیاز

الف) میلگرد فولادی:

• مقدار آرماتور طولی و تقویتی: حدود 100 تا 120 کیلوگرم در مترمربع

• برای کل دال: 3600 تا 4300 کیلوگرم

ب) میلگرد GFRP:

• به‌دلیل مدول کشسانی کمتر، مقدار افزایش می‌یابد (تقریباً 1.2 برابر)

• مقدار مصرف: حدود 120 تا 140 کیلوگرم در مترمربع

• برای کل دال: 4300 تا 5000 کیلوگرم

3. قیمت بازار (تقریبی – سال 1403)

نوع میلگردقیمت به ازای هر کیلوگرمهزینه برای دال 36 مترمربعی

فولادی (AIII)~45,000 تومان~160 تا 190 میلیون تومان

GFRP Ø12 (چینی/ایرانی)~80,000 تا 100,000 تومان~350 تا 500 میلیون تومان

4. نکات اجرایی و اقتصادی

• GFRP نیاز به پوشش بیشتر بتن ندارد چون خوردگی ندارد

• وزن کمتر = حمل آسان‌تر

• نصب سریع‌تر چون قابل جوش نیست و برش‌کاری ساده‌تری دارد

• در شرایط خورنده یا محیط‌های مرطوب (پارکینگ، سواحل، تصفیه‌خانه‌ها) GFRP توجیه اقتصادی بیشتری دارد

طراحی نیوجرسی (Jersey Barrier) بتنی جاده‌ای با میلگرد کامپوزیتی (مانند GFRP) نسبت به میلگرد فولادی دارای تفاوت‌هایی است که در ادامه به آن‌ها پرداخته می‌شود:

1. ویژگی‌های میلگرد کامپوزیتی

• غیرخورنده: بسیار مناسب برای محیط‌های مرطوب و مناطق با نمک‌پاشی زمستانی.

• وزن سبک‌تر: حدود ۴ تا ۵ برابر سبک‌تر از میلگرد فولادی.

• مدول کشسانی پایین‌تر: حدود یک چهارم فولاد، که در طراحی باید لحاظ شود.

• مقاومت کششی بالاتر: معمولاً بیشتر از فولاد.

2. نکات طراحی نیوجرسی با میلگرد کامپوزیتی

الف) تحلیل سازه‌ای

• در طراحی به روش Ultimate Limit State (ULS)، باید مقاومت نهایی میلگردهای GFRP و ظرفیت خمشی و برشی مقطع بررسی شود.

• نسبت تنش-کرنش GFRP خطی تا شکست است، بنابراین هیچ نشانه تسلیم (yield) مانند فولاد ندارد. طراحی باید ایمن‌تر انجام شود.

ب) فاصله‌گذاری میلگرد

• به دلیل مدول پایین‌تر GFRP، ممکن است نیاز به افزایش تعداد میلگرد یا کاهش فاصله میلگردها باشد تا تغییرشکل‌ها کنترل شود.

ج) پوشش بتنی (Concrete Cover)

• معمولاً نیازی به پوشش زیاد مانند فولاد نیست (چون خوردگی ندارد)، ولی برای چسبندگی و مقاومت مکانیکی، حداقل 25 تا 40 میلی‌متر توصیه می‌شود.

د) اتصالات

• از وصله مکانیکی یا اپوکسی استفاده می‌شود چون جوشکاری ممکن نیست.

3. مزایا در نیوجرسی جاده‌ای

• طول عمر بالا، خصوصاً در مناطق با رطوبت زیاد یا نمک.

• کاهش وزن نیوجرسی (مفید برای حمل و نصب).

• کاهش هزینه‌های نگهداری در طول زمان.

4. آیین‌نامه‌ها و منابع پیشنهادی

• ACI 440.1R-15: راهنمای طراحی سازه‌های بتنی مسلح با FRP.

• CSA S806 (کانادا): استاندارد طراحی برای اعضای بتنی تقویت‌شده با FRP.

• آیین‌نامه‌های محلی و دفترچه‌های طراحی وزارت راه

عالی، برای طراحی اجرایی نیوجرسی بتنی با میلگرد کامپوزیتی (مثلاً GFRP)، نیاز داریم جزئیات زیر رو مرحله‌به‌مرحله بررسی کنیم:

۱. مشخصات هندسی نیوجرسی

برای نمونه، ابعاد رایج:

• ارتفاع: 81 سانتی‌متر

• عرض پایه: 61 سانتی‌متر

• عرض بالایی: 15 سانتی‌متر

• طول: 3 متر (قطعه پیش‌ساخته)

۲. میلگرد کامپوزیتی (GFRP)

فرضیات:

• نوع: GFRP

• قطر میلگرد طولی: 12 میلی‌متر

• مقاومت کششی نهایی: 1000 MPa

• مدول کشسانی: 50 GPa

• ضریب ایمنی: 2

۳. آرماتورگذاری پیشنهادی

الف) میلگردهای طولی (کششی – در پایین نیوجرسی):

• تعداد: 4 میلگرد GFRP Ø12

• محل قرارگیری: در فاصله 5 تا 7 سانتی‌متر از کف (با کاور 3.5 سانتی‌متر)

• فاصله‌ها: دو ردیف موازی با فاصله عرضی 15 تا 20 سانتی‌متر

ب) میلگردهای افقی عرضی (خاموت یا تنگ برای کنترل ترک):

• نوع: GFRP Ø8 یا Ø10

• فاصله: هر 20 سانتی‌متر

• شکل: بسته یا نیم‌دایره‌ای، اطراف میلگردهای طولی

ج) میلگردهای عمودی (اتصال دیواره‌ها به کف):

• نوع: GFRP Ø10

• فاصله: هر 30 سانتی‌متر

۴. جزئیات اجرایی بتن

• نوع بتن: C30 یا بالاتر (برای مقاومت در برابر ضربه)

• اسلامپ: حدود 10±5 سانتی‌متر برای تراکم‌پذیری خوب

• مواد افزودنی: روان‌کننده + ضدیخ در شرایط سرد

• ویبره: با دستگاه ویبراتور مناسب برای جلوگیری از حفره

۵. قالب‌بندی

• قالب فلزی با اتصالات دقیق برای جلوگیری از نشتی

• خروجی برای لیفت یا جابه‌جایی توسط لیفتراک یا جرثقیل

۶. حمل و نصب

• استفاده از قلاب پیش‌ساخته در قطعه

• حمل با تریلی، نصب با جرثقیل

۷. نکات ویژه برای GFRP

• برش میلگرد فقط با سنگ‌فرز یا اره مخصوص

• خم‌کاری در محل مجاز نیست (خم را باید در کارخانه تولید کرد)

• استفاده از کاورهای پلاستیکی یا فیبری برای جلوگیری از آسیب میلگرد هنگام بتن‌ریزی

ظرفیت باربری بسیار بالا و عملکرد لرزه ای برای جلوگیری از خرابی در سازه از مزایای سازه ای میلگردهای کامپوزیتی آجدار بخصوص در نمره بالای ۱۴ است.

ظرفیت باربری بهتر:

میله های GFRP ظرفیت باربری بهتری را برای سازه ها ارائه می دهند.

استحکام کششی بالای آنها به آنها اجازه می دهد تا در برابر نیروهای قابل توجهی بدون تغییر شکل یا شکستن مقاومت کنند.

این کیفیت به ویژه در کاربردهایی که بارهای زیادی مورد انتظار است، مانند ساختمان‌های بلند و پروژه‌های زیرساختی سنگین اهمیت دارد.

عملکرد لرزه ای بالا:

میله های GFRP می توانند عملکرد لرزه ای سازه را بهبود بخشند.

انعطاف پذیری و شکل پذیری آن ها به آن ها اجازه می دهد تا انرژی لرزه ای را به طور موثرتری نسبت به میلگردهای فولادی سنتی جذب و هدر دهند. این ویژگی احتمال خرابی سازه را در هنگام زلزله کاهش می دهد.

در حالی که هزینه اولیه میلگردهای GFRP ممکن است بیشتر از میلگردهای فولادی سنتی باشد، صرفه جویی در هزینه طولانی مدت قابل توجه است.

دوام و نیازهای نگهداری پایین میلگردهای GFRP به این معنی است که آنها نیازی به تعویض یا تعمیر مکرر مانند میلگردهای فولادی ندارند.

کاهش زمان ساخت:

سهولت حمل و نصب میلگردهای GFRP نیز با کاهش زمان ساخت به صرفه جویی در هزینه ها کمک می کند. پروژه ها را می توان با سرعت بیشتری تکمیل کرد، که نه تنها هزینه های نیروی کار را کاهش می دهد، بلکه امکان گردش سریع پروژه را نیز فراهم می کند.

این کارایی به ویژه در پروژه های ساختمانی در مقیاس بزرگ که محدودیت های زمان و بودجه از عوامل حیاتی هستند، سودمند است.

هزینه حمل و نقل کمتر:

میلگردهای GFRP به دلیل ماهیت سبکی که دارند هزینه حمل و نقل کمتری نسبت به میلگردهای فولادی دارند. میله‌های GFRP بیشتری را می‌توان در یک محموله حمل کرد، که تعداد سفرهای مورد نیاز را کاهش می‌دهد و در نتیجه هزینه‌های حمل و نقل را کاهش می‌دهد.

این مزیت به‌ویژه برای پروژه‌هایی در مکان‌های دوردست که لجستیک حمل‌ونقل می‌تواند چالش‌برانگیز و پرهزینه باشد، قابل توجه است.

مواد GFRP (پلاستیک تقویت‌شده با الیاف شیشه)، اگرچه دهه‌هاست در مهندسی عمران و صنایع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما در تونل‌سازی کمتر کاربرد داشته است.

با این حال، این ماده مزایای قابل توجهی دارد. از نظر عملکرد سازه‌ای، GFRP برای اجزای خطی تقویتی مانند میلگردهای بتنی یا بولت‌های سنگی بسیار مناسب است.

در ادامه این مقاله، به بررسی ویژگی‌های این ماده و مزایای آن پرداخته می‌شود و مسائل طراحی از جمله برش (shear) نیز مورد بحث قرار می‌گیرند. عملکرد بولت‌های GFRP در پروژه‌های متعددی در سراسر جهان به اثبات رسیده است.

GFRP که گاهی به نام فایبرگلاس نیز شناخته می‌شود، از الیاف شیشه‌ای (به صورت رشته‌های بلند، حصیر یا الیاف خردشده) تشکیل شده که در رزین قرار می‌گیرند.

این ماده اولین بار در سال ۱۹۳۶ در آمریکا تولید شد و اولین کاربرد سازه‌ای آن بدنه قایقی در سال ۱۹۳۷ بود. در دهه ۱۹۵۰، GFRP محبوبیت یافت و در کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا، وزن کم و انعطاف‌پذیری دارند، استفاده شد.

نمونه‌های رایج استفاده از GFRP عبارتند از:

• مخازن ذخیره‌سازی

• قایق‌ها

• پنل‌های نمای ساختمانی

• لوله‌ها

همچنین، GFRP در کاربردهای با عملکرد بالا مانند:

• تیغه‌های توربین بادی

• بدنه هواپیماها

• میلگردهای پرش با نیزه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع مختلفی از GFRP وجود دارد و بسته به ترکیبات و روش ساخت آن، می‌تواند استحکامی بالاتر از فولاد داشته و در عین حال ارزان‌تر و منعطف‌تر از فیبر کربن باشد.

تونل Vereina یک تونل راه‌آهن با خط باریک در شرق سوئیس است که بیشتر آن یک‌خطه است، اما در سه منطقه دارای خطوط دوگانه برای عبور قطارها می‌باشد.

این تونل با طول ۱۹.۱ کیلومتر، طولانی‌ترین تونل راه‌آهن باریک‌پهنای سوئیس است و بخش حیاتی شبکه ریلی ایالت Graubünden محسوب می‌شود.

با وجود پوشش سنگی تا ۱۵۰۰ متر و زمین‌شناسی بسیار ناهمگن، حفر تونل با چالش‌های زیادی مانند انفجارهای سنگی (rock burst)، ورود شدید آب و فشار جانبی بالا (squeezing) همراه بود.

ساخت تونل در سال ۱۹۹۱ آغاز و در نوامبر ۱۹۹۹ به بهره‌برداری رسید. این تونل به خاطر استفاده گسترده از بتن پاششی دائمی به عنوان پوشش تک‌پوسته شناخته می‌شود. اما نکته‌ای که کمتر شناخته شده، استفاده از بولت‌های GFRP به عنوان نگهدارنده دائمی سنگ است.

• بولت‌های GFRP با رزین وینیل‌استر از شرکت Minova (FIREP) به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و دوام بالا انتخاب شدند.

• کارتریج‌های رزینی سریع‌گیر (Lokset) در انتهای سوراخ و رزین کندگیر در قسمت عقب‌تر برای تثبیت بولت‌ها استفاده شد.

• پس از ۱۰ دقیقه، رزین سریع سخت شده و بولت به صورت دستی پیش‌تنیده شد تا نگهداری در جبهه تونل مؤثرتر باشد.

• برای پایداری بلندمدت، از بتن پاششی اضافی و بولت‌های توخالی GFRP نیز استفاده شد.

در مجموع، تقریباً ۱۰۰,۰۰۰ عدد بولت GFRP در این پروژه نصب شد. در طول ۲۰ سال گذشته، این نگهدارنده‌ها به طور منظم بازرسی شده‌اند و عملکرد بسیار خوبی از خود نشان داده‌اند.

ستون‌های بتن‌آرمه تحت بارگذاری محوری متمرکز قرار گرفتند و مدهای شکست شامل خردشدگی بتن یا گسیختگی فشاری یا کششی میلگردهای FRP گزارش شدند.

همچنین، شکست نرم ستون‌ها عمدتاً تحت تأثیر مقاومت فشاری میلگردهای FRP بود.

مطالعه‌ای مقایسه‌ای توسط Alsayed و همکاران [4] بین ستون‌های بتن‌آرمه با میلگرد فولادی و GFRP انجام شد. در آن، ۱۵ ستون با ترکیب‌های مختلفی از میلگردهای فولادی و GFRP آزمایش شدند.

نتایج نشان دادند که مقاومت ستون‌های تقویت‌شده با GFRP حدود ۱۰ درصد کمتر از موارد با میلگرد فولادی بود.

Leung و Burgoyne [5] استوانه‌های کوتاه بتنی محصورشده با خاموت‌های مارپیچی آرامید با فواصل مختلف (۱۰، ۲۰، ۳۵ و ۵۰ میلی‌متر) را آزمایش کردند.

نتایج نشان دادند که با افزایش گام مارپیچ، ظرفیت باربری پیک کاهش می‌یابد.

Sharbatdar [6] آزمایش‌هایی روی ۱۱ استوانه بتنی تقویت‌شده با میلگرد CFRP تحت بارگذاری خارج از مرکز انجام داد. مقاومت هسته بتن با فاصله خاموت کمتر، کمی بیشتر بود.

Sharma و همکاران [7] در سال ۲۰۰۵ رابطه بین ظرفیت بار محوری ستون‌های مربعی بتنی و نسبت آرماتور GFRP را بررسی کردند. نتایج نشان دادند که شکل‌پذیری با افزایش نسبت آرماتور بیشتر می‌شود.

Choo و همکاران [8] منحنی‌های اندرکنش بار محوری و لنگر خمشی را برای ستون‌های بتنی با میلگرد FRP ترسیم کردند.

در این مدل‌ها، مشارکت FRP در منطقه فشاری نادیده گرفته شد و پیشنهاد شد که حداقل نسبت آرماتور ۰/۶٪ برای جلوگیری از شکست ترد در نظر گرفته شود.

Francis و Teng [9] عملکرد ستون‌های بتنی تقویت‌شده با میلگردهای GFRP و مارپیچ‌های CFRP را بررسی کردند.

نتایج نشان دادند که افزایش مدول الاستیسیته GFRP تأثیر جزئی در ظرفیت باربری داشت.

همچنین، کاهش گام مارپیچ باعث افزایش اندک در محصورسازی هسته، مقاومت و سختی ستون شد.

در [10]، ستون‌های مربعی تقویت‌شده با میلگرد GFRP تحت بارگذاری فشاری محوری بررسی شدند.

شکل‌پذیری با افزایش نسبت آرماتور اصلی افزایش یافت، به‌ویژه در نسبت‌های کم، اما در نسبت‌های بالا تأثیر آن کم بود.

Tobbi و همکاران [11] رفتار فشاری ستون‌های مربعی تقویت‌شده با میلگرد و خاموت FRP را بررسی کردند.

طبق نتایج، ظرفیت اسمی ستون را می‌توان با در نظر گرفتن ۶۵٪ کاهش در مقاومت کششی میلگرد FRP تخمین زد.

در یک مطالعه اخیر [12]، دوازده ستون دایره‌ای بتن‌آرمه با میلگردها و مارپیچ‌های GFRP تحت بارگذاری محوری آزمایش شدند. نتایج نشان دادند که رفتار ستون‌های بتن‌آرمه تقویت‌شده با GFRP مشابه ستون‌های تقویت‌شده با فولاد بود.

مشارکت میلگردهای GFRP در مقاومت فشاری محوری حدود ۵ تا ۱۰ درصد ظرفیت نهایی بود و برای طراحی ستون‌ها، می‌توان مشارکت FRP در ظرفیت فشاری را نادیده گرفت.

در این مطالعه، از میلگردهای پلیمری تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) برای تقویت ستون‌های بتنی استفاده شد و رفتار سازه‌ای آن‌ها تحت بار فشاری به‌صورت تجربی بررسی گردید. نمونه‌ها با مقادیر متفاوتی از میلگردهای طولی، پوشش بتنی، و آرماتور عرضی ساخته شدند.

پیش‌بینی مقاومت فشاری و رفتار پس‌الاستیک اعضای بتنی تقویت‌شده با GFRP

مقاومت فشاری پیش‌بینی‌شده با استفاده از مدل‌های تنش و کرنش (معادلات ۱ تا ۴) به‌ترتیب برابر با ۲۹۱، ۲۹۱، ۲۷۲ و ۳۵۱ کیلو نیوتن بود.

این مقادیر از میانگین نتایج آزمایشگاهی (۲۶۷ کیلو نیوتن) بیشتر هستند. اختلاف درصدی بین نتایج مدل‌های پیش‌بینی‌شده و نتایج آزمایشگاهی بین ۹ تا ۳۱ درصد متغیر بود.
دقیق‌ترین مدل‌ها برای پیش‌بینی مقاومت نهایی، مدل‌های Lam و Teng [15] و Park et al. [13] بودند که فقط ۹ درصد اختلاف با نتایج واقعی داشتند. این یافته‌ها با نتایج مطالعات قبلی [14] نیز مطابقت دارند.

در رفتار پس‌الاستیک اعضای بتن‌آرمه سنتی، معمولاً فاکتور شکل‌پذیری (نسبت تغییر مکان در نقطه نهایی به نقطه جاری شدن فولاد) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اما رفتار میلگردهای FRP، به‌ویژه تحت فشار، با میلگردهای فولادی متفاوت است؛ بنابراین، رفتار پس‌الاستیک در این حالت بهتر است با ظرفیت جذب انرژی سنجیده شود تا فاکتور شکل‌پذیری.

در این مطالعه، ضریب تغییرشکل‌پذیری به‌صورت نسبت انرژی جذب‌شده در نقطه نهایی (زیر منحنی بار-تغییرشکل) به انرژی جذب‌شده در نقطه تغییرشکل محدود در بخش صعودی تعریف شد. نقطه نهایی، نقطه‌ای در بخش نزولی نمودار است که ۸۵ درصد ظرفیت باربری حداکثر را دارد.

بر اساس نتایج به‌دست‌آمده:

• میزان آرماتور طولی و عرضی GFRP تأثیر اندکی بر مقاومت ستون‌ها داشت.

• اگرچه انواع مختلف آرماتور عرضی تأثیر زیادی بر مقاومت نداشتند، آرماتور مارپیچ مؤثرترین نوع از نظر فشار محصورکننده و تغییرشکل غیرخطی بود.

• تأثیر آرماتور عرضی بر قابلیت تغییرشکل بیشتر از تأثیر آن بر مقاومت ستون بود.

• افزایش نسبت آرماتور GFRP منجر به افزایش مقاومت فشاری محصورشده شد.

• پوشش بتن بیشتر بر اثرات اولیه محصورسازی تأثیر داشت، نه بر ظرفیت باربری نهایی یا تغییرشکل در مراحل پایانی.

در اینجا خلاصه‌ای از مزایای مهم میلگرد کامپوزیتی gfrp آورده شده است:

۱. چسبندگی به بتن:
میلگرد GFRP در مقایسه با میلگرد فولادی – هر دو نوع میلگرد دارای چسبندگی تقریباً یکسانی به بتن هستند.

۲. نوع بتن مورد استفاده برای GFRP:
هیچ الزامی برای استفاده از مخلوط بتن خاص وجود ندارد. میلگرد GFRP را می‌توان با بتن معمولی از جمله سیمان پرتلند و انواع آن مانند ضد سولفات، هیدروفوبیک و ... به کار برد.

۳. مقاومت در برابر دما:
میلگرد GFRP در بازه دمایی منفی ۷۰ تا مثبت ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد عملکرد خود را حفظ می‌کند و تغییری در مقاومت آن ایجاد نمی‌شود.

۴. عملکرد در برابر زلزله:
میلگردهای GFRP به دلیل مقاومت خستگی بالاتر، در برابر بارهای چرخه‌ای و شدید عملکرد بهتری نسبت به میلگرد فولادی دارند، بنابراین در زلزله مقاوم‌ترند.

۵. معایب در مقایسه با فولاد:

• مدول الاستیسیته پایین‌تر (حدود یک‌چهارم فولاد)

• قابلیت خم شدن در محل ندارد

• قابلیت جوشکاری با برق ندارد

۶. امکان خم‌کاری در محل:
به دلیل الاستیسیته پایین، در محل قابل خم کردن نیست. اما می‌توان عناصر خمیده را از قبل به صورت پیش‌ساخته آماده کرد.

۷. رفتار در برابر آتش:
میلگرد GFRP ضد حریق است و مستقیماً نمی‌سوزد. تحقیقات نشان می‌دهند که سازه‌های دارای این میلگردها در برابر آتش پایدارند.

فروش میلگردهای gfrp با کاربرد در زیرساخت و پروژه های عمرانی پل‌ها (Bridges) و حمل‌ونقل عمومی و فرودگاه‌ها (Mass Transit & Airports) و حمل‌ونقل عمومی و فرودگاه‌ها (Mass Transit & Airports) و تأمین و منابع آب (Water Supply & Resources) و مدیریت پسماند (Waste Management) و تولید و انتقال نیرو (Power Generation & Transmission) و بزرگراه‌ها، جاده‌ها و خیابان‌ها و پل‌ها و حمل‌ونقل عمومی و فرودگاه‌ها و کلاریفایرها در انواع سایزهای 7 تا 20 معادل سایز میلگردهای 10 تا 32 فولادی.

پل‌ها (Bridges)

ساخت، تعمیر و نگهداری پل‌ها برای اتصال مناطق مختلف و حفظ ایمنی ترافیک حیاتی است.

حمل‌ونقل عمومی و فرودگاه‌ها (Mass Transit & Airports)

شامل بهبود سیستم‌های حمل‌ونقل عمومی و گسترش فرودگاه‌ها برای پاسخ به تقاضای رو به رشد مسافران.

تأمین و منابع آب (Water Supply & Resources)

به‌روزرسانی و مدیریت سیستم‌های توزیع آب، همچنین ایجاد راهکارهایی برای مقاومت در برابر خشکسالی.

مدیریت پسماند (Waste Management)

دفع بهداشتی زباله‌ها و فاضلاب برای حفظ سلامت عمومی و محیط‌زیست.

تولید و انتقال نیرو (Power Generation & Transmission)

احداث نیروگاه‌ها و سیستم‌های انتقال برق برای تأمین انرژی مطمئن و پایدار.

مخابرات (Telecommunications)

گسترش زیرساخت‌های ارتباطی برای اتصال بیشتر و سریع‌تر در عصر دیجیتال.

پسماند خطرناک و دفع آن (Hazardous Waste & Removal)

مدیریت مواد خطرناک مانند زباله‌های هسته‌ای، با رعایت کامل اصول ایمنی.

زیرساخت‌های پنهان اما حیاتی (Hidden but Critical)

بسیاری از این زیرساخت‌ها در زیر زمین یا دور از چشم هستند، اما نقش اساسی در زندگی روزمره دارند و نشان می‌دهند که ساخت‌وساز تنها به ساختمان‌سازی ختم نمی‌شود.

1. بزرگراه‌ها، جاده‌ها و خیابان‌ها**

این احتمالاً یکی از رایج‌ترین پروژه‌های زیرساختی در صنعت ساخت و ساز است، زیرا بدون آن‌ها مردم قادر به سفر به هیچ‌جایی نخواهند بود. بیشتر اوقات، این زیرساخت‌ها نیاز به تعمیر دارند، اما بازسازی و resurfacing (روکش‌کاری) نیز به مرور زمان ضروری است. پروژه‌های گسترش نیز برای این نوع زیرساخت رایج است، به‌ویژه در مناطقی که به مرور زمان بیشتر شلوغ می‌شوند

۲. پل‌ها
در حال حاضر، بسیاری از پل‌های بزرگراهی به‌عنوان فرسوده طبقه‌بندی شده‌اند و نیاز به تعمیر دارند، هرچند هنوز برای عبور و مرور وسایل نقلیه ایمن تلقی می‌شوند. انجام این نوع کارهای زیرساختی زمان‌بر است، چرا که باید در حالی انجام شود که ترافیک در جریان است. علاوه بر این، چون بخش زیادی از کار بر روی آب انجام می‌شود، نیاز به برنامه‌ریزی دقیق دارد و نسبت به کار بر روی خشکی چالش‌برانگیزتر است

۳. حمل‌ونقل عمومی و فرودگاه‌ها
در حال حاضر، فرودگاه‌ها و سیستم‌های حمل‌ونقل عمومی به یکی از پرتقاضاترین زیرساخت‌های عمرانی تبدیل شده‌اند، چرا که بسیاری از آن‌ها به شدت نیازمند تعمیرات یا گسترش هستند. تمرکز اصلی در این پروژه‌ها بر روی نصب تأسیسات جدید یا بازپیکربندی تأسیسات موجود است، اگرچه برخی از فرودگاه‌ها نیز به دنبال گسترش باندهای فعلی خود برای پاسخگویی به نیازهای روزافزون مسافران هستند

۴. تأمین و منابع آب
آب یکی از عناصر ضروری برای زندگی است و بدون آن، ادامه‌ی حیات ممکن نیست. به همین دلیل، این نوع زیرساخت‌ها در صنعت ساخت‌وساز از اهمیت بالایی برخوردارند. بیشتر این پروژه‌ها شامل به‌روزرسانی سیستم‌های توزیع آب موجود هستند و در عین حال به دنبال راه‌هایی برای افزایش مقاومت در برابر خشکسالی نیز می‌باشند. بسیار مهم است که افرادی که در این حوزه فعالیت می‌کنند، از اهمیت کار خود آگاه باشند، به‌ویژه در زمینه جلوگیری از نشت آب و یافتن روش‌های مؤثر و کارآمد برای انتقال آن

۵. مدیریت پسماند
مدیریت پسماند یکی دیگر از پروژه‌های مهم زیرساختی در حوزه ساخت‌وساز است، چرا که از پخش شدن زباله‌های خطرناک در محیط جلوگیری می‌کند. این موضوع شامل مدیریت پسماندهای آبی نیز می‌شود، تا از آلودگی منابع آب تمیز مانند رودخانه‌ها، جویبارها، دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها جلوگیری شود. افرادی که در تأسیسات مربوط به انتقال این پسماندها فعالیت می‌کنند، باید اطمینان حاصل کنند که این مراکز به‌درستی ساخته شده و پس از آن نیز به‌درستی نگهداری می‌شوند. هر مرکز مدیریت پسماندی که از این دستورالعمل‌ها پیروی نکند، نمی‌تواند تضمین کند که زباله‌ها، مواد قابل بازیافت یا فاضلاب به شیوه‌ای امن و بهداشتی دفع یا ذخیره می‌شوند، و این ممکن است منجر به گسترش بیماری‌ها شود.

۶. تولید و انتقال نیرو (برق)
همه‌ی ما به برق وابسته‌ایم، اما بدون زیرساخت‌های مناسب برای تولید و انتقال انرژی، هیچ‌کس به برق دسترسی نخواهد داشت. افرادی که در صنعت ساخت‌وساز در این حوزه فعالیت می‌کنند، مسئول ساخت نیروگاه‌های تولید برق هستند و همچنین باید اطمینان حاصل کنند که این نیروگاه‌ها به‌درستی نگهداری می‌شوند تا بتوان برق را به‌صورت مؤثر ذخیره و منتقل کرد.

۷. مخابرات
در دوران کنونی که ارتباطات نقش کلیدی دارد، بسیار مهم است که زیرساخت‌های مخابراتی به‌موقع تکمیل شوند. این پروژه‌ها احتمالاً از سریع‌ترین پروژه‌های ساخت‌وساز هستند، چرا که هنوز در بسیاری از مناطق، دسترسی به سیستم‌های مخابراتی محدود است. حتی مناطقی که چندین سیستم مخابراتی دارند، اغلب به زیرساخت‌های بیشتری نیاز دارند، زیرا شبکه‌های فعلی با ازدحام بالا مواجه‌اند. افرادی که در این حوزه کار می‌کنند باید درک درستی از سرعت بالای تغییرات در این زمینه داشته باشند و بدانند که زیرساخت‌های مخابراتی باید به‌طور مداوم به‌روزرسانی شوند تا پاسخگوی نیاز روزافزون کاربران باشند

۸. پسماند خطرناک و دفع آن

پسماند خطرناک با دسته‌بندی پسماندهای معمولی متفاوت است، چرا که شامل مواد مضر و خطرناکی مانند پسماندهای هسته‌ای می‌شود. این نوع مواد بسیار خطرناک‌اند و باید با دقت فراوان جمع‌آوری، حمل و ذخیره‌سازی شوند. این نوع پروژه زیرساختی از جمله دشوارترین‌هاست، زیرا باید با دقت بالا انجام شود تا از بروز فاجعه در آینده جلوگیری گردد. هیچ جزئیاتی نباید نادیده گرفته شود و اقدامات ایمنی باید از آغاز پروژه تا سال‌ها بعد در زمان نگهداری و بهره‌برداری رعایت شود.

جمع‌بندی:

این هشت حوزه، زیرساخت‌هایی هستند که در پروژه‌های عمرانی دیده می‌شوند، اما بسیاری از مردم نمی‌دانند که همه‌ی آن‌ها زیر چتر صنعت ساخت‌وساز قرار می‌گیرند. مهم است که همه متوجه باشند ساخت‌وساز تنها به ساخت ساختمان‌ها محدود نمی‌شود؛ بلکه این زیرساخت‌ها فرصتی عالی هستند برای متخصصان این حوزه تا نشان دهند که دانش و مهارت آن‌ها چقدر گسترده و حیاتی است

کلاریفایرهای آجدار کامپوزیتی راه‌حل‌های سنگین برای تصفیه آب

کلاریفایرهای فایبرگلاس، مخازن ته‌نشینی با عملکرد بالا هستند که به طور مؤثر ذرات زباله جامد را از آب جدا می‌کنند. در فرآیند تصفیه، ناخالصی‌های متمرکز از آب جدا شده و لجن تشکیل‌شده از ته‌نشینی، از کف مخزن تخلیه می‌شود.

این مخازن با ظرفیت سنگین برای کاربردهای تصفیه آب ایده‌آل بوده و در شش اندازه استاندارد از ۳۰۰۰ لیتر تا ۳۰,۰۰۰ لیتر موجود هستند. همچنین مخازن سفارشی مطابق با نیازهای خاص مشتریان نیز طراحی و ساخته می‌شوند.

مجموعه‌ای از مخازن ذخیره آب و ملاس با کیفیت عالی را می توان با میلگرد کامپوزیتی تولید کرد. این مجموعه از مخزن ۲۲۰ لیتری کوچک آغاز شده و تا یک مخزن عظیم ۲۷۰,۰۰۰ لیتری ادامه می‌یابد که عمدتاً برای ذخیره‌سازی آب دریا به‌صورت عمده استفاده می‌شود. مجموعه استاندارد مخازن بسیار گسترده است، اما قطر و ارتفاع مخازن می‌تواند بر اساس نیازهای خاص شما تغییر کند.

سیستم تصفیه و فیلتراسیون کارآمد

سیستم تصفیه و فیلتراسیون کارآمد، بخش ضروری هر تأسیسات تصفیه آب است. کلاریفایر برای حذف مؤثر ذرات قابل ته‌نشینی در آب، فاضلاب و کاربردهای صنعتی طراحی شده است.

شرکت ما میلگرد کامپوزیتی استاندارد اف ار پی مخازن و کلاریفایرهای مستطیلی، حوضچه‌های آب، کاور یا پوشش برای آب، فاضلاب، معادن و سایر کاربردهای صنعتی را ارائه می‌دهد. سطح مقعر بخش‌ها، رسوبات را به سمت حوضچه لجن منتقل می‌کند. در طول حرکت بازگشتی، قسمت‌های تیغه‌ای بخش‌ها زیر لایه لجن می‌لغزند و حمل‌ونقل پیوسته و یک‌طرفه را فراهم می‌آورند. نصب و نگهداری آن آسان است.

مخازن مستطیلی فایبرگلاس، حوضچه‌های آب/کانال و کلاریفایر، کاور/دوم که سبک‌تر از مواد فولادی سنتی است، به شما کمک می‌کند تا مناسب‌ترین جزئیات اتصال و مونتاژ را علاوه بر محصولات، پیدا کنید.

مخازن جمع‌آوری آب و فاضلاب، پوشش‌های حوضچه‌ها، کانال‌های تخلیه کلاریفایر، کانال‌ها و سدها برای تأسیسات تصفیه آب و فاضلاب، تأسیسات معدنی و صنایع دیگر.

محصولات سفارشی ما در هر اندازه یا طراحی که متناسب با نیاز شما باشد، از جمله حوضچه‌های فایبرگلاس، حوضچه‌های شستشو، حوضچه‌های تصفیه، کلاریفایر، جمع‌آوری و تخلیه (کانال‌ها) از مواد پیشرفته FRP ساخته می‌شوند و از فرایند لایه‌گذاری استفاده می‌کنند.

فرایند تولید FRP و ماتریس مواد، محصولات نهایی با استحکام یکپارچه بالا و مقاومت عالی در برابر خمیدگی را فراهم می‌آورد که به‌طور خاص برای استفاده در:

تأسیسات تصفیه آب

تأسیسات تصفیه فاضلاب

طراحی شده است.

در نوامبر ۲۰۱۴، دانشگاه میامی برای دریافت مجوز ساخت یک پل عابر پیاده در مرکز محوطه کورال گیبلز خود اقدام کرد.

این پل به طول ۲۱۰ فوت (۶۴ متر) قرار بود بر روی دریاچه اوسئولا ساخته شود و مناطق پارکینگ و خوابگاه‌ها را به صحنه اجرای روباز در مرکز دانشجویی بازسازی‌شده دانشگاه متصل کند.

این پل که از نزدیکی کالج اقامتی ایتون تا صحنه کنار دریاچه امتداد دارد، بخشی از طرح تحرک‌پذیری دانشگاه برای تشویق به پیاده‌روی بیشتر است. این برنامه شامل ساخت دو پل خودرویی و یک پل عابر پیاده است.

بر اساس درخواست مجوز، کل هزینه ساخت که شامل عملیات مربوط به کانال‌ها نیز می‌شود، یک میلیون دلار برآورد شده بود. ساخت پل عابر پیاده در ماه مه ۲۰۱۵، پس از تأیید مجوز توسط کمیسیونرها آغاز شد.

پس از تهیه نخستین مجموعه نقشه‌های سازه‌ای، طراح تصمیم گرفت که آرماتور دال پل را از فولاد به میلگردهای GFRP تغییر دهد.

پل عابری دانشگاه میامی – جزئیات فنی

طول کل پل ۲۱۰ فوت (۶۴ متر) و عرض آن ۱۳٫۸ فوت (۴٫۲ متر) است. این پل شامل سه دهانه به طول ۶۵ فوت (۱۹٫۸ متر) و یک کنسول ۱۵ فوتی (۴٫۶ متر) است که سازه جدید را به سکو بتنی موجود متصل می‌کند. روسازه، یک سیستم ترکیبی از تیرهای فولادی و تیرهای بتنی مخروطی‌شکل است. دو تیر اصلی W36x52 (با عمق ۹۱۴٫۴ میلی‌متر و مقطع دو‌تی شکل) در امتداد دهانه‌ها اجرا شده‌اند که به تیرهای فرعی W36x135 (با همان عمق و مقطع) جوش داده شده‌اند.

زیرسازه از سه کلاهک میانی بتن‌آرمه (pile cap) تشکیل شده که ابعاد آن‌ها ۱۳٫۸ فوت (۵٫۷ متر) عرض، ۷٫۲ فوت (۲٫۲ متر) طول، و ۳ فوت (۰٫۹ متر) عمق است.

تکیه‌گاه انتهایی (abutment) دارای طول ۶٫۵ فوت (۲ متر)، عرض ۱۳٫۸ فوت (۴٫۲ متر)، و عمق ۵٫۷ فوت (۱٫۷ متر) است.

چهار شمع بتنی پیش‌تنیده مربعی با ابعاد ۱۴×۱۴ اینچ (۳۵۶×۳۵۶ میلی‌متر) درون کلاهک‌ها قرار داده شده‌اند و تکیه‌گاه نیز بر روی سه شمع بتنی مشابه قرار دارد.

ضخامت پوشش بتن در بالا ۲ اینچ (۵۱ میلی‌متر) و در پایین ۱٫۵ اینچ (۳۸ میلی‌متر) است. مقاومت فشاری بتن ۵۰۰۰ psi (معادل ۳۴٫۵ مگاپاسکال) می‌باشد.

دال عرشه پل دارای ضخامت ۶ تا ۶٫۷۵ اینچ (۱۵۲ تا ۱۷۱ میلی‌متر) است و در لایه‌های بالا و پایین، دارای آرماتورهای طولی (در امتداد مسیر حرکت) و عرضی (عمود بر مسیر) می‌باشد.

آرماتور طولی در لایه بالایی شامل میلگرد فولادی شماره ۵ (قطر ۱۶ میلی‌متر) با فاصله ۶ اینچ (۰٫۱۵ متر) و در لایه پایینی میلگرد فولادی شماره ۴ (قطر ۱۳ میلی‌متر) با همان فاصله است.

آرماتور عرضی بین دو تیر بتنی مخروطی‌شکل به طول ۵٫۵ فوت (۱٫۶۸ متر) قرار دارد و شامل میلگرد GFRP شماره ۴ (قطر ۱۳ میلی‌متر) در بالا با فاصله ۶ اینچ (۰٫۱۵ متر) و میلگرد GFRP شماره ۳ (قطر ۹ میلی‌متر) در پایین با فاصله ۱۲ اینچ (۰٫۳ متر) است.

با توجه به سختی زیاد قسمت لبه پل، بارگذاری طراحی بر اساس مدل استاتیکی تیر دوسر گیردار (fixed-fixed) محاسبه شده است. ممان نهایی در حالت حدی مقاومت (Strength I Limit State) برابر با ۰٫۷۸ کیپ-فوت (۱٫۰۷ کیلو نیوتن-متر) است که شامل بار مرده (وزن خود دال و نرده‌ها) و بار زنده عابر پیاده (۱۰۰ پوند بر فوت مربع یا ۴٫۸۴ کیلو نیوتن بر متر مربع) می‌باشد، در حالی که ممان سرویس برابر با ۰٫۴۳ کیپ-فوت (۸ کیلو نیوتن بر متر مربع) است.

هیچ عملکرد مرکبی (Composite Action) بین تیرهای فولادی و دال بتنی در نظر گرفته نشده است.

در ایالات متحده، بیش از ۱۹۰ پروژه از کامپوزیت‌های FRP استفاده کرده‌اند.

در حال حاضر، ۱۶ ایالت از میلگردهای FRP در عرشه پل‌ها بهره می‌برند. در کانادا نیز بیش از ۱۹۵ پروژه از کامپوزیت‌های FRP استفاده کرده‌اند که ۱۹۰ مورد از آن‌ها شامل استفاده از میلگردهای GFRP در عرشه پل‌ها، نرده‌ها، موانع و پیاده‌روها می‌شود.

بیشتر کاربردها به منظور کاهش خطر خوردگی در سازه‌های بتنی است که در محیط‌های دریایی خورنده یا در معرض نمک‌های یخ‌زدا قرار دارند.

تا اواسط دهه ۱۹۹۰، ژاپن بیشترین کاربرد میلگردهای FRP را داشت و بیش از ۱۰۰ پروژه نمایشی یا تجاری را اجرا کرده بود.

در دهه ۲۰۰۰، چین به بزرگ‌ترین مصرف‌کننده میلگردهای کامپوزیتی برای ساخت و سازهای جدید تبدیل شد که این کاربردها از عرشه پل‌ها تا سازه‌های زیرزمینی را شامل می‌شود.

استفاده از میلگردهای FRP در اروپا از آلمان آغاز شد، با ساخت یک پل بزرگراهی پیش‌تنیده با میلگردهای GFRP در سال ۱۹۸۶. از آن زمان، ۲۱ برنامه برای توسعه پژوهش و استفاده از میلگردهای FRP در اروپا اجرا شده است.

مهندسان عمران کانادایی مقررات استفاده از میلگردهای FRP را در «کد طراحی پل‌های بزرگراهی کانادا» گنجانده‌اند و تعداد قابل توجهی سازه بتن‌مسلح با FRP ساخته‌اند.

پل هدلینگلی در منیتوبا از هر دو نوع میلگرد CFRP و GFRP استفاده کرده است.

پل فلوادوِی روی رودخانه رد در وینیپگ، منیتوبا، کانادا، در سال ۲۰۰۶ تکمیل شد. این پل شامل ۱۶ دهانه به ابعاد تقریبی ۶٫۵ در ۱۴۳ فوت (۱۵٫۳ در ۴۳٫۵ متر) است.

تمام اجزای بتنی بالای تیرهای پل با میلگردهای GFRP مسلح شده‌اند. در این پروژه حدود ۳۱۰٬۰۰۰ پوند (۱۴۰٬۰۰۰ کیلوگرم) میلگرد GFRP مصرف شد و به‌عنوان بزرگ‌ترین پل بتن‌مسلح غیر فلزی در جهان شناخته می‌شود. همچنین، پل‌های متعددی در استان کبک با استفاده از میلگردهای GFRP ساخته شده‌اند.

در کانادا، میلگردهای GFRP در عرشه پل‌هایی مانند پل ووتون در ووتون، پل ماگوگ در بزرگراه ۵۵ شمالی، پل کوکشیر ایتن در مسیر ۱۰۸، و پل وال-الین در بزرگراه ۲۰ شرقی به کار رفته‌اند.

برخی از این پل‌ها بیش از ۱۰ سال در سرویس بوده‌اند، بدون هیچ نشانه‌ای از تخریب یا آسیب به میلگردهای GFRP. به همین دلیل، استفاده از میلگردهای GFRP در کانادا به‌طور قابل توجهی افزایش یافته و تاکنون بیش از ۲۰۰ سازه پل با موفقیت ساخته شده‌اند.

در این پروژه‌ها از میلگردهای FRP مستقیم و خمیده برای دال عرشه و/یا موانع بتنی و تیرهای پل‌ها استفاده شده است.

همچنین، میلگردهای GFRP در پل‌های بزرگ‌تر و با حجم ترافیک بالا نیز مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

در سال ۲۰۱۳، دال عرشه پل I-635 بر فراز خیابان State در شهر کانزاس، ایالت کانزاس، با میلگردهای GFRP نصب‌شده در محل جایگزین شد.

این میلگردها در لایه‌های بالایی و پایینی دال، مطابق شکل ۲.۳، به کار رفته‌اند. عرض این پل ۳۲ فوت و طول آن ۲۳۲ فوت (۹٫۸ متر در ۷۰٫۷ متر) است.

پیشنهادهای قیمت ساخت برای این پروژه، هزینه نصب میلگردهای GFRP و میلگردهای با پوشش اپوکسی را برابر گزارش کردند.

این مقاله نشان می‌دهد که با دانش موجود، می‌توان یک روش طراحی برای ستون‌های بتنی با مقطع مستطیلی یا دایره‌ای با استفاده از میلگردها و خاموت‌های GFRP توسعه داد. روش طراحی ارائه‌شده در مقاله به چند نکته مهم که بر محاسبات و ایمنی تأثیر می‌گذارند، اشاره دارد:

• دیاگرام‌های اندرکنش با این فرض توسعه داده شده‌اند که میلگردهای طولی GFRP فقط در کشش مؤثر هستند. زمانی که تحت فشار قرار می‌گیرند، می‌توان آن‌ها را با سطح معادل بتن جایگزین کرد، به‌گونه‌ای که گویی در مقطع وجود ندارند.

• فرمول‌بندی یکپارچه ضریب کاهش مقاومت برای دیاگرام اندرکنش می‌تواند بر اساس مقادیر موجود در ACI 440.1R-06 برای خمش (ACI 2006) باشد.

• برای جلوگیری از تغییر شکل‌های بیش از حد، کران حداکثر کرنش طراحی میلگردهای طولی GFRP به ۱٪ محدود شده است.

• بر اساس ACI 440.1R، سهم بتن در مقاومت برشی بازنویسی شده تا برای ستون‌ها نیز قابل استفاده باشد.

• ضرایب اصلاحی برای سختی خمشی اعضای بتن‌مسلح با GFRP پیشنهاد شده است.

• این ضرایب تابعی از مدول الاستیسیته میلگردهای GFRP هستند و اعمال آن‌ها باعث می‌شود این پارامتر در نتایج تحلیل وارد شود.

• این ضرایب به‌ویژه زمانی اهمیت دارند که انحرافات جانبی و لنگرهای مرتبه دوم مورد توجه باشند.

بتن به‌عنوان یک مصالح ساختمانی به‌دلیل مقاومت فشاری بالا، دوام زیاد و هزینه پایین، مدت‌هاست که مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، ضعف‌های شناخته‌شده‌ای مانند شکنندگی و مقاومت کششی محدود دارد.

این مشکل با استفاده از میلگردهای فولادی (آرماتور) در سمت کششی سازه‌های بتنی برطرف شده است. میلگرد فولادی از نظر عملکردی کارآمد و نسبتاً ارزان است، بنابراین در بیشتر موارد این راه‌حل مؤثر واقع می‌شود.

با این وجود، میلگرد فولادی یک ضعف مهم دارد:

در برابر خوردگی (اکسیداسیون) زمانی که در معرض نمک، مواد شیمیایی خورنده و رطوبت قرار می‌گیرد، حساس است.

خوردگی باعث انبساط میلگرد شده و تنش وارد بر بتن را افزایش می‌دهد، که این امر منجر به ترک خوردن و جدا شدن لایه‌های بتن می‌شود.

در نتیجه، ریز ترک هایی ایجاد می‌شود که به تخریب بیشتر میلگرد و بتن منجر می‌گردد.

این موضوع نیازمند تعمیرات و نگهداری پرهزینه بوده و در صورت پیشرفت خوردگی، می‌تواند یکپارچگی سازه را به خطر بیندازد.

برای دهه‌ها از انواع پوشش‌ها و مواد نفوذناپذیر استفاده شده تا بتن را خشک نگه دارند و همچنین میلگردها با پوشش اپوکسی یا استفاده از فولاد ضد زنگ بهبود یافته‌اند.

به طور کلی، میلگرد تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) دارای مقاومت کششی بالاتر و مقاومت به خوردگی بالاتر نسبت به میلگرد فولادی است.

علاوه بر این، مقاومت خمش متوسط نیز دارد. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که GFRP یک جایگزین مناسب برای فولاد در کاربردهای فونداسیون باشد.

۲. بر اساس نتایج، ویژگی‌های مکانیکی به شرح زیر قابل استنباط است:

الف. مقاومت کششی میلگرد GFRP بدون پوشش بالا است، زیرا این میلگردها از مواد کامپوزیتی غیر همسان (آنیسوترک) ساخته شده‌اند.

میلگرد GFRP حدود ۱۳ درصد مقاومت کششی بالاتری نسبت به میلگرد فولادی دارد، در حالی که کرنش تسلیم میلگرد GFRP حدود ۵۸ درصد بیشتر از فولاد است. از این تحقیق، نتایج زیر به دست آمده است:

• به طور کلی: میلگرد تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) دارای مقاومت کششی بالاتر و مقاومت به خوردگی بیشتر نسبت به میلگرد فولادی است. علاوه بر این، مقاومت خمشی متوسط دارد.

این ویژگی‌ها باعث می‌شود که GFRP یک جایگزین مناسب برای فولاد در کاربردهای فونداسیون باشد.

ب. مقاومت به خم شدن میلگرد GFRP بدون پوشش خوب است؛ جایی که مقاومت تسلیم میلگرد GFRP حدود ۷۲ درصد از مقاومت میلگرد فولادی است، در حالی که کرنش تسلیم میلگرد GFRP حدود ۲۰ درصد بیشتر از فولاد است.

ج. مقاومت فشاری بتن بدون آرماتور برابر با ۲۵٫۶۷ مگاپاسکال است؛ این مقدار طبق مشخصات استاندارد بریتانیا قابل قبول است.

د. مقاومت خمشی میلگرد GFRP پوشش‌دار (ساندکوات) در تمام سنین گیرش خوب است.

افزایش مقاومت خمشی میلگرد GFRP صاف در حدود ۷۶ تا ۸۱ درصد و میلگرد GFRP پوشش‌دار (ساندکوات) در حدود ۷۸ تا ۸۳ درصد نسبت به مقاومت بتن بدون آرماتور بود.

با این حال، مقاومت خمشی میلگرد GFRP صاف بین ۷۱ تا ۷۵ درصد و مقاومت خمشی میلگرد GFRP پوشش‌دار بین ۷۷ تا ۸۲ درصد مقاومت خمشی میلگرد فولادی بود.

کاهش مدول خمشی میلگرد GFRP صاف حدود ۶۶ درصد و کاهش مدول خمشی میلگرد GFRP پوشش‌دار حدود ۳۳ درصد نسبت به میلگرد فولادی بود.

کرنش خمشی میلگرد GFRP صاف حدود ۴۴ درصد افزایش یافته و کرنش خمشی میلگرد GFRP پوشش‌دار حدود ۱۴ درصد افزایش یافته است، در مقایسه با کرنش خمشی میلگرد فولادی در سن ۲۸ روز گیرش

میلگردهای کامپوزیتی GFRP (پلیمری تقویت‌شده با الیاف شیشه) با حذف خطر خوردگی، دوام بتن مسلح را تا چهار برابر افزایش می‌دهند؛

این ویژگی آن‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای زیرساخت‌های آینده تبدیل می‌کند، جایی که با افزایش ترافیک، گسترش شهرنشینی و شدت گرفتن شرایط آب‌وهوایی مواجه خواهیم بود.

کانال کنترل سیلاب جیزان یکی از پروژه‌های زیرساختی در حال اجرا در شهر اقتصادی جیزان در عربستان سعودی است.

این شهر ساحلی به دلیل بارندگی‌های شدید و مکرر، با خطر همیشگی سیلاب مواجه است.

این کانال نقش حیاتی در محافظت از مناطق پایین‌دست در برابر آسیب‌های ناشی از سیلاب‌های بزرگ ایفا می‌کند.

از آنجا که این سازه در معرض آب دریا و آلودگی‌های محیطی قرار دارد که می‌توانند خوردگی فولاد را تسریع کنند، میلگرد کامپوزیتی GFRP از شرکت اپوراد به‌عنوان راهکار ایده‌آل در بخش اعظمی از پروژه انتخاب شد.
در مجموع، نزدیک به ۲ میلیون متر میلگرد GFRP صادراتی برای این پروژه تأمین شده است.

میلگرد GFRP، میلگردی غیر فلزی و فاقد خوردگی است که ضمن برخورداری از مقاومت کششی بالاتر نسبت به فولاد، وزن بسیار کمتری نیز دارد.

با تکمیل این پروژه، کانال کنترل سیلاب جیزان عنوان بزرگ‌ترین پروژه ساخت‌وساز جهان با استفاده از میلگردهای GFRP را به خود اختصاص خواهد داد.

به‌دلیل افزایش چشمگیر ترافیک طی سال‌های اخیر و تشدید تأثیرات زیست‌محیطی، زیرساخت‌های ما با سرعت بیشتری نسبت به گذشته فرسوده می‌شوند.

به‌طور خاص، خوردگی فولادهای تقویتی باعث تخریب سریع سازه‌های بتن مسلح (RC) می‌شود. با این حال، استفاده از فناوری‌های مقاوم در برابر خوردگی، مانند میلگردهای پلیمری تقویت‌شده با الیاف (FRP)، می‌تواند عمر مفید سازه‌ها را افزایش داده و هزینه‌های نگهداری و چرخه عمر را کاهش دهد.

صنعت ساخت‌وساز طی چند دهه گذشته به‌طور فعال به سمت بهره‌برداری از این فناوری‌ها پیش رفته تا از مزایای آن‌ها استفاده کرده و عمر مفید سازه‌های بتنی را افزایش دهد.

در نتیجه، تولید میلگردهای FRP افزایش چشمگیری داشته است؛ هرچند پیش‌بینی می‌شود این بازار در آینده رشد بیشتری نیز تجربه کند.

از آنجا که میلگردهای FRP فناوری نسبتاً جدیدی در حوزه ساخت‌وساز هستند و تلاش‌های محدودی برای استانداردسازی فرآیند تولید، محصولات نهایی و نحوه به‌کارگیری آن‌ها در طراحی سازه‌ای انجام شده، بازار فعلی پراکنده و فاقد هماهنگی میان تولیدکنندگان مختلف است.

از این‌رو، وضعیت کنونی کاربرد و تولید میلگردهای FRP مورد بررسی قرار گرفت تا نمایی متمرکز از بازار جهانی این محصولات ارائه شود.

این مطالعه، نتایج یک نظرسنجی از بیش از ۲۰ تولیدکننده بین‌المللی میلگردهای FRP و فرآیندهای تولید آن‌ها را ارائه می‌دهد.

این نظرسنجی با هدف شناسایی روندهای تولید، توالی ساخت و برنامه‌ریزی تولید طراحی شده است.

همچنین، دستورالعمل‌ها و مشخصات مواد مورد استفاده در میلگردهای FRP در کشورهای مختلف گردآوری و خلاصه‌سازی شده است. نتایج اولیه نشان می‌دهد که آمریکای شمالی در صدر بازار جهانی قرار دارد و تقاضا برای میلگردهای FRP در ایالات متحده و کانادا در حال افزایش است.

مشاهدات اولیه تأیید می‌کند که بازار میلگردهای کامپوزیتی پراکنده است و اجماعی درخصوص فرآیند تولید یا الزامات استانداردسازی وجود ندارد.

تولیدکنندگان این حوزه انواع مختلفی از میلگردهای کامپوزیتی را با استفاده از مواد اولیه گوناگون، اشکال هندسی متنوع و بهبودهای سطحی متفاوت تولید کرده‌اند.

این مطالعه که بخشی از یک پروژه تحقیقاتی گسترده‌تر در زمینه میلگردهای کامپوزیتی است، با هدف تجمیع اطلاعات موجود و ایجاد پایگاه داده‌ای از تولیدکنندگان جهانی این محصولات انجام شده تا منبعی ارزشمند برای تمامی ذی‌نفعان در صنعت ساخت‌وساز فراهم آورد.

نحوه شناسایی شرکت های تولید کننده میلگرد کامپوزیتی

یک نظرسنجی طراحی شد تا اصول پایه‌ای تولید در میان تولیدکنندگان شناخته‌شده و فعال در حوزه پولتروژن (Pultrusion) بررسی شود.

پرسش‌های اصلی این نظرسنجی شامل موارد زیر بود:

کشور محل تولید، سال آغاز تولید، نوع محصولات میلگردی و خواص تضمین‌شده، نرخ تولید، و ظرفیت انبارش.

تولیدکنندگان میلگرد FRP در سراسر جهان شناسایی شدند و این نظرسنجی برای شرکت‌هایی که در زمینه تولید میلگردهای تقویتی فعالیت دارند ارسال شد.

بر اساس این تحقیق، در مجموع ۲۷ شرکت مختلف در ۱۴ کشور که میلگردهای FRP تولید می‌کردند شناسایی، طبقه‌بندی و مورد بررسی قرار گرفتند.

پیش از اجرای نظرسنجی، با هر یک از تولیدکنندگان از طریق ایمیل تماس گرفته شد و مصاحبه‌هایی تلفنی یا حضوری برای پیگیری انجام شد.

اگرچه برخی از تولیدکنندگان تمایل کمتری به ارائه اطلاعات داشتند، اما در نهایت ۱۲ شرکت اطلاعات کامل ارائه کردند.

علاوه بر این، به عنوان بخشی از پروژه تحقیقاتی، دستورالعمل‌ها و مشخصات فنی مرتبط با استفاده از میلگردهای FRP در کاربردهای زیرساختی نیز شناسایی شد.

نتایج این نظرسنجی، همراه با فرآیند تحقیق، در این مقاله ارائه شده‌اند تا تصویری اولیه از وضعیت کنونی تولید جهانی میلگرد FRP ارائه شود.

رشد تولید میلگردهای کامپوزیتی چگونه و کدام کشور پیشتاز است؟

بازار جهانی میلگردهای FRP در حال رشد است و بر اساس گزارش شرکت Markets and Markets (۲۰۱۶)، پیش‌بینی می‌شود که تا سال ۲۰۲۱ به ارزشی معادل ۹۱ میلیون دلار برسد.

این رشد بر پایه نرخ رشد ترکیبی سالانه (CAGR) ۱۱.۴ درصدی بین سال‌های ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۱ برآورد شده است.

در حال حاضر، آمریکای شمالی پیشتاز تولید جهانی میلگردهای FRP بوده و همچنین دارای بالاترین نرخ رشد تقاضا در جهان است.

این امر به دلیل نرخ بالای رشد اقتصادی در این منطقه و گسترش سریع صنعت ساخت‌وساز با ظرفیت توسعه بالا می‌باشد.

همچنین، همان‌طور که در شکل ۱ نشان داده شده است، بیشترین تعداد تولیدکنندگان میلگرد FRP در جهان در منطقه آمریکای شمالی (ایالات متحده و کانادا) قرار دارند.

در ادامه، ترجمه تخصصی و روان این بخش از متن شما آورده شده است:

میانگین نرخ تولید میلگرد FRP برابر با ۱۲٬۳۸۰ متر در روز (۴۱٬۶۲۰ فوت در روز) است. به نظر می‌رسد اکثر شرکت‌ها بین ۱۰٬۰۰۰ تا ۱۵٬۰۰۰ متر در روز (۳۲٬۰۰۰ تا ۴۹٬۰۰۰ فوت در روز) تولید دارند.

با این حال، برخی شرکت‌ها از این میانگین فراتر رفته‌اند؛ در ایران شرکت اپوراد قابلیت تولید ۲۰۰۰۰ متر در روز را داراست و در جهان به‌ویژه شرکت‌های Pultrall Inc. و Composite Group Chelyabinsk که به‌ترتیب ۳۰٬۰۰۰ متر در روز (۹۸٬۴۲۵ فوت در روز) و ۴۰٬۰۰۰ متر در روز (۱۳۱٬۲۳۴ فوت در روز) میلگرد FRP تولید می‌کنند.

علاوه بر این، به نظر نمی‌رسد که رابطه مستقیمی بین نرخ تولید و روش تولید وجود داشته باشد. با این‌حال، روش تولید نقش کلیدی در در دسترس بودن محصول ایفا می‌کند، چرا که تعیین می‌کند یک محصول خاص با چه سرعتی قابل تحویل است.

روش تولید میلگرد کامپوزیتی صادراتی معمولاً به دو شکل انجام می‌شود:

• تولید بر اساس سفارش (On-demand production)

• انبار کردن محصول (Material stocking)

در حالی که نیمی از تولیدکنندگان FRP میلگردها را به‌صورت سفارشی تولید می‌کنند، نیمه دیگر اقدام به انبار کردن محصولات خود می‌کنند.

در میان آن‌ها:

• کمی بیش از ۷٪ از تولیدکنندگان، میلگردها را به مقدار کم انبار می‌کنند (کمتر از ۵۰۰ متر یا ۱۶۴۰ فوت از هر سایز میلگرد).

• در مقابل، کمی کمتر از ۴۳٪ از تولیدکنندگان، چند سایز مختلف میلگرد را با مجموع طولی بیش از ۵۰۰ متر (۱۶۴۰ فوت) در انبار نگهداری می‌کنند.

به‌دلیل افزایش چشمگیر ترافیک طی سال‌های اخیر و تشدید تأثیرات زیست‌محیطی، زیرساخت‌های ما با سرعت بیشتری نسبت به گذشته فرسوده می‌شوند.

به‌طور خاص، خوردگی فولادهای تقویتی باعث تخریب سریع سازه‌های بتن مسلح (RC) می‌شود. با این حال، استفاده از فناوری‌های مقاوم در برابر خوردگی، مانند میلگردهای پلیمری تقویت‌شده با الیاف (FRP)، می‌تواند عمر مفید سازه‌ها را افزایش داده و هزینه‌های نگهداری و چرخه عمر را کاهش دهد.

صنعت ساخت‌وساز طی چند دهه گذشته به‌طور فعال به سمت بهره‌برداری از این فناوری‌ها پیش رفته تا از مزایای آن‌ها استفاده کرده و عمر مفید سازه‌های بتنی را افزایش دهد.

در نتیجه، تولید میلگردهای FRP افزایش چشمگیری داشته است؛ هرچند پیش‌بینی می‌شود این بازار در آینده رشد بیشتری نیز تجربه کند.

از آنجا که میلگردهای FRP فناوری نسبتاً جدیدی در حوزه ساخت‌وساز هستند و تلاش‌های محدودی برای استانداردسازی فرآیند تولید، محصولات نهایی و نحوه به‌کارگیری آن‌ها در طراحی سازه‌ای انجام شده، بازار فعلی پراکنده و فاقد هماهنگی میان تولیدکنندگان مختلف است.

از این‌رو، وضعیت کنونی کاربرد و تولید میلگردهای FRP مورد بررسی قرار گرفت تا نمایی متمرکز از بازار جهانی این محصولات ارائه شود.

این مطالعه، نتایج یک نظرسنجی از بیش از ۲۰ تولیدکننده بین‌المللی میلگردهای FRP و فرآیندهای تولید آن‌ها را ارائه می‌دهد.

این نظرسنجی با هدف شناسایی روندهای تولید، توالی ساخت و برنامه‌ریزی تولید طراحی شده است.

همچنین، دستورالعمل‌ها و مشخصات مواد مورد استفاده در میلگردهای FRP در کشورهای مختلف گردآوری و خلاصه‌سازی شده است. نتایج اولیه نشان می‌دهد که آمریکای شمالی در صدر بازار جهانی قرار دارد و تقاضا برای میلگردهای FRP در ایالات متحده و کانادا در حال افزایش است.

مشاهدات اولیه تأیید می‌کند که بازار میلگردهای کامپوزیتی پراکنده است و اجماعی درخصوص فرآیند تولید یا الزامات استانداردسازی وجود ندارد.

تولیدکنندگان این حوزه انواع مختلفی از میلگردهای کامپوزیتی را با استفاده از مواد اولیه گوناگون، اشکال هندسی متنوع و بهبودهای سطحی متفاوت تولید کرده‌اند.

این مطالعه که بخشی از یک پروژه تحقیقاتی گسترده‌تر در زمینه میلگردهای کامپوزیتی است، با هدف تجمیع اطلاعات موجود و ایجاد پایگاه داده‌ای از تولیدکنندگان جهانی این محصولات انجام شده تا منبعی ارزشمند برای تمامی ذی‌نفعان در صنعت ساخت‌وساز فراهم آورد.

نحوه شناسایی شرکت های تولید کننده میلگرد کامپوزیتی

یک نظرسنجی طراحی شد تا اصول پایه‌ای تولید در میان تولیدکنندگان شناخته‌شده و فعال در حوزه پولتروژن (Pultrusion) بررسی شود.

پرسش‌های اصلی این نظرسنجی شامل موارد زیر بود:

کشور محل تولید، سال آغاز تولید، نوع محصولات میلگردی و خواص تضمین‌شده، نرخ تولید، و ظرفیت انبارش.

تولیدکنندگان میلگرد FRP در سراسر جهان شناسایی شدند و این نظرسنجی برای شرکت‌هایی که در زمینه تولید میلگردهای تقویتی فعالیت دارند ارسال شد.

بر اساس این تحقیق، در مجموع ۲۷ شرکت مختلف در ۱۴ کشور که میلگردهای FRP تولید می‌کردند شناسایی، طبقه‌بندی و مورد بررسی قرار گرفتند.

پیش از اجرای نظرسنجی، با هر یک از تولیدکنندگان از طریق ایمیل تماس گرفته شد و مصاحبه‌هایی تلفنی یا حضوری برای پیگیری انجام شد.

اگرچه برخی از تولیدکنندگان تمایل کمتری به ارائه اطلاعات داشتند، اما در نهایت ۱۲ شرکت اطلاعات کامل ارائه کردند.

علاوه بر این، به عنوان بخشی از پروژه تحقیقاتی، دستورالعمل‌ها و مشخصات فنی مرتبط با استفاده از میلگردهای FRP در کاربردهای زیرساختی نیز شناسایی شد.

نتایج این نظرسنجی، همراه با فرآیند تحقیق، در این مقاله ارائه شده‌اند تا تصویری اولیه از وضعیت کنونی تولید جهانی میلگرد FRP ارائه شود.

رشد تولید میلگردهای کامپوزیتی چگونه و کدام کشور پیشتاز است؟

بازار جهانی میلگردهای FRP در حال رشد است و بر اساس گزارش شرکت Markets and Markets (۲۰۱۶)، پیش‌بینی می‌شود که تا سال ۲۰۲۱ به ارزشی معادل ۹۱ میلیون دلار برسد.

این رشد بر پایه نرخ رشد ترکیبی سالانه (CAGR) ۱۱.۴ درصدی بین سال‌های ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۱ برآورد شده است.

در حال حاضر، آمریکای شمالی پیشتاز تولید جهانی میلگردهای FRP بوده و همچنین دارای بالاترین نرخ رشد تقاضا در جهان است.

این امر به دلیل نرخ بالای رشد اقتصادی در این منطقه و گسترش سریع صنعت ساخت‌وساز با ظرفیت توسعه بالا می‌باشد.

همچنین، همان‌طور که در شکل ۱ نشان داده شده است، بیشترین تعداد تولیدکنندگان میلگرد FRP در جهان در منطقه آمریکای شمالی (ایالات متحده و کانادا) قرار دارند.

در ادامه، ترجمه تخصصی و روان این بخش از متن شما آورده شده است:

میانگین نرخ تولید میلگرد FRP برابر با ۱۲٬۳۸۰ متر در روز (۴۱٬۶۲۰ فوت در روز) است. به نظر می‌رسد اکثر شرکت‌ها بین ۱۰٬۰۰۰ تا ۱۵٬۰۰۰ متر در روز (۳۲٬۰۰۰ تا ۴۹٬۰۰۰ فوت در روز) تولید دارند.

با این حال، برخی شرکت‌ها از این میانگین فراتر رفته‌اند؛ در ایران شرکت اپوراد قابلیت تولید ۲۰۰۰۰ متر در روز را داراست و در جهان به‌ویژه شرکت‌های Pultrall Inc. و Composite Group Chelyabinsk که به‌ترتیب ۳۰٬۰۰۰ متر در روز (۹۸٬۴۲۵ فوت در روز) و ۴۰٬۰۰۰ متر در روز (۱۳۱٬۲۳۴ فوت در روز) میلگرد FRP تولید می‌کنند.

علاوه بر این، به نظر نمی‌رسد که رابطه مستقیمی بین نرخ تولید و روش تولید وجود داشته باشد. با این‌حال، روش تولید نقش کلیدی در در دسترس بودن محصول ایفا می‌کند، چرا که تعیین می‌کند یک محصول خاص با چه سرعتی قابل تحویل است.

روش تولید میلگرد کامپوزیتی صادراتی معمولاً به دو شکل انجام می‌شود:

• تولید بر اساس سفارش (On-demand production)

• انبار کردن محصول (Material stocking)

در حالی که نیمی از تولیدکنندگان FRP میلگردها را به‌صورت سفارشی تولید می‌کنند، نیمه دیگر اقدام به انبار کردن محصولات خود می‌کنند.

در میان آن‌ها:

• کمی بیش از ۷٪ از تولیدکنندگان، میلگردها را به مقدار کم انبار می‌کنند (کمتر از ۵۰۰ متر یا ۱۶۴۰ فوت از هر سایز میلگرد).

• در مقابل، کمی کمتر از ۴۳٪ از تولیدکنندگان، چند سایز مختلف میلگرد را با مجموع طولی بیش از ۵۰۰ متر (۱۶۴۰ فوت) در انبار نگهداری می‌کنند.

میلگرد کامپوزیتی در حال ایجاد انقلابی در تقویت سازه‌های بتنی است.

این محصول با عملکرد بالا، سبک‌وزن و دوام بیشتر، جایگزینی مناسب برای میلگردهای سنتی فولادی محسوب می‌شود، به‌ویژه در محیط‌های بسیار خورنده.

برخلاف فولاد، میلگرد کامپوزیتی دچار خوردگی نمی‌شود و از بروز ترک در سازه‌های بتنی که ناشی از زنگ‌زدگی آرماتورهای فولادی است، جلوگیری می‌کند.

این ویژگی نه‌تنها موجب افزایش دوام سازه‌ها می‌شود، بلکه هزینه‌های نگهداری و تعمیرات را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی، میلگرد کامپوزیتی مزایای دیگری نیز دارد: سبک‌وزن است، خاصیت مغناطیسی ندارد و رسانای حرارتی نیست؛ بنابراین حمل‌ونقل و نصب آن آسان‌تر است. با این حال، راه‌حل‌های موجود در بازار هنوز گران‌قیمت‌اند و برخی نیز همچنان با مشکلات خوردگی مواجه‌اند.

پس از چهار سال تحقیق، توسعه و آزمایش، شرکت های مختلفی با همکاری شرکت مادر تخصصی آماده ورود به بازار با ماشین Pulwinding پیشرفته خود است.

این راهکار، روشی اقتصادی و جامع برای تولید میلگرد کامپوزیتی GFRP (پلیمری تقویت‌شده با الیاف شیشه) با استفاده از رزین‌های اپوکسی سریع‌پخت ارائه می‌دهد.

مزایای میلگرد کامپوزیتی تقویت‌شده با الیاف شیشه

به‌طور سنتی، برای محافظت از میلگرد فولادی در برابر نفوذ رطوبت، حدود ۱۰۰ میلی‌متر بتن اضافی در نظر گرفته می‌شود. استفاده از میلگرد کامپوزیتی ضدخوردگی این نیاز را از بین می‌برد و طراحی سازه‌های سبک‌تری را ممکن می‌سازد.

دیگر مزایای این نوع میلگرد عبارتند از:

• دو برابر مقاومت کششی بیشتر نسبت به میلگرد فولادی

• وزنی معادل یک‌چهارم فولاد با عملکرد مشابه

• مقاومت عالی در برابر خستگی، مناسب برای سازه‌هایی با بارگذاری چرخه‌ای

تولید نوآورانه با شیار انتگرالی میلگرد کامپوزیتی آجدار

با بررسی فناوری‌های مختلف برای ایجاد بافت سطحی—از جمله پوشش‌های شنی، شیارهای مارپیچ و نوارهای مارپیچی اغلب شرکت ها طراحی خاص خود را به ریب مارپیچی را توسعه داده است که با استانداردهای جهانی ساخت‌وساز هماهنگ است.

این نوآوری منجر به تولید میلگرد شیشه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌ای شد که با فناوری جدید جعبه تزریقی (Injection Box) به روش پولتروژن ساخته می‌شود.

امروز به این پرسش می‌پردازیم که آیا جغرافیا تنها به یک منطقه‌ی زلزله‌خیز محدود است؟

پس از بررسی منطقه‌ی زلزله‌خیز، خواص مواد پلیمر تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) را تحلیل خواهیم کرد.

از یک سو، این ماده مزایایی همچون مقاومت بالا، مقاومت در برابر خوردگی، وزن کم و دوام زیاد دارد.

از سوی دیگر، محدودیت‌هایی نیز دارد، از جمله رفتار ترد، سختی پایین و کارایی کمتر، که استفاده از آن را در مناطق زلزله‌خیز، به‌ویژه در سازه‌هایی که برای اتلاف انرژی طراحی می‌شوند، تحت تأثیر قرار می‌دهد.

برای رفع این چالش، کار تحقیقاتی گروه خود را ارائه می‌دهم و یک مقطع ترکیبی نوآورانه را پیشنهاد می‌کنم.

پس از مرحله‌ی طراحی اولیه، بر روی تیر تمرکز کردیم و آن را با سه روش مختلف طراحی نمودیم که یکی از آن‌ها ترکیبی است.

سپس، این تیر با استفاده از روش‌های اجزای محدود و روش‌های تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت، که به‌زودی به آن خواهیم پرداخت.

مطالعه‌ی موردی ما شامل یک قاب مقاوم در برابر زلزله در ساختمان‌های مسکونی است که به‌طور منظم در پلان و ارتفاع طراحی شده و مطابق با مقررات نیروی کار و خطرات لرزه‌ای منطقه طراحی شده است، از جمله اولویت‌های طراحی لرزه‌ای بر اساس Asce 7.

پس از تکمیل مرحله‌ی طراحی قاب، بر روی تیری که در شکل مشخص شده تمرکز کردیم.

انتخاب این تیر به دلیل قرارگیری بیشتر آن در معرض عوامل محیطی نسبت به تیرهای داخلی ساختمان و همچنین تحمل بارهای بیشتر نسبت به تیرهای طبقات دیگر بوده است.

این تیر با سه روش مختلف طراحی شده است:

• مقطع بتن مسلح با استفاده از میلگردهای فولادی معمولی مطابق با استاندارد ACI 318.

• همان مقطع با همان ظرفیت خمشی اما با میلگردهای کامپوزیتیGFRP مطابق با استاندارد ACI 414.

• مقطع ترکیبی نوآورانه که دارای همان مقطع و ظرفیت خمشی است، اما از ویژگی‌های مواد مختلف در این مقطع حداکثر بهره را می‌برد.

در این روش، میلگردهای GFRP در نواحی خاصی از مقطع قرار می‌گیرند و میلگردهای فولادی طولی در بخش‌های داخلی مقطع به کار می‌روند.

استفاده از این ترکیب باعث می‌شود که پوشش بتن نسبت به مقاطع فولادی معمولی دو برابر شود و در نتیجه، دوام و شکل‌پذیری مقطع بهبود یابد.

رویکرد طراحی مطابق با استانداردهای موجود انجام شد، اما برخی تنظیمات برای ترکیب این دو مصالح در مقطع اعمال گردید.

این روش با هدف بهبود پایداری و دوام سازه‌های بتن مسلح اجرا شده است.

در این طراحی، از استاندارد ACI 414 برای عناصر مسلح‌شده با GFRP و از استاندارد ACI 318 برای عناصر مسلح‌شده با فولاد پیروی شده است، با این تفاوت که برخی اصلاحات و انتخاب‌های لازم برای در نظر گرفتن این مقطع ترکیبی نوآورانه انجام شده است، به‌ویژه در رابطه با ضریب کاهش مقاومت برای مقاطع کنترل‌شده توسط کشش.

ضریب کاهش مقاومت و تأثیر آن در طراحی مقاطع ترکیبی

کد طراحی فعلی مقدار 0.55 را برای عنصری که فقط با GFRP مسلح شده است و مقدار 0.9 را برای عنصری که فقط با فولاد مسلح شده است، پیشنهاد می‌کند.

مقدار پایین‌تر برای GFRP نشان‌دهنده‌ی رفتار شکننده‌ی آن و کاهش قابل توجه ظرفیت اضافی در مرحله‌ی طراحی است.

با این حال، در مقطع ترکیبی، افزودن فولاد باعث جبران عدم شکل‌پذیری GFRP می‌شود.

به همین دلیل، ما پیشنهاد می‌کنیم که از مقدار پیشنهادی ACI 318 برای عنصر مسلح‌شده با فولاد استفاده شود.

اتخاذ ضریب کاهش مقاومت فولاد برای مقاطع تحت کنترل کشش به این معنی است که الزامات کرنش مرجع، حداقل آرماتور، سطح مقطع و نسبت آرماتور تعادلی مشابه با فولاد در نظر گرفته شوند.

برای اطمینان، جزئیات این انتخاب را بررسی نخواهیم کرد، اما در مورد مقاومت برشی، پیشنهاد ما این است که تنها مشارکت بتن و خاموت‌های GFRP در نظر گرفته شود.

این یک روش محافظه‌کارانه است، زیرا در حال حاضر مدل‌های معتبری در ادبیات علمی برای ارزیابی ظرفیت این سیستم ترکیبی نوآورانه با خاموت‌های دو لایه و ساخته‌شده از دو ماده‌ی مختلف وجود ندارد.

در مورد مشارکت بتن در مقاومت برشی، فرمول‌های پیشنهادی در کد فعلی بسته به ضریب کاهش مقاومت مرتبط با GFRP متفاوت هستند.

دلیل این کاهش، مدول الاستیسیته‌ی پایین‌تر GFRP است که منجر به تغییر شکل و ترک‌خوردگی بیشتر در اعضای مسلح‌شده با GFRP می‌شود و این ترک‌ها مقاومت برشی این عناصر را کاهش می‌دهند.

با این حال، در مقاطع ترکیبی، افزودن فولاد در بخش داخلی مقطع، سختی عنصر را بهبود می‌بخشد و پاسخی مشابه با عناصر مسلح‌شده با فولاد ایجاد می‌کند.

به همین دلیل، ما پیشنهاد می‌کنیم که از فرمول پیشنهادی ACI 318 برای عنصر مسلح‌شده با فولاد استفاده شود.

رویکرد پیشنهادی در اینجا خلاصه شده است و با شبیه‌سازی‌های عددی بیشتر و آزمایش‌های تجربی مورد اعتبارسنجی قرار خواهد گرفت.

جزئیات بیشتر درباره‌ی این رویکرد در مقاله‌ای که در حال بررسی است، موجود خواهد بود.

این روش منجر به طراحی سه تیر مختلف با همان مقطع عرضی و ظرفیت خمشی یکسان می‌شود که مطابق با الزامات مورد انتظار در کد طراحی خواهد بود.


به طور خاص، برای آرماتور فولادی، طراحی مطابق با ACI 318 (شامل الزامات لرزه‌ای) و برای آرماتور GFRP، مطابق با ACI 414 انجام شده است.

طراحی تیر مورد بررسی، در منطقه لرزه‌خیز از طریق یوروکد 8 تأیید شده است.

کد آمریکایی عمدتاً بررسی‌های لازم برای مناطق لرزه‌خیز را تنها از نظر ابعاد و مقدار آرماتور مشخص می‌کند، در حالی که یوروکد 8 شامل بررسی شکل‌پذیری محلی بر اساس انحنای مقطع است.

نیاز لرزه‌ای با فرض معادل‌سازی بین ضریب رفتار از یوروکد 8 و ضریب اصلاح پاسخ و ضریب اهمیت از ASC 7 ارزیابی شد.

این نیاز لرزه‌ای وابسته به ویژگی‌های سازه و محل قرارگیری در منطقه لرزه‌خیز است، در حالی که ظرفیت سازه طبق یوروکد 8 به عنوان نسبت انحنای نهایی به انحنای تسلیم مورد بررسی قرار گرفت.

در این مطالعه‌ی موردی، این ظرفیت از طریق روش‌های فایبر و روش اجزای محدود ارزیابی شد.


به‌طور خاص، برای تحلیل مقطع، ویژگی‌های مواد در این شکل نشان داده شده‌اند.

در اینجا، تحلیل مقطع بخش هیبریدی را ارائه می‌دهیم که با تعیین تعادل انحنا در حالت‌های حدی مختلف، از جمله تسلیم فولاد، حد الاستیک کرنش بتن (برای بتن محصور و غیر محصور) و کرنش نهایی بتن، ارزیابی شده است.

بدیهی است که این تحلیل مقطع برای تمامی تیرهای طراحی‌شده انجام شده و نتایج به‌صورت منحنی‌های لنگر-انحنا نمایش داده شده‌اند.

این منحنی‌ها نشان می‌دهند که مقطع هیبریدی از نظر ظرفیت و انحنای نهایی، عملکردی مشابه مقطع فولادی دارد.

با این حال، سختی مقطع هیبریدی در مقایسه با مقطع فولادی کمتر است و همچنین انحنای نهایی آن نسبت به مقطع فولادی کاهش بیشتری دارد.

این مسئله به دلیل مدول الاستیسیته پایین‌تر میلگردهای GFRP و کرنش نهایی بیشتر آن در مقایسه با مقطع فولادی است.

اما همان‌طور که در جدول نشان داده‌ام، مقطع هیبریدی و مقطع فولادی از نظر شکل‌پذیری محلی برای مناطق با خطر لرزه‌ای بالا، مطابق با الزامات یوروکد 8 هستند.

در مقابل، همان‌طور که انتظار می‌رفت، مقطعی که تنها با GFRP تقویت شده است، شکل‌پذیری محدودی داشته و مطابق با الزامات یوروکد، برای مناطق لرزه‌خیز نامناسب است.

تحلیل مقطع از طریق مدل‌سازی اجزای محدود با استفاده از نرم‌افزار OpenSees و با به‌کارگیری روش فایبر برای در نظر گرفتن مواد مختلف موجود در روش فایبر (بتن محصور و غیر محصور، فولاد و GFRP)، مورد اعتبارسنجی قرار گرفت.

ویژگی‌های مواد به کار رفته در نرم‌افزار در شکل نشان داده شده‌اند و تحلیل از طریق تحلیل استاتیکی افزایشی با کنترل جابجایی انجام شده است.

نتایج به‌صورت منحنی‌های لنگر-انحنا ارائه شده و با نتایج حاصل از تحلیل مقطع مطابقت دارند.

به‌طور خاص، از نظر ظرفیت و شکل‌پذیری، مقدار به‌دست‌آمده کمتر از ۱۰٪ با نتایج تحلیل فایبر تفاوت دارد و هر دو روش تأیید می‌کنند که مقطع هیبریدی برای مناطق لرزه‌خیز، مطابق با الزامات یوروکد 8 است.

تفاوت بین دو ماده و دو مدل از نظر مقاومت، به دلیل رفتار متفاوت و ویژگی‌های مواد در نرم‌افزار، به‌ویژه تفاوت بین مقادیر طراحی و میانگین مقادیر ویژگی‌های مواد ایجاد شده است.

بدیهی است که اگر ویژگی‌های مواد یکسان باشند، دو مدل با یکدیگر تطابق دارند.

با توجه به این نتایج، می‌توان تأیید کرد که استفاده از GFRP محدود به مناطق غیر لرزه‌خیز نیست.

هر دو روش، مناسب‌بودن مقطع هیبریدی برای مناطق لرزه‌خیز مطابق با الزامات یوروکد 8 را نشان می‌دهند.

مقطع هیبریدی از نظر مقاومت و شکل‌پذیری، عملکردی مشابه مقطع فولادی دارد و شکل‌پذیری آن به طور قابل توجهی در مقایسه با تیر تقویت‌شده تنها با GFRP بهبود یافته است.

آزمایش‌های تجربی و شبیه‌سازی فایبر دقیق‌تر، گام بعدی این پژوهش خواهد بود.

استفاده از میلگرد پلیمر تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) در مهندسی سازه به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و دوام زیاد مورد توجه قرار گرفته است.

با این حال، شکنندگی و سختی کمتر آن نسبت به میلگرد فولادی، نگرانی‌هایی را در مورد مناسب بودن آن در مناطق زلزله‌خیز ایجاد کرده است.

این مطالعه رفتار سازه‌ای ستون‌های تقویت‌شده با میلگرد GFRP و سیستم‌های الیاف هیبریدی را برای بهبود عملکرد، به‌ویژه در مناطق لرزه‌خیز، بررسی می‌کند.

آزمایش‌های تجربی و تحلیل‌های عددی برای ارزیابی ظرفیت باربری، شکل‌پذیری و مکانیزم‌های خرابی انجام شد.

نتایج نشان می‌دهد که سیستم‌های تقویت‌کننده هیبریدی می‌توانند مقاومت سازه‌ای را به‌طور قابل توجهی افزایش دهند، در حالی که دوام و پایداری را حفظ می‌کنند.

1. مقدمه

المان های سازه‌ای، به‌ویژه ستون‌ها، نقش حیاتی در باربری و مقاومت لرزه‌ای دارند.

روش‌های سنتی تقویت از میلگردهای فولادی استفاده می‌کنند که استحکام و شکل‌پذیری بالایی دارند اما مستعد خوردگی هستند.

در مقابل، میلگردهای GFRP مقاومت بالایی در برابر خوردگی و وزن سبک دارند اما دچار شکست ترد می‌شوند.

این مطالعه با ترکیب میلگردهای GFRP و سیستم‌های الیاف هیبریدی، به دنبال بهبود عملکرد ستون‌ها از نظر استحکام و شکل‌پذیری است.

2. خواص مواد و روش آزمایش ستون های هیبریدی با الیاف و gfrp

در این تحقیق، ستون‌های بتنی با موارد زیر تقویت شدند:

• میلگرد GFRP (طبق استانداردهای ACI 440)

• سیستم‌های الیاف هیبریدی (ترکیب الیاف مصنوعی و فولادی)

• میلگرد فولادی سنتی (برای مقایسه عملکرد)

خواص کلیدی مواد از جمله استحکام کششی، مدول الاستیسیته و کرنش شکست بررسی شدند. طرح‌های اختلاط بتن شامل الیاف به‌منظور افزایش جذب انرژی و مقاومت در برابر ترک‌خوردگی بود.

3. رفتار سازه‌ای و ظرفیت باربری ستون های کامپوزیتی با الیاف

نتایج آزمایش‌ها نشان داد که:

• ستون‌های تقویت‌شده با میلگرد GFRP به‌تنهایی استحکام بالایی داشتند اما دچار شکست ترد شدند.

• تقویت با الیاف هیبریدی باعث بهبود جذب انرژی و تأخیر در گسترش ترک‌ها شد.

• سیستم هیبریدی که ترکیبی از GFRP و الیاف فولادی بود، بهترین تعادل بین استحکام، شکل‌پذیری و عملکرد لرزه‌ای را نشان داد.

4. عملکرد لرزه‌ای و ملاحظات شکل‌پذیری ستون های هیبریدی

در مناطق لرزه‌خیز، شکل‌پذیری عامل کلیدی محسوب می‌شود. تحلیل اجزای محدود (FEA) و آزمایش‌های تجربی نشان دادند که ستون‌های تقویت‌شده با سیستم هیبریدی معیارهای لرزه‌ای یورکد 8 (Eurocode 8) و ACI 318 را برآورده می‌کنند.

تحلیل لنگر-انحنا افزایش ظرفیت تغییرشکل را نشان داده و تقویت هیبریدی را به‌عنوان جایگزینی مناسب برای فولاد معرفی می‌کند.

5. نتیجه‌گیری

این مطالعه تأیید می‌کند که استفاده از تقویت الیاف هیبریدی همراه با میلگرد GFRP عملکرد ستون‌ها را بهبود می‌بخشد، به‌ویژه در کاربردهای لرزه‌ای.

این ترکیب، دوام را افزایش داده، هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد و مقاومت بهتری را در برابر بارهای دینامیکی تضمین می‌کند.

تحقیقات آینده شامل آزمایش‌های در مقیاس کامل و استراتژی‌های پیاده‌سازی در شرایط واقعی خواهد بود.

بهبود عملکرد سازه‌ای ستون با استفاده از میلگرد GFRP و الیاف هیبریدی

چکیده

پلیمر تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) به‌عنوان یک جایگزین موفق برای میلگردهای سنتی شناخته شده است که باعث افزایش عمر مفید سازه‌ها و ارائه خواص غیرخورنده می‌شود.

در این مطالعه، آزمایش‌های تجربی روی ستون‌های تقویت‌شده با الیاف هیبریدی و میلگردهای GFRP انجام شده است.

عملکرد این ستون‌ها با ستون‌های تقویت‌شده با میلگرد فولادی سنتی مقایسه شد.

در این تحقیق، شش ستون هیبریدی با الیاف و میلگرد GFRP و سه ستون بتنی تقویت‌شده با میلگرد فولادی تحت بارگذاری‌های خارج از مرکز (0.0، 0.25، 0.50) ساخته و آزمایش شدند.

الیاف مورد استفاده شامل الیاف فولادی و الیاف شیشه بودند که به افزایش مقاومت بتن کمک کردند.

آزمایش‌ها برای بررسی ظرفیت باربری ستون‌ها در برابر بارهای محوری و خارج از مرکز، تغییرشکل و کمانش انجام شد.

نتایج نشان داد که میلگردهای GFRP قادر به تحمل حداکثر بارهای محوری و خارج از مرکز بدون خردشدگی و کمانش موضعی بودند. همچنین، پس از برداشتن بار، ستون‌های تقویت‌شده با GFRP به حالت اولیه خود بازگشتند و عرض ترک‌ها کاهش یافت.

در مقابل، در ستون‌های تقویت‌شده با فولاد، میلگردهای فولادی دچار تسلیم شدند و پس از برداشتن بار، تغییری در میزان تغییرشکل و عرض ترک مشاهده نشد.

عملکرد میلگردهای هیبریدی (HYFC) در مقایسه با ستون‌های بتنی سنتی 18٪ بهتر بود.

ستون‌ها از مهم‌ترین اعضای سازه‌ای هستند که بار را از تیرها و ستون‌های بالایی دریافت کرده و آن را از طریق فونداسیون به زمین منتقل می‌کنند.

خرابی ستون می‌تواند منجر به بی‌ثباتی الاستیک شود، زیرا کاهش ظرفیت باربری ستون‌های بتن مسلح (RCC) به دلیل کاهش سطح مقطع واقعی و درصد آرماتور رخ می‌دهد.

همچنین، شکست فشاری به دلیل بار محوری زیاد نسبت به سطح مقطع عضو باعث خردشدگی ستون‌های عمودی RCC و در نهایت خرابی مصالح می‌شود.

یکی از مشکلات رایج در میلگردهای فولادی سنتی، خوردگی در محیط‌های تهاجمی، وجود حفره‌ها در اعضای بتنی و شرایط مناطق ساحلی است که منجر به کاهش مقاومت کششی آرماتور و در نتیجه خرابی ستون‌ها می‌شود.

پلیمر تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) می‌تواند جایگزین مناسبی برای میلگردهای فولادی باشد، زیرا دارای مقاومت کششی بالا (1600 مگاپاسکال) و ویژگی‌های غیرخورنده است.

گزارش ACI 440-1R06 در ایالات متحده نشان می‌دهد که از میلگردهای GFRP برای ساخت عرشه پل در سال 1997 استفاده شده است.

مواد کامپوزیت FRP شامل الیاف پیوسته‌ای هستند که با یک پلیمر اتصال‌دهنده ترکیب شده، قالب‌گیری شده و در شکل موردنظر سخت می‌شوند.

ترکیبی از دو یا چند نوع الیاف مختلف، مانند کربن و شیشه یا کربن و آرامید، در یک ساختار به کار گرفته می‌شود.

در این پژوهش، هدف بررسی رفتار سازه‌ای ستون‌ها از نظر رابطه بین بار و تغییرشکل، ظرفیت باربری در شرایط مختلف بارگذاری خارج از مرکز و میزان سختی آن‌ها بود.

ستون‌های HYFRC با میلگرد GFRP در مقایسه با ستون‌های دارای میلگرد فولادی متداول بررسی شدند.

الیاف ترکیبی برای بهبود خواص مقاومتی بتن و جلوگیری از شکست فشاری یا خرابی مواد به کار رفتند.

الف. الیاف ترکیبی (Hybrid Fiber)

الیاف معمولاً برای نیازهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند. در بتن، الیاف برای افزایش مقاومت، جلوگیری از ترک‌های جمع‌شدگی و کاهش آب انداختگی به کار می‌روند. انواع مختلفی از الیاف مانند الیاف شیشه‌ای، الیاف فولادی، الیاف شیشه‌ای (دوباره ذکر شده) و پلی‌پروپیلن وجود دارند.

اگر دو یا چند نوع الیاف به‌طور منطقی در یک ماتریس مشترک ترکیب شوند تا یک کامپوزیت ایجاد کنند که از مزایای هر یک از الیاف به‌طور جداگانه بهره‌برداری کند و واکنش هم‌افزایی نشان دهد، این ترکیب به عنوان کامپوزیت هیبریدی (Hybrid Composite) شناخته می‌شود.

ب. میلگرد GFRP

میلگرد پلیمری تقویت‌شده با الیاف شیشه (GFRP) یک میلگرد جامد است که شامل نازک‌ترین الیاف شیشه‌ای جاسازی‌شده در یک ماتریس رزین پلیمری و افزودنی‌ها می‌باشد.

یکی از اصلی‌ترین دلایل تخریب سازه‌های بتنی مسلح، خوردگی فولاد مسلح‌کننده است. یکی از راهکارهای مناسب برای رفع این مشکل، استفاده از میلگردهای GFRP است که از مواد غیرخورنده تشکیل شده‌اند.

میلگردهای GFRP عمدتاً از الیاف شیشه‌ای ساخته شده‌اند و به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، عمر مفید سازه‌های بتنی مسلح را به طور قابل توجهی افزایش داده و هزینه‌های نگهداری، تعمیر و جایگزینی را کاهش می‌دهند.

با وجود اینکه GFRP به عنوان یک جایگزین مناسب برای میلگردهای فولادی در نظر گرفته می‌شود، طراحی آن با چالش‌هایی همراه است که با طراحی بتن مسلح با فولاد سنتی متفاوت است.

۲. مصالح مورد استفاده در کار آزمایسگاهی

0.75% حجم سیمان برای تولید کامپوزیت به کار رفته است.

الف. سیمان

از سیمان پرتلند معمولی مطابق با استاندارد IS 10262-2009 (JSW Cement 53 Grade) که از یک منبع واحد تولید شده، استفاده شده است.

ب. سنگدانه ریز

شن و ماسه رودخانه‌ای موجود در محل، به عنوان سنگدانه ریز مورد استفاده قرار گرفت که از الک 4.75 میلی‌متری مطابق با استاندارد IS 383-1978 عبور می‌کند.

ج. سنگدانه درشت (Coarse Aggregate)

سنگدانه درشت محلی مورد استفاده قرار گرفت که از الک 20 میلی‌متری عبور کرده و روی الک 12.5 میلی‌متری باقی مانده است، مطابق با استاندارد IS 383-1978. وزن مخصوص سنگدانه درشت برابر 2.74 می‌باشد.

د. آب (Water)

آب آشامیدنی موجود در آزمایشگاه، مطابق با استاندارد IS 456-2000، برای ساخت و عمل‌آوری نمونه‌ها مورد استفاده قرار گرفت. نسبت آب به سیمان 0.45 در مخلوط در نظر گرفته شد.

ه. الیاف فولادی (Steel Fiber)

الیاف فولادی به صورت طول‌های کوتاه و جداگانه با نسبت طول به قطر بین 20 تا 100 برای مسلح کردن بتن مورد استفاده قرار گرفتند.

الیاف گرد رایج‌ترین نوع هستند که قطر آن‌ها بین 0.25 تا 0.75 میلی‌متر متغیر است. همچنین، الیاف فولادی مستطیلی شکل معمولاً ضخامت 0.25 میلی‌متری دارند.

و. الیاف شیشه‌ای (Glass Fiber)

الیاف شیشه‌ای از تعداد زیادی الیاف بسیار نازک شیشه‌ای تشکیل شده‌اند. الیاف شیشه‌ای نازک‌تر دارای مقاومت کششی بیشتری هستند، زیرا با کاهش ضخامت، شکل‌پذیری آن‌ها افزایش می‌یابد.

ز. میلگردهای GFRP (GFRP Rebars)

میلگردهای GFRP از الیاف شیشه‌ای و مواد کامپوزیتی تشکیل شده‌اند که با پلیمر چسباننده الیاف آغشته شده، قالب‌گیری شده و در شکل مورد نظر سخت می‌شوند. ویژگی‌های آن شامل:

• مقاوم در برابر خوردگی

• مقاومت کششی بالا

• وزن کمتر در مقایسه با فولاد

قطرهای مختلف موجود

میلگردهای GFRP در قطرهای 6mm، 8mm، 10mm، 12mm و 16mm در دسترس هستند.

3. برنامه آزمایش (Test Program)

برنامه آزمایش شامل 9 ستون بتنی به ابعاد 150mm × 150mm × 1000mm بود.

این ستون‌ها به عنوان ستون کوتاه در نظر گرفته شدند، زیرا نسبت لاغری (L/D) کمتر از 12 بود، که طبق استاندارد ACI 318-1424 کمتر از 22 محسوب می‌شود.

تقسیم‌بندی نمونه‌های آزمایش

نمونه‌های آزمایشی به 3 گروه تقسیم شدند، همان‌طور که در جدول 1 نشان داده شده است.

هر گروه شامل 2 ستون بتنی با جزئیات تسلیح یکسان بود که تحت شرایط مختلف برون‌مرکزی (eccentricity) برابر با 0، 25 و 50mm آزمایش شدند.

نمونه‌ها بر اساس نوع میلگرد طولی و خاموت (فولادی یا GFRP)، قطر میلگرد طولی، فاصله خاموت‌ها و میزان خروج از مرکز بار اعمالی مشخص شدند.

مشخصات نمونه‌ها

به عنوان مثال، نمونه G10T-150E0.0 دارای ویژگی‌های زیر بود:

• میلگردهای GFRP برای میلگردهای طولی و خاموت‌ها مورد استفاده قرار گرفتند.

• قطر میلگردهای طولی 10mm در نظر گرفته شد.

• فاصله خاموت‌ها 150mm بود.

• آزمایش تحت بارگذاری هم‌محور (Concentric Load) انجام شد.

جزئیات گروه‌های آزمایشی

• گروه اول (S10T-150): شامل 3 ستون بتنی مرجع بود که با 4 میلگرد طولی فولادی (قطر 10mm) و 6 خاموت فولادی در فواصل 150mm مسلح شده بودند.

• سه گروه دیگر: با استفاده از میلگردهای GFRP به جای میلگردهای فولادی مسلح شدند.

اندازه‌گیری تغییر شکل جانبی

گیج اندازه‌گیری جابجایی (Dial Gauge) در ارتفاع میانی ستون نصب شد تا میزان تغییر شکل جانبی ستون حین بارگذاری را اندازه‌گیری کند.
۴. نتایج آزمایش (Test Results)

A- نتایج آزمایش مکعب (Cube Test Result)

مقاومت فشاری (Compressive Strength) بیشترین تنش فشاری است که یک ماده جامد تحت بارگذاری تدریجی بدون شکست می‌تواند تحمل کند.

این مقدار با تقسیم حداکثر بار تحمل شده بر سطح مقطع اولیه نمونه در آزمایش فشاری محاسبه می‌شود.

نتایج آزمایش مکعب در جدول 9 آورده شده است (آزمایش 7 روزه).

B- نتایج آزمایش تجربی بر روی ظرفیت باربری ستون

این بخش شامل مقایسه نتایج آزمایش ستون‌های بتن مسلح (RCC) با میلگرد فولادی و ستون‌های HYFRC با میلگرد GFRP است.

تمام نمونه‌ها تحت شرایط بارگذاری برون‌مرکزی 0، 25 و 50 میلی‌متر آزمایش شدند تا لحظه شکست و حداکثر ظرفیت باربری آنها بررسی شود.

• ممان (Moment) و سختی (Stiffness) از طریق مقایسه بار حداکثری و تغییر مکان افقی در آن بار محاسبه شدند.

• نتایج در جدول 10 ارائه شده است.

۵. نتیجه‌گیری (Conclusion)

بر اساس بررسی‌های آزمایشگاهی رفتار ستون تحت بارگذاری خارج از مرکز، نتایج زیر به دست آمد:

• ظرفیت باربری ستون HYFRC با GFRP در خارج از مرکزیت 0،0، نسبت به ستون بتنی معمولی 18% بیشتر بود.

• حداکثر تغییر مکان در بار محوری نهایی برای ستون‌های GFRP و فولادی به ترتیب 1.45mm و 1.3mm بود.

• افزایش میزان خارج از مرکزیت در ستون‌های GFRP، رفتاری مشابه ستون‌های بتن مسلح سنتی نشان داد.

• تمام ستون‌های GFRP تحت بارگذاری خارج از مرکز، بدون شکست میلگردها و تنها با شکست در ناحیه فشاری بالای ستون، گسیخته شدند.

• الیاف هیبریدی عملکرد مناسبی در افزایش مقاومت فشاری و جلوگیری از ایجاد ترک‌های ریز نشان دادند.

• ظرفیت خمشی (Moment Carrying Capacity) ستون‌های GFRP، 5% بیشتر از ستون‌های بتن مسلح با میلگرد فولادی بود.

• با افزایش خارج از مرکزیت، سختی ستون‌های GFRP نسبت به سختی محوری کاهش یافت.

• ستون‌های GFRP بدون بروز کمانش موضعی (Local Buckling) یا ناپایداری الاستیک (Elastic Instability)، توانستند افزایش خارج از مرکزیت را تحمل کنند.

• در مقایسه با ستون‌های بتن مسلح با میلگرد فولادی، ستون‌های GFRP دارای ظرفیت تغییر مکان بیشتری بدون شکست بودند.

نتایج کلیدی مطالعه

• ظرفیت باربری ستون HYFRC با GFRP در خارج از مرکزیت (0,0)، نسبت به ستون بتنی معمولی 18% بیشتر بود.

• حداکثر تغییر مکان در بار محوری نهایی برای ستون‌های با میلگرد GFRP و میلگرد فولادی معمولی، به ترتیب 1.45mm و 1.3mm ثبت شد.

• افزایش درصد برون‌مرکزی در ستون GFRP رفتار مشابهی با ستون بتن مسلح معمولی نشان داد.

• تمام ستون‌های GFRP تحت بارگذاری خارج از مرکز، بدون شکست میلگردها و تنها با گسیختگی در ناحیه فشاری بالای ستون، دچار شکست شدند.

• الیاف هیبریدی عملکرد مطلوبی در افزایش مقاومت فشاری و جلوگیری از ایجاد ترک‌های ریز داشتند.

• ظرفیت خمشی ستون‌های GFRP، 5% بیشتر از ستون‌های بتن مسلح با میلگرد فولادی بود.

• با افزایش خارج از مرکزیت، سختی ستون‌های GFRP در مقایسه با سختی محوری کاهش یافت.

• ستون‌های GFRP با افزایش میزان برون‌مرکزی، بدون کمانش موضعی (Local Buckling) یا ناپایداری الاستیک (Elastic Instability) باقی ماندند.

• ستون‌های GFRP در مقایسه با ستون‌های بتن مسلح فولادی، ظرفیت تغییر مکان بیشتری بدون شکست نشان دادند.

این آیین‌نامه فقط طراحی اعضای بتن مسلح را که کاملاً با میلگرد کامپوزیتی GFRP مسلح شده‌اند، پوشش می‌دهد و طراحی اعضای "هیبریدی" (با ترکیب انواع مختلف آرماتور) خارج از حوزه این آیین‌نامه است.

با این حال، در سازه‌هایی که برخی از اعضا با GFRP و برخی دیگر با آرماتورهای دیگر مسلح شده‌اند، این آیین‌نامه صرفاً طراحی اعضای مسلح با GFRP را پوشش می‌دهد، در حالی که استانداردهای مناسب دیگر (مانند ACI 318) مسئول طراحی سایر اعضا خواهند بود.

دسته‌بندی لرزه‌ای سازه‌های بتن مسلح کامپوزیتی در ACI440

• طراحی اعضای بتن مسلح با GFRP در رده لرزه‌ای SDC A پوشش داده شده است.

• طراحی اعضای GFRP که بخشی از سیستم مقاوم لرزه‌ای نیستند، در رده‌های لرزه‌ای SDC B و SDC C نیز مجاز است.

• این نسخه اولیه، طراحی اعضای بتن مسلح با GFRP را برای سازه‌هایی که در رده‌های لرزه‌ای SDC D، E و F قرار می‌گیرند، شامل نمی‌شود، اما نسخه‌های بعدی آیین‌نامه احتمالاً این موارد را نیز پوشش خواهند داد.

محققان با استفاده از ترکیب میلگردهای فولادی و کامپوزیتی به روش اجزاء محدود نتایج طراحی با هردو میلگرد و ترکیب آنها را رضایت بخش نشان داده اند که می تواند در آینده در مناطق لرزه خیز ساختمان بتن مسلح تا ۴ طبقه با ضریب شکل پذیری بسیار نزدیک به حالت متعارف و البته بادوام ک بهینه را طراحی و اجرا و بهره برداری کرد.

• میلگردهای GFRP جاری یا تسلیم نمی‌شوند؛ بلکه تا آخرین نقطه شکست، رفتار الاستیک کاملا خطی دارند.

• بنابراین، روش‌های طراحی در این آیین‌نامه با در نظر گرفتن این تفاوت، تدوین شده‌اند و طراحی را از دیدگاه تغییرشکل‌پذیری (توانایی یک عضو برای تغییرمکان زیاد پیش از شکست) بررسی می‌کنند، نه از دیدگاه شکل‌پذیری که در طراحی بتن مسلح با فولاد مورد توجه است.

• بر همین اساس، این آیین‌نامه اجازه می‌دهد که اعضای خمشی بتن مسلح با GFRP دارای حالت مود شکست کششی یا فشاری کنترل‌شده باشند.

سه پارامتر مقاومت برشی، عملکرد مهاری و چسبندگی یا پیوستگی در ACI440 جدید بر دقت در طراحی سازه های بتنی با میلگرد آجدار کامپوزیتی تأثیر می‌گذارد.

به همین دلیل، معادلات طراحی مقاومت برشی و طول مهاری با معادلات موجود در ACI 318 برای فولاد متفاوت است، هرچند روش‌های طراحی کلی مشابه باقی مانده‌اند.

تفاوت‌های مهم دیگر نسبت به ACI 318 در طراحی سرویس‌پذیری برای کنترل تغییرمکان و ترک‌خوردگی مشاهده می‌شود، زیرا سختی میلگردهای GFRP می‌تواند تا یک‌چهارم سختی میلگردهای فولادی باشد.

استحکام کششی بالا در راستای الیاف تقویت‌کننده، که بر مقاومت برشی، عملکرد مهاری و چسبندگی تأثیر می‌گذارد.

به همین دلیل، معادلات طراحی مقاومت برشی و طول مهاری با معادلات موجود در ACI 318 برای فولاد متفاوت است، هرچند روش‌های طراحی کلی مشابه باقی مانده‌اند.

تفاوت‌های مهم دیگر نسبت به ACI 318 در طراحی سرویس‌پذیری برای کنترل تغییرمکان و ترک‌خوردگی مشاهده می‌شود، زیرا سختی میلگردهای GFRP می‌تواند تا یک‌چهارم سختی میلگردهای فولادی باشد.

میلگرد کامپوزیتی اندود شده و سفارشی ما در برابر ۳ ساعت آزمون حریق در دمای بالای ۳۰۰ درجه مقاومت بسیار مناسبی را از خود نشان داده اند که در صورت سفارش کارفرما این میلگردها قابل تامین است.

• مقاومت هر دو میلگرد فولاد و کامپوزیت در حریق های بزرگ کاهش دارد اما ویژگی‌های مکانیکی و چسبندگی میلگردهای GFRP در دماهای بالا بیشتر از میلگردهای فولادی کاهش می‌یابد.

• از آنجایی که هنوز نتایج آزمون‌های مقاومت حریق ASTM E119 بر اعضای بتن مسلح با GFRP در دسترس نیست، این آیین‌نامه فقط در مواردی قابل استفاده است که الزامات مقاومت در برابر آتش موردنیاز نباشد یا توسط مقام رسمی ساختمان مثل مرکز تحقیقات و اداره استاندارد تأیید شود.

• توصیه‌هایی برای افزایش مقاومت در برابر حریق در تفسیر آیین‌نامه ACI و Aisc و مبحث ۳ مقررات ملی ارائه شده است که نگرانی را تا حدود زیادی برطرف می نماید.

میلگردهای کامپوزیتی gfrp با مقاومت کششی ۳ برابری نسبت به فولاد هم در اعضای سازه و هم قطعات غیر سازه ای ساختمان پل نیوجرسی سگمنت کاربرد فراوانی دارند بنابراین تغییرات قیمت روز میلگرد آجدار gfrp کامپوزیتی نسبت به چند ماه گذشته با توجه به افزایش قیمت دلار خالی از لطف نیست.

بررسی مقایسه ای قیمت میلگرد کامپوزیتی و فولادی هم سایز

امروزه هم به صورت تکی و هم به صورت ترکیبی از انواع میلگرد و خم و خاموت کامپوزبتی در پروژه های عمرانی استفاده می شود. با توجه به کیفیت هم سان میلگرد کامپوزیتی تامبن شده از طرف ما با میلگرد ذوب آهن اصفهان قیمت میلگرد نمره ۱۲ و ۱۴ و ۱۶ اصفهان به ازای هر کیلو برابر و قیمت میلگرد نمره ۱۲ و ۱۴ و ۱۶ کامپوزیتی gfrp برابر ۴۳ هزار و ۴۸ هزار و ۷۷ هزار است که حدود ۱۳ و ۶ و ۴ درصد کاهش هزینه هر کیلو یا هر تن یا شاخه را نشان می دهد.

بررسی مقایسه ای قیمت میلگرد کامپوزیتی و فولادی بصورت معادل

وزن سبک میلگردهای gfrp کامپوزیتی اجازه می دهد که قابل رقابت با میلگرد فولادی همراه با مقاومت کششی ۳ برابر فولادی از نظر قیمت باشد و در بیشتر سایزها هزینه پایین تر میلگرد کامپوزیتی به چشم می خورد.

به عنوان مثال قیمت میلگرد کامپوزیتی نمره ۷ برابر ۲۷۵۰۰است که قیمت معادل آن در کارخانه نیشابور نمره ۱۰ با قیمت هر کیلو ۴۴۰۰۰ تومان است که باز هم ۳۵درصد کاهش هزینه دارد.

قیمت میلگرد کامپوزیتی نسبت به ۶ ماه اول گذشته حدود ۲۰ درصد افزایش را نشان می دهد در حالی که با توجه به تعدد زیاد کارخانجات تولید میلگرد قیمت میلگرد آجدار حدود ۳۲ درصد افزایش را امسال ۱۴۰۳ نشان می دهد و البته که نوسان قیمت میلگرد کامپوزیتی،همواره کمتر است و ثبات قیمت بهتری را نشان داده است.

بخش میلگرد الیاف شیشه در سال 2021 بر بازار مسلط شد میلگرد الیاف شیشه بیشترین سهم را در بازار جهانی میلگرد FRP در سال 2021 به خود اختصاص داد.

این سهم بالا به دلیل هزینه بسیار ارزان تر آن در مقایسه با میلگردهای الیاف کربن و الیاف بازالت و خواص افزایش یافته مانند استحکام، انعطاف پذیری، دوام، پایداری، سبک وزن و مقاومت در برابر گرما، دما و رطوبت است.

از کاربردهای میلگرد الیاف شیشه می توان به ساخت بزرگراه ها، پل ها، سازه های دریایی، جاده ها و ساختمان ها و اسکله ها و تصفیه خانه های آب اشاره کرد.

رزین وینیل استر بیشترین سهم از بازار میلگرد FRP را در سال 2021 به خود اختصاص داد وینیل استر بیشترین سهم را در کل بازار دارد.

این سهم بالا را می توان به دوام بالاتر، مقاومت در برابر حرارت، آب و خوردگی نسبت داد.

هزینه ارزان تر در مقایسه با رزین های اپوکسی یکی دیگر از عوامل کلیدی در افزایش سهم بازار آن است.

رزین وینیل استر پرکاربردترین رزین در میلگردهای FRP است. این یک فرم ترکیبی از رزین پلی استر است که با افزودن رزین اپوکسی تقویت می شود.

میلگردهای FRP مبتنی بر رزین وینیل استر به دلیل عملکرد فیزیکی بالاتر نسبت به رزین های پلی استر و مزایای هزینه نسبت به اپوکسی ها، بیشترین استفاده را در سراسر جهان دارند.

انتظار می‌رود برنامه بزرگراه‌ها، پل‌ها و ساختمان‌ها بیشترین سهم بازار را در طول دوره پیش‌بینی داشته باشند.

افزایش تقاضا برای نوسازی و تقویت سازه های جدید و موجود برای کاهش هزینه تعمیر و نگهداری و افزایش چرخه عمر سازه ها، نیاز به این میلگردها را در این بخش افزایش می دهد.

ایالات متحده، کانادا، آلمان، فرانسه، انگلستان، ایتالیا، اسپانیا، روسیه، عربستان سعودی، امارات متحده عربی، چین، کره جنوبی، ژاپن، برزیل و مکزیک مصرف کنندگان عمده میلگردهای FRP در بخش بزرگراه ها، پل ها و ساختمان ها هستند.

منطقه آمریکای شمالی در سال 2021 بر بازار تسلط داشت.

رشد بالای بازار میلگرد FRP در آمریکای شمالی به تقاضای زیاد برای میلگردهای FRP در ساخت و ساز و تعمیر بزرگراه ها، پل ها و ساختمان ها، سازه های دریایی و اسکله ها، تصفیه خانه های آب، اتاق های MRI، ATC، سازه های پارکینگ، تاسیسات ذخیره نمک، کارخانه های شیمیایی و کارخانه های ذوب نسبت داده می شود.

با این حال، پیش‌بینی می‌شود که بازار APAC به دلیل افزایش تقاضا از چین، ژاپن، کره جنوبی و استرالیا و نیوزلند، سریع‌ترین رشد را در طول دوره پیش‌بینی به ثبت برساند.

شناخت مزایا و محدودیت ها و کاربردها و چالش های مهم بازار خرید میلگردهای کامپوزیتی علاقه مندان را به انتخاب صحیح و منطقی میلگرد با توجه به نیاز پروژه در تولید ساخت بهره برداری از پروژه های پیمانکاری کمک می نماید.

بازخورد و مزایای میلگرد کامپوزیتی:

افزایش تقاضا برای میلگردهای سبک وزن، استحکام بالا و غیر خورنده میلگردهای FRP مقاوم در برابر خستگی، بسیار سبک وزن، استحکام کششی بالاتری نسبت به فولاد هستند و از همه مهمتر خورنده نیستند.

میلگردهای FRP به طور گسترده در ساخت بزرگراه ها، پل ها، ساختمان ها، سازه های دریایی و اسکله ها، تصفیه خانه های آب، اتاق های MRI، تونل ها، کارخانه های ذوب و کارخانه های شیمیایی استفاده می شود.

این میلگردها تحت تاثیر عوامل خارجی مانند خوردگی و شرایط سخت محیطی قرار نمی گیرند و باعث افزایش طول عمر هر سازه ای می شوند و یکپارچگی سازه را حفظ می کنند. علاوه بر این، حمل و نقل و جابجایی آن آسان تر است.

محدودیت های بازار میلگرد کامپوزیتی:

تجربه حرفه ای محدود در رابطه با میلگردهای FRP در بازارهای نوظهور پیش بینی می شود که APAC بالاترین بازار در حال رشد باشد.

با این حال، بازار ساخت و ساز در اکثر کشورها در APAC چندان پیشرفته نیست و استفاده از کامپوزیت ها در کاربردهای ساختمانی در بین متخصصان نسبتاً جدید است.

علاوه بر این، اطلاعات محدودی در مورد عملکرد میدانی بلند مدت میلگردهای FRP و کمبود متخصصان در این زمینه وجود دارد.

فرصت ها و کاربرد عملی میلگرد کامپوزیتی:

رشد صنعت ساخت و ساز در بازارهای نوظهور صنعت ساخت و ساز در کشورهای در حال توسعه مانند هند، چین و عربستان سعودی به دلیل شهرنشینی سریع، افزایش جمعیت و رشد عظیم صنعتی و درآمدی به سرعت در حال رشد است.

ساخت ابرسازه ها و پروژه های زیربنایی مختلف در این کشورها به طور فزاینده ای از راه حل های تقویتی استفاده می شود و میلگردهای FRP به دلیل مزایای طولانی مدت هزینه و خواص مفید مانند استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی برای پروژه های مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند.

بسیاری از پروژه های بزرگ مانند پارک انرژی ملک سلمان، پروژه شهر صنعتی جدیدی که در حال ساخت است (که بین دمام و الاحساء در استان شرقی عربستان سعودی واقع شده است)، از میلگردهای FRP برای تقویت سازه استفاده کرده اند.

برخی از تصفیه خانه های آب مانند کارخانه فاضلاب ام الحیمن (کویت)، پروژه STEP Link Sewers (امارات متحده عربی)، و خطوط اصلی فاضلاب فاضلاب (عربستان سعودی) پروژه های بزرگی هستند که در MEA انجام شده و از میلگردهای FRP به طور قابل توجهی استفاده شده است.

چالش های میلگردهای پلیمری کامپوزیتی:

در دسترس بودن جایگزین های کم هزینه میلگردهای FRP با رقابت سختی با جایگزین های ارزان قیمت موجود در بازار روبرو هستند که شامل فولاد ضد زنگ جامد، میلگردهای مشکی، روکش اپوکسی و روکش گالوانیزه (روکش روی) و فولاد ضد زنگ می باشد.

میلگردهای FRP نسبت به جایگزین های سنتی بسیار برتر هستند. اما در برخی موارد به دلیل هزینه های بالاتر، از میزان پذیرش پایین تری برخوردارند.

میلگردهای FRP دارای خاصیت ارتجاعی پایین و همچنین شکل پذیری کمتری نسبت به فولاد هستند که در صورت ترک خوردگی سازه باعث از بین رفتن سختی می شود هر چند با افزایش مقاومت بتن و یا تعداد میلگرد و روش،هیبرید این مشکل حل شده است. همه این عوامل یک چالش مهم برای رشد بازار میلگرد FRP است.

در طول تاریخ، زمینه هایی مانند صنعت، فناوری و مهندسی به منظور رفع نیازهای ناشی از افزایش جمعیت توسعه یافته است.

با افزایش جمعیت، ساختمان های بزرگتر و بلندتر مانند برج ها و ابر سازه های دریایی مانند سد و پل ها مانند پل کابلی شروع به ساخت و ساز برای رفع نیاز مسکن و حمل و نقل و تامین آب کردند.

علاوه بر این، ساختمان های با خواص ویژه ای برای استفاده های شلوغ مانند مراکز خرید، مراکز همایش، ساختمان های هنری به نام ساختمان دولتی یا اداری پدید آمده اند.

برای ایمنی جامعه و تاب آوری ، دوام این سازه ها عامل مهمی است. ساختمان هایی که مصالح استاندارد از جمله میلگرد لازم را در ساخت خود ندارند ممکن است عمر مفید کوتاهی داشته باشند و برای افراد ساکن در آنها خطراتی بخصوص در هنگام زلزله ایجاد کنند.

با توجه به بلایای طبیعی مانند زلزله و رانش زمین، یک ساختمان مستحکم در حفظ جان افراد در آن نقش دارد. به همین دلیل در سازه های ساختمانی از از میلگردهای فولادی و کامپوزیتی پر مقاومت کششی بین ۴۰۰ تا ۱۳۰۰ مگاپاسکال برای تقویت ساختار اسکلتی سازه های بتن مسلح استفاده می شود.

همانطور که مشخص است مصالح اصلی ساختمان ها بتن است. بتن در برابر کشش مقاوم نیست اما در برابر فشار و کمانش قوی است. بنابراین می توان آن را به سرعت تغییر شکل داد. دوام سازه توسط میلگردهای کششی تقویت می شود.

میلگرد مخفف میلگردهای تقویت کننده است. میلگردهای تقویت کننده همیشه از فولاد و جدیدا از کامپوزیت ماتریکس ساخته می شوند. این به دلیل ضرایب انبساط حرارتی مشابه فولاد و بتن است.

در حالی که ساختمان ها در حال ساخت هستند، میلگردهای فولادی و یا کامپوزیتی برای افزایش مقاومت در بتن قرار می گیرند و ایستایی ساختمان را در برابر بارهای وارده تضمین می کنند.

اگر بتن ساختمان در اثر بلایای طبیعی ترک بخورد یا بشکند، میلگرد فولادی یا کامپوزیتی ساختمان را پایدار نگه می دارد.

اغلب، میلگردهای کامپوزیتی و فولادی دارای سطوح و آج هایی تغییر شکل یافته جناغی یا مارپیچی برای ایجاد انتگرال بهتر و درگیری با بتن هستند که آن سطوح تغییر شکل یافته خطر لغزش میلگردها را در بتن را کاهش می دهد.

مانند سایر مصالح ساختمانی فولادی میلگرد را می توان بازیافت و خراش داد تا این ضایعات پس از فرآیند ذوب و اصلاح فروخته می شوند.

در سال های اخیر استفاده از میلگرد FRP در ساخت بزرگراه ها، پل ها و ساختمان ها قابل توجه بوده است.

بسیاری از پروژه های ساختمانی و زیرساختی در سراسر جهان، به ویژه در کشورهای در حال توسعه و بازارهای نوظهور در APAC و MEA در حال انجام هستند.

علاوه بر این، تقاضای فزاینده برای نوسازی و تقویت پل های جدید و از نظر سازه ای ناقص یا تخریب شده نیاز به میلگردهای FRP را افزایش می دهد.

طبق گزارش انجمن مهندسین عمران آمریکا، بیش از 617000 پل در سراسر ایالات متحده وجود دارد و 42٪ از همه پل ها حداقل 50 سال قدمت دارند و 46154 یا 7.5٪ از پل های کشور از نظر سازه ای نا امن هستند.

کمبود هزینه تعمیر این پل ها تا سال 2021، 125 میلیارد دلار برآورد شده است.

پیش بینی می شود حجم بالای پروژه های نوسازی و تعمیر باعث رشد بازار میلگرد FRP شود.

آیا می دانید عوامل موثر بر رشد بازار،بهترین بازار و نحوه قیمت گذاری میلگرد کامپوزیتی و چالش های مقایسه آن در هنگام خرید یا صادرات میلگرد کامپوزیتی چیست؟

عوامل موثر بر رشد بازار میلگرد کامپوزیتی FRP چیست؟

تقاضای بالای صنایع کاربردی به دلیل خواص عملکردی برتر میلگرد FRP بازار را به حرکت درآورده است.

کدام بازار سریعترین رشد در سطح منطقه برای میلگرد آجدار کامپوزیتی FRP است؟

APAC به دلیل حضور تولید کنندگان عمده میلگرد FRP و رشد روزافزون صنایع مختلف مصرف نهایی، سریعترین بازار در حال رشد میلگرد آجدار FRP است.

عوامل موثر در قیمت نهایی میلگرد FRP چیست؟

مواد اولیه و فرآیند تولید نقش حیاتی در هزینه ها دارند. نوع فرآیند تولید تا حد زیادی به قیمت گذاری نهایی میلگرد FRP کمک می کند.

چالش های موجود در بازار میلگرد FRP چیست؟

تولید فیبر کربن کم هزینه چالش اصلی در بازار میلگرد FRP است.

کدام نوع میلگرد کامپوزیتی صادراتی FRP بیشترین محبوبیت در بین خریداران در جهان را دارد؟

میلگرد آجدار و ساده FRP با الیاف شیشه و پوشش آپوکسی به دلیل کاربردهای گسترده در بزرگراه ها، پل ها و کاربردهای ساختمان، بیشترین سهم را به خود اختصاص داده است.

بازار میلگرد FRP چگونه در حال رشد است؟

بازار با سرعت قابل توجهی در حال رشد است. این یک بازار بالقوه است و بسیاری از تولیدکنندگان در حال برنامه ریزی استراتژی های تجاری برای گسترش تجارت خود هستند.

قیمت بهتر و کیفیت برابر میلگردهای کامپوزیتی پیمانکاران را راغب به خرید میلگرد بومی کامپوزیتی صادراتی ایرانی نموده است.

شرکت های مختلفی در جهان هستند که میلگرد کامپوزیتی تولید می کنند اما به دلیل دوری از ایران و هزینه بالای گمرگی برای پیمانکاران و تاجران اقتصادی نیست که از این میلگرد استفاده کنند اما در اینجا میلگرد کامپوزیتی استاندارد کششی با مقاومت بالا و گواهینامه صادراتی به پیمانکاران پروژه ها و صادر کننده های ایرانی با مناسبترین قیمت پیشنهاد می گردد تا علاوه بر تامین مصالح بومی در ایران به ارزآوری کمک نمایند.

Schöck Bauteile GmbH (آلمان)، Dextra Group (تایلند)، Pultron Composites (نیوزیلند)، Pultrall Inc. (کانادا) تعدادی از تولیدی های کلیدی در بازار خرید میلگرد FRP در جهان هستند.

تا حالا می دانستید که میلگردهای کامپوزیتی هزینه پروژه شما را در محیط دریا کاهش می دهند و خوردگی را ۱۰۰ سال به عقب می اندازند پس با اطمینان میلگرد کامپوزیتی آپوکسی خرید کنید!

کاربردهای عمده میلگردهای کامپوزیتی FRP شامل عرشه پل ها،بزرگراه ها، پایه پل ها و کف و سقف ساختمان ها می باشد.

همچنین اکثر سازه های دریایی و اسکله ها کاربرد از،اصلی ترین سازه های مستعد استفاده از میلگرد کامپوزیتی آپوکسی FRP هستند.

بتن به دلیل مقاومت فشاری بالا، دوام و هزینه کم برای مدت طولانی به عنوان مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، نقاط ضعف شناخته شده آن شکنندگی و مقاومت کششی محدود است.

این امر با استفاده از میلگردهای فولادی (میلگرد) در سمت کشش سازه های بتنی برطرف شده است. میلگرد فولادی از نظر عملکردی کارآمد و نسبتاً ارزان است، بنابراین در بیشتر موارد این راه حل جواب می دهد.

با این حال، میلگرد فولادی ضعف خاص خود را دارد: هنگامی که در معرض نمک ها، مواد شیمیایی تهاجمی و رطوبت قرار می گیرد، به خوردگی (اکسیداسیون) حساس است.

میلگرد فولادی با خوردگی بتن باد کرده و بار کششی آن را افزایش می دهد و این منجر به ترک خوردگی و ریزش می شود.

ریز ترک هایی ایجاد می کند که فولاد و بتن را بیشتر و سریعتر تجزیه می کند. این امر مستلزم تعمیرات و نگهداری پرهزینه است و اگر اجازه داده شود به اندازه کافی ادامه یابد، می تواند یکپارچگی سازه را به خطر بیندازد.

چندین دهه است که برای رطوبت زدایی بتن از انواع مختلفی از آسترها و مواد نفوذی استفاده می شود و میلگردها با استفاده از پوشش اپوکسی یا فولاد ضد زنگ بهبود می یابند.

با این حال، همیشه نمی توان از خوردگی در دراز مدت جلوگیری کرد.

در حال حاضر از مواد کامپوزیت در صنایع مختلفی مانند هواپیماسازی، کشتی سازی، راه آهن و الکترونیک، انرژی و زیست پزشکی، شیمی و پتروشیمی و البته در انواع ساختمان ها استفاده می شود.

مواد کامپوزیتی با ترکیب منحصربفردشان از صلبیت، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام بالا، سبک وزن و توانایی تحمل دماهای بالا، تسهیل حمل و نقل و جابجایی، مونتاژ و نصب و در عین حال مقرون به صرفه ترین آنها در طول عمر مفید، از سایر مصالح سازه ای متمایز می شوند.

معایبی که به سختی می توان آنها را خیلی حیاتی نامید شامل مدول کم الاستیسیته عرضی و مقاومت حرارتی ناکافی است.

امروزه در کنار آرماتورهای معمولی، آرماتورهای کامپوزیت به طور فزاینده ای برای تقویت سازه های بتنی استفاده می شود.

انواع اصلی آرماتورهای کامپوزتی کربن و شیشه و بازالت هستند.

نام آرماتور موادی را که آرماتور از آن ساخته شده است ذخیره می کند.

هر یک از انواع آن خواص منحصر به فردی دارد.

آرماتور کامپوزیت معمولاً با قطر 4 تا 32 میلی متر و هر طول کامل عرضه می شود و با قطر بیش از 12 میلی متر به صورت شاخه ای بریده می شود.

یکی از مزایای کلیدی تقویت فایبرگلاس، توانایی آن در افزایش طول عمر سازه های بتنی، تضمین استحکام و قابلیت اطمینان آنها برای چندین دهه است.

این امر آن را به گزینه ای سازگار با محیط زیست تبدیل می کند زیرا نیاز به تعمیرات و تعویض مکرر را کاهش می دهد و در نتیجه مصرف ضایعات و منابع را به حداقل می رساند.

بازار میلگردهای پلیمری تقویت شده با الیاف اروپایی (FRP) به آلمان، فرانسه، ایتالیا، بریتانیا، روسیه و بقیه اروپا تقسیم می شود.

بازار میلگردهای پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) به دلیل کاربردهایی مانند ساخت پل بزرگراه و سازه های دریایی و ساخت خاکریز و همچنین تصفیه خانه های آب شاهد رشد بالایی در طول دوره پیش بینی بود.

این محصول دارای استحکام کششی بالا و خواص مقاومت در برابر خوردگی است که به توسعه بازار کمک می کند.

صنعت ساختمان سازی در حال رشد منطقه و افزایش هزینه های دولت برای تعمیر و نگهداری و ساخت و ساز باعث رشد صنعت میلگرد پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) می شود.

به عنوان مثال، طبق گزارش آماری FIEC اتحادیه اروپا، صنعت ساخت و ساز در سال 2021 رشد 5.2 درصدی داشته است.

انتظار می‌رود بازار میلگرد پلیمری تقویت‌شده با الیاف (FRP) در اروپا از 39.98 میلیون دلار در سال 2022 به 71.16 میلیون دلار تا سال 2028 رشد کند

معتبرترین مرجع فروش میلگردهای کامپوزیتی در ایران آماده تامین میلگرد پروژه های شما پیمانکاران و کارفرمایان با مناسبترین قیمت است.

قیمت و فروش میلگرد کامپوزیتی در اصفهان

میلگردهای تمام کامپوزیتی آجدار نمره ۶ تا ۲۲ با بهترین قیمت در این مرکز در اصفهان یزد کرمان و سایر نقاط ایران به فروش می رسند.

ویژگی های مهم و ارزنده این میلگردها مقاومت در برابر عوامل خورنده و اسیدی و نمک ها در پی سازه ساختمان ها،اسکله، سازه های دریایی،دکل های برق و پل ها است و هزینه تمام شده پروژه را برای پیمانکار تا ۲۰ درصد در مقاطع کششی سازه کاهش می دهند.

خرید و فروش میلگرد گرید A3 نانو کامپوزیتی

میلگرد آجدار نانو کامپوزیتی گرید A3 با مقاومت کششی ۳ برابری و سبکی فوق العاده جایگزینی خوبی برای میلگردهای فولادی در بحث کشش در سازها برای جلوگیری از ترک است که در سایت ما به راحتی قابل خرید است و به صورت عمده جهت صادرات بفروش می رسد.

مرکز تخصصی فروش میلگرد آجدار کامپوزیتی

ارائه نقشه های صفر تا صد و متره و براورد میلگرد آجدار و خاموت آجدار کامپوزیتی کاربرد در عرشه پل و سقف سازه و فونداسیون از مهمترین ویژگی نمایندگی و مرکز تخصصی فروش میلگرد پلیمری کامپوزیتی شرکت ماست.

قیمت روز میلگرد ساده و آجدار کامپوزیتی صادراتی

استعلام قیمت میلگرد ساده قابل استفاده در فنس،پلکان،قیم و میله پرچم و میلگرد آجدار کامپوزیتی با کاربرد در نیوجرسی، دیوار پیش ساخته و کانال های آب و کف سازه های صنعتی در تخصص ماست تا با ارائه بهترین میلگرد صادراتی تسهیل اجرای پروژه شما را به بالاترین سطح ممکن برسانیم.

تجارت و صادرات میلگرد کامپوزیتی ضد خوردگی

قابل توجه صادر کننده ها و تاجران و علاقه مندان به تجارت میلگرد در حوزه خاورمیانه این مرکز تامین کننده انواع میلگرد صادراتی ضد خوردگی با مناسبترین قیمت با بارگیری به بنادر با انواع تریلی ۱۰ تا ۳۵ تن باربری است.

میلگرد پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) یک ماده انقلابی است که به دلیل خواص برتر آن نسبت به میلگردهای فولاد کربنی سنتی، به طور فزاینده ای در صنعت ساختمان محبوبیت پیدا می کند.

میلگرد GFRP از ترکیب الیاف شیشه و پلیمر ساخته شده است که آن را جایگزینی قوی و بادوام برای فولاد می کند.

یکی از مزایای قابل توجه میلگرد GFRP مقاومت در برابر خوردگی آن است. بر خلاف میلگرد فولادی، میلگرد GFRP هرگز زنگ نمی زند یا خورده نمی شود و آن را به ماده ای بسیار مطمئن تر و ماندگارتر برای سازه های بتنی تبدیل می کند.

این بدان معنی است که میلگرد GFRP را می توان در محیط هایی که میلگرد فولادی به سرعت خراب می شود، مانند محیط های آب شور یا اسیدی استفاده کرد.

این به مهندسان پارامترهای کمتری را می دهد تا هنگام طراحی با مواد در آن محیط ها، آنها را در نظر بگیرند.

همچنین میلگرد GFRP نسبت به میلگرد فولادی مقاومت بسیار خوبی در برابر ترک خوردگی دارد.

این به این دلیل است که الیاف شیشه در میلگرد GFRP استحکام کششی و شکل پذیری بالاتری را ارائه می دهند که به مواد اجازه می دهد تا در برابر تنش ها و کرنش های سازه های بتنی بهتر مقاومت کنند.

این منجر به طراحی های طولانی تر و بادوام تر، صرفه جویی در هزینه و منابع در طولانی مدت می شود.

یکی دیگر از مزایای میلگرد GFRP وزن آن است. میلگرد GFRP به طور قابل توجهی سبک تر از میلگرد فولادی است (1/4 وزن فولاد) که حمل و نصب آن را آسان تر می کند.

این می تواند منجر به صرفه جویی در هزینه از نظر نیروی کار و تجهیزات در محل شود، که به مدیریت دستی روش های سنتی کمک می کند و می تواند منجر به فرآیندهای ساخت و ساز کارآمدتر شود.

در نتیجه، میلگرد GFRP از نظر مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر ترک، وزن و اثرات زیست محیطی نسبت به میلگرد فولاد کربنی برتری دارد.

صنعت ساخت و ساز باید از میلگرد GFRP به عنوان یک ماده استاندارد برای استفاده در سازه های بتنی استفاده کند تا از مزایای فراوان آن استفاده کند و دوام و پایداری طولانی مدت محیط ساخته شده خود را تضمین کند.