آشنایی با میلگرد کامپوزیت (FRP)
1152 میلگردهای فولادی متداول، به شدت دستخوش شرایط محیطی خشن نظیر رطوبت، محیط‌های بسیار سرد یا گرم، شرایط قلیایی یا اسیدی، نمک‌های موجود در هوا قرار می‌گیرند و از این رو به شدت مستعد آسیب‌های ناشی از خوردگی هستند. میله‌های کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد از قبیل امکان استفاده از الیاف با کارایی بالا به عنوان جزء تقویت‌کننده ساختاری متناسب با حوزه کاربری نهایی مورد نظر و همچنین کاهش وزن نهایی سازه در عین استحکام بسیار بالا، حوزه‌های کاربردی این نوع میله‌های کامپوزیتی بسیار مورد استفاده قرار گرفته است.
مواد تشکیل‌دهنده میلگردFRP
یک FRP در حقیقت نوعی ماده ترکیبی حاصل از الیاف با کارایی بالا است که در بستری از رزین پلیمری جایگذاری شده باشد. این مواد از نظر الکترومغناطیسی عایق هستند و مشکل خوردگی ندارند از این رو بکارگیری چنین موادی در تقویت سازه‌های بتنی، مشکل خوردگی آن‌ها را نیز تا حد زیادی برطرف خواهد کرد. علاوه بر این وجود خصوصیات برتری از قبیل مقاومت کششی بالا در سازه‌های FRP استفاده از آن‌ها را به عنوان جزء مسلح کننده سازه‌های بتنی مناسب می‌سازد. رفتار میلگردهای FRP کاملا متفاوت از میلگردهای فولادی است. بر این اساس فلسفه طراحی ساختمان‌های بتنی با استفاده از میلگردهای FRP نیز دارای تغییرات زیادی نسبت به میلگردهای فولادی خواهد بود. رفتار ناهمسانگرد میلگردهای FRP از نقطه نظر مقاومت برشی و همچنین وجود چسبندگی مابین این نوع میلگردها، خواص مکانیکی بتن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. به علاوه مصالح FRP دارای رفتار االستیک خطی می‌باشند و مانند فولاد به مرحله پالستیک وارد نمی‌شوند. مجموعه این عوامل، منجر می‌شود تا طراحی مصالح FRP متناسب با نوع کاربردی نهایی، از نقطه نظر شکل ظاهری و عملکرد فنی قابل قبول، با مشکلاتی مواجه گردد. روش‌های به کار گرفته شده در طراحی سازه‌های مسلح با میلگردهای FRP باید به گونه‌ای تدوین شوند که محدودیت شکل‌پذیری این سازهذها را نیز به نحوی موثر برطرف سازند. در این راستا محققان و پژوهشگران کشورهایی نظیر ژاپن، کانادا و آمریکا توانسته‌اند روش های خاصی را برای طراحی و توسعه این دسته از سازه‌های تقویت شده ایجاد کنند.
اهداف کاربردی تقویت‌کننده‌هایFRP
قبل از مسلح کردن یک سازه بتنی با تقویت‌کننده میله‌ایFRP ، ضروری است که خصوصیات جزء تقویت‌کننده به طور دقیق ملاحظه و ارزیابی گردد تا بتوان قابلیت کاربردی متناسب با مورد مصرف نهایی و سازگار با نظر طراح را فراهم ساخت. مقاومت طبیعی در مقابل خوردگی برای سازه‌های بتنی مسلح شده با میلگردهای FRPیک فایده بزرگ برای سازه‌هایی است که در معرض شدید خوردگی قرار دارند، از قبیل سازه‌های دریایی، عرشه پل‌ها و همچنین سازه‌هایی که در معرض محیط‌های حاوی نمک یخ‌زدا هستند. در بخش‌هایی ام‌آر‌آی یا سایر تجهیزات حساس به میدان‌های الکترومغناطیس، خاصیت غیرمغناطیس بودن FRP مزایای فراوانی را به دنبال دارد. عدم شکل پذیری میلگردهای FRP علی‌رغم برخورداری از خواص غیر مغناطیسی سبب می شود تا این نوع از میله‌های تقویت‌کننده بیشتر در کاربردهایی مورد استفاده قرار گیرند که در برابر مشکلاتی نظیر خوردگی یا اثرات الکترومغناطیسی به شدت آسیب‌پذیر هستند. یک نکته قابل توجه در استفاده از میلگردهای FRP این است که نباید به داده‌های مربوط به مقاومت فشاری آن تکیه کرد. اطلاعات حاضر نشان می‌دهند که مدول فشاری میلگردهای میلگردهای FRP کمتر از مدول کششی آن‌ها است. اثر ترکیبی رفتارهای مکانیکی در رابطه با میلگردهای FRP و نیز پایین بودن مدول آن‌ها در مقایسه با فولاد، سبب می‌گردد تا بیش‌ترین سهم تنش فشاری محاسبه شده برای FRP در حالت شکست سازه بتنی تحت فشار، مقداری نسبتا کوچک باشد، از این رو میلگردهای FRP نباید به عنوان مسلح کننده ستون‌ها یا سایر اعضای تحت فشار، استفاده شوند. همچنین این قطعات را نباید به عنوان میلگرد فشاری در تقویت عضوهایی به کار گرفت که تحت تاثیر نیروهای خمشی هستند. توجه به این نکته الزامی است که استفاده از میلگردFRP ، به علت امکان تغییر در نحوه بارگذاری و جابجایی لنگر خمشی حین بارگذاری، می‌توانند عملکرد قابل قبولی را به ویژه در برابر نیروهای فشاری ارائه می‌دهند.
مزایای استفاده از میلگردهای FRP
-بالا بودن استحکام کششی سازه در راستای طولی
-مقاوم در برابر خوردگی
-فاقد خواص الکترومغناطیسی
-استحکام خستگی بالا
-وزن کم در حدود یک پنجم تا یک چهارم چگالی فولاد
-هدایت گرمایی و الکتریکی پایین