تقویت تیر بتن آرمه با استفاده از میله دست ساز FRP به روش نصب در نزدیک سطح NSM (Near Surface Mounted) از طریق مدفون ساختن کامپوزیت FRP در داخل عضو بتنی با هدف کاهش اثرات محیطی و کنترل پدیده‌ جداشدگی صورت می گیرد. در سالیان اخیر پژوهش های زیادی بر روی توسعه و کاربرد آرماتورهای FRP در روش NSM صورت گرفته است. همانگونه که اشاره شد، روش مرسوم تقویت تیرهای بتن‌آرمه با FRP، روش تسلیح با اتصال خارجی (EBR) می‌باشد. در این روش به علت جداشدگی پیش از موعد ورقه FRP امکان استفاده ی کامل از ظرفیت کششی مصالح FRP وجود ندارد. برای برطرف کردن این نقیصه، اصلاحاتی بر روی این روش صورت گرفته است که منجر به پیدایش روش‌های کارآمدتری نظیر EBROG، EBRIG و MF-EBR شد. این روش‌ها علی رغم آن که پدیده‌ی جداشدگی ورقه‌ی FRP از سطح بتن را به تعویق می‌اندازند و یا حتی در بعضی موارد به طور کامل از بین می‌برند همه دچار یک مشکل اساسی می‌باشند و آن قرار گرفتن مصالح تقویت در خارج از عضو بتنی است که این سیستم‌ها را در مقابل تأثیرات ناشی از تغییرات شدید دمایی نظیر چرخه های یخ زدن و ذوب شدن، ضربه، آتش سوزی و حرکات خراب کارانه آسیب پذیر می‌کند.

استفاده از مصالح FRP به عنوان مقاوم کننده در روش NSM دارای مزایای متعددی نسبت به فولاد می‌باشد که از جمله می‌توان به مقاومت در برابر خوردگی، راحتی و سرعت نصب بالاتر به دلیل وزن کم و کاهش اندازه‌ی شیارها به دلیل نسبت بالای مقاومت کششی به سطح مقطع در مصالح FRP اشاره نمود.

در مقایسه با کاربرد مصالح FRP به روش EBR، روش NSM دارای مزایای زیر می‌باشد:

به علت عدم نیاز به عملیات آماده سازی سطحی، حجم عملیات مقاوم سازی کاهش می‌یابد.

• مسلح کننده های NSM به مراتب کم‌تر در معرض جداشدگی قرار دارند.
• مسلح کننده های NSM را می‌توان به راحتی در سطوح جنبی قطعات مهار نمود تا مانع از جداشدگی آن‌ها گردید؛ این مزیت به خصوص در مقاوم سازی خمشی اجزای قاب‌های خمشی در نواحی لنگر منفی مورد توجه می‌باشد.
• مسلح کننده های NSM راحت‌تر پیش تنیده می‌گردند.
• مسلح کننده های NSM به وسیله‌ی پوشش بتنی محافظت شده و در نتیجه کم‌تر در معرض ضربه‌ها و آسیب‌های مکانیکی، آتش سوزی و حرکات خراب کارانه قرار دارند.
• ظاهر سازه پس از مقاوم سازی بدون تغییر می‌ماند.

مراحل اجرای روش NSM

مراحل انجام روش NSM به این ترتیب است که ابتدا شیاری در راستای مورد نظر در سطح بتن ایجاد می‌گردد. اندازه‌ی شیار طوری انتخاب می‌شود که فضای کافی برای نفوذ چسب به اطراف مقاوم کننده وجود داشته باشد. داخل شیار با فشار متوسط آب یا هوا از ذرات گرد و غبار تمیز شده و سپس شیار تا نیمه از چسب پر می‌شود. مصالح FRP درون شیار قرار گرفته و برای اطمینان از نفوذ چسب به تمامی فضاهای اطراف آن، به آرامی فشار داده می‌شود. در انتها شیار با چسب اضافه پر شده و سطح تراز می‌گردد.

الف)  استفاده از تسمه های FRP در روش NSM

در روش تقویت به روش NSM با تسمه های کربن Strips CFRP ، سختی تیر به میزان قابل توجهی افزایش یافته و تغییر شکل‌ها مشخصاً کم می گردد.

ب)  استفاده از میله های FRP در روش NSM

تقویت خمشی تیرها و اعضای بتن‌آرمه  به کمک روش NSM-GFRP bars یکی دیگر از روشهای مقاوم سازی با FRP است. در روش تقویت با استفاده از NSM پارامترهایی نظیر نوع بتن، نوع آرماتورها (GFRP و فولادی) و نوع چسب‌ها تاثیر گذارند. تیرهای مقاوم سازی شده با میله های NSM-GFRP خیز نهایی کم تر و سختی و ظرفیت بیش تری دارند. همچنین باعث افزایش لنگر نهایی در تیرها نسبت به نمونه های بدون تقویت می گردد.  در روش تقویت با آرماتورهای NSM-FRP ، افزایش اندازه ی شیار برای نمونه های با چسب اپوکسی تأثیر قابل ملاحظه ای بر بار گسیختگی ندارد درحالی‌که در نمونه های با چسب سیمانی، افزایش اندازه ی شیار موجب کاهش بار گسیختگی می گردد. دلیل این امر، افزایش هر چه بیش تر افت یا Shrinkage در بتن با افزایش اندازه‌ی شیار می باشد.

تکنیک NSM-CFRP پاسخ بار -تغییر مکان تیرهای خسارت دیده را بهبود می بخشد و سختی و ظرفیت آن ها را افزایش می دهد. همچنین مود شکست حاکم بر همه ی تیرها، شکست بتن فشاری و لایه لایه شدن پوشش بتن در وجه دیگر، بدون جدا شدن میله های CFRP بود.

ج)  استفاده از میله های دست ساز MM FRP در روش NSM

استفاده از میله های دست ساز MM FRP – Manually Made Fiber Reinforced Polymers در تقویت خمشی تیرها یکی دیگر از روشهای مقاوم سازی FRP به روش NSM می باشد. میله های MM FRP از ورقه های FRP پیچیده شده حول یک میله‌ی چوبی ساخته می‌شوند. این میله‌ها نسبت به آرماتورهای FRP معمولی به ازای مقدار الیاف برابر، محیط بزرگ‌تری را فراهم می‌آورند؛ زیرا هسته‌ی میله‌ی MM FRP شامل یک میله‌ی چوبی کم مقاومت می‌باشد که محیط پیوستگی بزرگ‌تر و به دنبال آن مقاومت پیوستگی بزرگ‌تری را مهیا می‌کند. مزیت کلیدی این نوع میله‌ها این است که اجازه‌ی ساخت سیستم مهارهایی را می‌دهند که می‌توان با استفاده از آن‌ها عملکرد مسلح کننده های NSM-MM FRP را در تقویت خمشی تیرهای بتن‌آرمه بهبود بخشید. این مسئله با استفاده از آرماتورهای معمولی FRP به سادگی قابل دست یابی نیس

مزایا و معایب تقویت تیرهای بتن‌آرمه به شیوه‌ی NSM