پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP) به دلیل استحکام کششی بالا و خواص ضد خوردگی، برای جایگزینی فولاد به عنوان یک میله تقویت کننده تحت عنوان (میلگرد) پیشنهاد شده است. هم چنین یک مانع در استفاده از میلگردهای FRP، قیمت های بالای آن است.

معمولا میلگردهای FRP از میلگردهای فولادی معمولی، گرانتر هستند. به طور عمده دو روش برای کاهش هزینه وجود دارد. به عنوان مثال، کاهش قیمت هر ترکیب میلگرد FRP (به عنوان مثال، الیاف، رزین و ...( کمتر از میلگرد فولادی است.

مورد دیگر ایجاد یک طراحی بهینه برای مقطع و کاهش هزینه مواد است. روش قبلی آسان نیست، زیرا قیمت فولاد در مقایسه با مواد تشکیل دهنده FRP بسیار پایین است. برای رویکرد اخیر، می توان با کاهش هزینه، مواد آن را هم کاهش داد.

از آنجا که خوردگی میلگردهای فولادی یک مشکل ساختاری نیست، بلکه اساساً یک مشکل مادی است، درنتیجه استفاده از تقویت کننده های ساخته شده از مواد غیر خورنده از قبیل: استفاده از میلگرد های ضدزنگ، می تواند به عنوان یک راه حل ممکن درنظر گرفته شود.تحقیقات در مورد تولید میلگرد با استفاده از پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP) در دهه 1960 آغاز شد و منجر به بهره برداری از آن به عنوان عضو سازه شد.

کاربردهای میلگرد frp در سازه ها

میلگردهای FRP از رزین و اپوکسی توسط فیبر و رزین تشکیل شده است و دارای ویژگی های برجسته ای از جمله ضد خوردگی، مقاومت ویژه بالا، مقاومت در برابر خستگی، وزن کم، عدم مغناطیس و عدم رسانایی است.با توجه به این ویژگی ها FRP می تواند در سازه های دریایی، مانند اسکله ها و سازه های شناور، یا سازه های بتنی در معرض کلرید کلسیم، یا در مواردی که خواص غیر مغناطیسی یا غیر رسانایی لازم است، مورد استفاده قرار گیرد.

میلگرد های پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) به طور گسترده ای در مهندسی عمران استفاده می شود که به عنوان جایگزینی برای تقویت فولاد استفاده می شود زیرا دارای مزایای بسیاری مانند نسبت مقاومت به وزن بالا، خنثی بودن الکترومغناطیسی، وزن سبک، سهولت کار و بدون خوردگی است .علاوه بر این، فناوری تولید بیشتر و رشد یافته و صنعتی تر باعث شده که FRP به یک ماده ساختار اقتصادی و رقابتی تبدیل شود و مورد استفاده قرار گیرد.

فروپاشی زیرساخت ها در سازه ها به دلیل خوردگی فولاد تعبیه شده در آن، به عنوان یک چالش قابل توجه در سراسر جهان است. به نظر می رسد استفاده از میلگرد های FRP به عنوان تقویت کننده برای عناصر بتنی، یک راه حل موثر برای غلبه بر مشکلات سازه های بتنی و فولادی به دلیل خوردگی میله های فلزی است.

به همین دلیل، جایگزینی فولاد با میله های FRP در سراسر جهان محبوبیت یافته است. این دارای مزایای بسیاری از جمله، وزن سبک، سهولت کار، بدون خوردگی بودن آن، نسبت وزن کم به مقاومت (1/5 به 1/4 برابر تراکم فولاد)، طول زیاد، مقاومت کششی و خصوصیات غیر مغناطیسی است.کاربرد میلگرد های FRP در مهندسی عمران را می توان به دو طبقه تقسیم کرد: یکی جایگزینی میله های فولادی در سازه های بتونی و دیگری حفظ و مقاوم سازی سازه های قدیمی.

میلگرد FRP و مزایای آن در سازه ها

میلگردهای FRP فایبرگلاس تقویت شده با پلیمر یک میله تقویت کننده ساختاری مارپیچی است که از ترکیبی از کاوشگر فایبرگلاس و رزین ساخته شده است.میلگرد FRP به عنوان یک جایگزین غیر خورنده برای فولاد در بتن توسعه یافته و برای هرگونه کاربرد ساختاری یا معماری در مواردی که به ماده ای مقاوم در برابر خوردگی، سبک یا غیر رسانا نیاز باشد، مناسب است.

فواید میلگرد FRP

میلگرد FRP مزایای زیادی نسبت به میلگرد فولادی استاندارد دارد:

• سبک وزن در مقابل میلگرد فولادی
• غیر خورنده و غیر قابل قبول در برابر حمله شیمیایی
• رادار شفاف
• الکتریکی و حرارتی غیر رسانا

برنامه های کاربردی در استفاده از میلگردهای FRP

• بتن مستعد خوردگی
• تونل سازی و استخراج معدن
• ساختمان و نگهداری تاریخی
• قرار گرفتن بتن در برابر کلریدهای یخ زدایی
• تقویت سنگ تراشی
• قرار گرفتن بتن در برابر کلریدهای دریایی
• قرار گرفتن بتن در برابر ولتاژهای بالا و میدان های الکترومغناطیسی

ملاحظات طراحی بتن و سازه با استفاده از میلگرد FRP

میلگرد FRP از مواد کامپوزیت و یک جایگزین غیر خورنده و غیر رسانا برای فولاد و برای تقویت اعضای بتنی ساختاری، ساخته شده است. میلگردهای FRP و میلگردهای استیل تفاوت هایی در خصوصیات فیزیکی و مکانیکی دارند که مهندسان هنگام طراحی با میلگرد FRP باید آن ها را درک کنند.

میله های تقویت کننده FRP با استفاده از انواع الیاف در یک ماتریس پلیمری تولید می شوند. الیاف شیشه محبوب ترین است؛ با این حال، از بازالت، کربن، آرامید، PBO و سایر الیاف نیز در میلگرد های FRP استفاده می شود.ماتریس یک ترکیب ترموست است و معمولاً به صورت اپوکسی یا وینیل استر است، اگرچه از ماتریس های پلیمری دیگری استفاده می شود.برخلاف میلگردهای فولادی که با استانداردهای یکنواخت ساخته می شوند، میلگردهای تقویت کننده FRP هر سازنده ای دارای ویژگی های فیزیکی و قدرت منحصر به فردی خواهند بود.

روش شناسی و طراحی در میلگرد FRP

روش های طراحی شده بر روی سازه بتنی چه با استفاده از فولاد تقویت شده و چه با استفاده از میله های تقویت کننده پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP) با مقاومت بالا انجام می شود.

 اعضای بتن آرمه فولاد و FRP با استفاده از روش های مشابه برای برآوردن معیارهای مقاومت و کارایی زیر مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند:

• گشتاور فاکتور شده
• برش فاکتور دار
• عرض ترک و انحراف طولانی مدت.

طراحی مقاومت خمشی

مقاومت خمشی یک بخش مهم در ساختمان برای بتن سازه ای و تفسیر " محاسبه می شود. از آنجا که میلگردهای FRP مانند میله های فولادی بازدهی ندارند، اعضای تقویت شده FRP معمولاً بیش از حد تقویت می شوند (نسبت آرماتورهای FRP به بتن از نسبت متعادل بیشتر است).