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