مهندس سولماز افضلی دانشجوی دوره دکتری این دانشکده در رشته مهندسی عمران گرایش سازه، ۲۱ اسفندماه سال ۱۴۰۲ از رساله خود تحت عنوان «ارزیابی رفتار ستون‌های بتنی تقویت شده با میلگردهای FRP به روش نصب در نزدیک سطح با یا بدون روکش FRP تحت نیروهای فشاری و خمشی به شیوه آزمایشگاهی و عددی» به صورت حضوری با راهنمایی دکتر محسن‌علی شایان‌فر دفاع نمود.

چکیده این رساله به شرح زیر می‌باشد: مقاوم‌سازی ستون‌های بتن آرمه به عنوان اصلی‌ترین اجزای باربر سازه از اهمیت بالایی برخوردار است. از طرف دیگر استفاده از پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP)، به دلیل محاسنی مانند وزن سبک و قابلیت حمل و نصب سریع و آسان، عدم خوردگی و مقاومت بالا، در دهه‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. روش ارائه شده در ACI ۴۴۰-۲R برای مقاوم‌سازی ستون‌ها استفاده از روکش FRP است که با ایجاد محصوریت در بتن موجب افزایش مقاومت فشاری و کرنش نهایی شکست و در نتیجه بهبود عملکرد ستون می‌شود. این روش برای ستون‌های با رفتار فشار-کنترل مناسب ارزیابی شده است در حالی که برای ستون‌های با رفتار خمشی غالب از کارایی کافی برخوردار نیست. برخی پژوهشگران در این حالت استفاده از روش نصب در نزدیک سطح (NSM) FRP را با یا بدون روکش FRP پیشنهاد می‌کنند. با توجه به جدید بودن روش مطالعات آزمایشگاهی صورت گرفته در این زمینه محدود است و در حالت بارگذاری استاتیکی بیش‌تر خروج از مرکزیت بار و روش مقاوم‌سازی مد نظر قرار گرفته است تا تاثیر عوامل مختلف بر روی عملکرد ستون‌های مقاوم‌سازی شده به این روش‌ها. همچنین تعداد تست‌های انجام شده تحت خمش خالص به عنوان یک نقطه کلیدی از منحنی اندرکنش نیروی محوری-لنگر خمشی، بسیار اندک است. از این رو در پژوهش حاضر تعداد ۳۳ نمونه آزمایشگاهی ساخته، مقاوم‌سازی شده و تحت بار فشاری خالص، با خروج از مرکزیت و خمش خالص قرار گرفتند. متغیرهای در نظر گرفته شده شامل جنس و تعداد NSM FRP، جنس و تعداد لایه‌های روکش FRP، ابعاد شیار و خروج از مرکزیت بار بود. در ادامه مدل‌ تحلیلی برای نمونه‌های خمشی، مدل اجزا محدود و محاسبات آیین‌نامه‌ای برای نمونه‌های تحت فشار خالص و با خروج از مرکزیت و مدل فازی با استفاده از داده‌های موجود در ادبیات برای پیش‌بینی ظرفیت نمونه‌های با مقطع مستطیلی تحت فشار با خروج از مرکزیت‌های مختلف ارائه شد. الگوریتم مدل فازی تاکاگی سوگنو کانگ (TSK) اصلاح شده برای استفاده از داده‌های ناقص در مدل‌سازی بود. نتایج آزمایشگاهی نشان‌دهنده عملکرد بهتر نمونه‌های مقاوم‌سازی شده به روش ترکیبی در مقایسه با نمونه‌های مقاوم‌سازی شده به روش NSM در همه حالات بارگذاری می‌باشد. حداکثر افزایش ظرفیت ناشی از روش ترکیبی و NSM برای نمونه‌های تحت خمش، فشار خالص و فشار دارای خروج از مرکزیت به ترتیب ۹۱% و ۵۰%، ۳۴% و ۹%، و ۳۶% و ۱۷% بود. همچنین، تاثیر مثبت افزایش تعداد میلگردهای NSM FRP، افزایش تعداد لایه‌های روکش FRP و افزایش ابعاد شیار بر ظرفیت مشخص شد. به طوری که افزایش پارامترهای مذکور در خمش، فشار خالص و فشار با خروج از مرکزیت به ترتیب موجب افزایش نسبت به نمونه‌های متناظرشان شد. اگر قیمت الیاف شیشه را به صورت سرانگشتی معادل یک سوم الیاف کربن در نظر بگیریم، افزایش ظرفیت نمونه مقاوم‌سازی شده به روش ترکیبی با مصالح CFRP و GFRP به ترتیب در خمش، فشار خالص و دارای خروج از مرکزیت به ترتیب موجب افزایش ۵۱% و ۵۳%، ۲۰% و ۱۴%، و ۲۵% و ۱۸% در ظرفیت نمونه‌ها نسبت به نمونه کنترل شد. در واقع افزایش سه برابری قیمت موجب افزایش سه برابری ظرفیت نشد، لذا GFRP می‌تواند یک جایگزین اقتصادی مناسب به جای GFRP باشد. در انتها بیشینه خطای مدل‌های تحلیلی، اجزا محدود ارائه شده در پیش‌بینی ظرفیت ستون‌های مقاوم‌سازی شده به روش‌های مذکور به ترتیب ۶% و ۸% بود که نشان‌دهنده دقت مناسب مدل‌ها می‌باشد. این میزان دقت در مدل تحلیلی به شرطی قابل حصول است که محدودیت‌های مربوط به چسبندگی میلگرد FRP به بتن در نظر گرفته شود. به علاوه، مطالعه پارامتریک روی میزان خروج از مرکزیت بار روی مدل اجزا محدود نشان داد که دستک قادر به انتقال خروج از مرکزیت بار مورد نظر نبوده و آن را کاهش می‌دهد. همچنین خطاهای میانگین نسبت پیش‌بینی مدل به مقدار آزمایشگاهی، ضریب تغییرات و میانگین درصد مطلق خطا برای  پیش‌بینی مدل فازی اصلاح‌شده مذکور در مقایسه با مدل TSK مرسوم روی کل داده‌ها برای مدل‌های شش قانونی به ترتیب ۱/۰۰۴، ۱۳/۶% ، ۶/۱% و ۰/۹۵۷، ۲۳/۵% و ۱۲/۸% می‌باشد که نشان‌دهنده عملکرد مناسب‌تر مدل فازی با الگوریتم اصلاح‌شده می‌باشد.  واژه‌های کلیدی: NSM FRP، مقاوم‌سازی، ستون بتن آرمه، مدل فازی، مدل اجزا محدود رایانامه جهت ارتباط با دانشجوی فوق: solmaz_afzaliyahoo.com