مقاوم‌ سازی سازه‌های بتنی تخریب شده در زلزله

با توجه به لرزه‌خیز بودن مناطق مختلف ایران و قرارگیری کشور ایران بر روی کمربندهای مهم لرزه‌ای جهان و وقوع زمین‌لرزه‌های کوچک و بزرگ زیاد در اقصی نقاط کشور اهمیت بهسازی و تقویت سازه‌های موجود در برابر زلزله‌ محسوس می باشد. از آن جایی که ساختمان های بتنی نقش بسیار بزرگ و پر رنگی در سیستم ساختمانی کشور دارند لذا اهمیت مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی تخریب شده در زلزله چند برابر می شود. خسارت وارد شده تحت اثر زلزله با سازه های بتنی شامل دو دسته خسارات وارد بر اجزای سازه ای و خسارات وارد بر اجزای غیر سازه ای می شود.

خسارات اجزای سازه‌ای در سازه‌های بتنی

اعم از :

  1. ایجاد ترک‌ها
  2. از بین رفتن پوشش بتن
  3. کمانش آرماتورهای اصلی
  4. شکست‌ها
  5. خستگی در اعضا
  6. ایجاد تنش‌های پسماند
  7. تغییر شکل اعضا تحت اثر نیروی وارده بیش از تنش تسلیم
  8. تخریب کلی اعضا
  9. و…

خسارات اجزای غیر سازه‌ای در سازه های بتنی

اعم از:

  1. ترک و تخریب میان قاب ها
  2. تخریب نما ها
  3. و…

سازه زمانی که تحت اثر نیروی زلزله بخصوص زلزله‌های بزرگ با PGA  های بالا قرار می‌گیرد، مقاومت و توان تحمل نیروهایی که برای آن طراحی شده است را ندارد. در اثر آسیب‌های ایجادشده و تنش‌های وارده ظرفیت باربری اولیه و طراحی خود را تا حد قابل‌ توجهی از دست می‌دهد و این امر خود عامل اصلی تخریب سازه‌ها و مرگ و میر های زیاد در زمان پس‌لرزه‌های قوی در مناطق زلزله‌زده می‌باشد.

با مقاوم سازی ساختمان پس از وقوع زلزله می‌توان ظرفیت باربری سازه‌ها را افزایش قابل‌توجهی داد و با اعتماد از آن‌ها بهره‌برداری کرد و ضریب اطمینان بالاتری جهت زلزله‌های بعدی که احتمال وقوع آن‌ها وجود دارد به دست می‌دهد.

این روش‌ها باعث افزایش باربری جانبی، افزایش شکل‌پذیری سازه، افزایش زمان تناوب سازه و همچنین کاهش نیروهای وارده به سازه تحت اثر زلزله (مانند برش پایه اعمالی به سازه) می‌شوند که بسته به نوع و روش مقاوم‌ سازی یکی از این نتایج از آن حاصل می‌شود.

سازه‌های بتن آرمه که امروزه استفاده و کاربردهای فراوان و فراگیر در سراسر جهان مانند کشور ما دارند در موارد زیادی اعم از سازه‌های ساختمانی و غیر ساختمانی مانند ساختمان‌های مسکونی، پل‌ها، مخازن، سیلوها، دیوارهای حایل، جداره تونل‌ها، سدهای بتنی، تاورها و برج‌ها و …. مورد استفاده قرار می‌گیرند.

به علت این گستردگی در استفاده و همچنین ضوابط و آیین‌نامه‌های طراحی و بعلاوه ضوابط و الزامات اجرایی که متأسفانه به شکل کامل و صحیح رعایت نمی‌شوند باعث می‌شود که این سازه‌ها دارای نقاط ضعف و افت‌های سازه‌ای و مقاومتی باشند و این خود اهمیت موضوع مقاوم‌سازی ساختمان را برای سازه‌های بتن آرمه بر اساس استانداردهای و راهنماهای روز (FEMA 343 و ACI 440.2R)چندین برابر می‌کند.

 

تخریب و ریزش ساختمان بتنی در زلزله - مقاوم سازی ساختمان
تخریب کلی ساختمان بتنی تحت اثر زلزله

روش‌های مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی تخریب شده در زلزله

برای بهسازی و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها روش‌های زیادی وجود دارد که برخی از روش‌های رایج در مقاوم‌سازی سازه‌ها در زیر شرح داده می‌شوند. قابل ذکر است برای مقاوم‌سازی سازه‌ها روش‌های بسیار متنوعی وجود دارد که روش‌های مقاوم‌سازی مذکور در واقع متداول‌ترین روش‌های مقاوم‌سازی محسوب می‌شوند.

  • مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با FRP
  • مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با اضافه نمودن دیوار برشی و یا مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با اضافه نمودن بادبند فلزی
  • مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از میراگر یا دمپر
  • مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از جرم‌های متمرکز پاندولی
  • مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از ژاکت‌های فلزی و بتنی
  • مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از بادبندهای کمانش تاب
  • مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از جداگرهای لرزه‌ای

مقاوم سازی با FRP

بطور کلی مقاوم‌ سازی سازه‌های بتنی و به طور کل مقاوم‌ سازی ساختمان‌ ها به منظور تقویت آن‌ها برای تحمل بارهای وارده، بهبود نارسایی‌های ناشی از فرسایش، افزایش شکل‌پذیری سازه یا سایر موارد با استفاده از مصالح مناسب و شیوه‌های اجرایی صحیح انجام می‌گردد. استفاده از مواد کامپوزیت به شکل پلیمرهای مسلح شده با الیاف (Fiber Reinforced Polymers) که به اختصار FRP نامیده می‌شوند به عنوان یک روش مدرن مقاوم‌سازی و جایگزین مصالح سنتی و شیوه‌های موجود شناخته می‌شود. مصالح FRP از ترکیب الیاف و رزین ساخته می‌شوند، در فرایند مقاوم‌سازی از رزین (رزین اپوکسی) برای ایجاد لایه یکپارچه، همچنین چسبیدن سیستم FRPبه سطح بتن زیرین و ایجاد پوشش به منظور محافظت مصالح استفاده می‌شود. استفاده از FRP به دلیل وزن کم‏‏، سرعت اجرای بالا‏، مقاومت بالا و عدم ایجاد محدودیت معماری به خصوص در ساختمان‌های بتنی بسیار مورد توجه می‌باشد.

یکی از روش‌های مقاوم‌ سازی برای انواع ساختمان‌ها استفاده از الیاف پلیمری می‌باشد. این روش به لحاظ اقتصادی با روش‌های سنتی مقاوم‌ سازی ساختمان قابل رقابت بوده و همچنین دارای قابلیت اجرای سریع و آسان می‌باشد. مقاوم‌سازی با الیاف پلیمری نسبت بهروش‌های سنتی تداخل کمتری در کاربری ساختمان در حین اجرا ایجاد می‌کند. در مواردی که استفاده از ماشین‌آلات سنگین و یا توقف کاربری ساختمان در هنگام اجرا امکان‌پذیر نیست استفاده از الیاف پلیمری (FRP) تنها روش مقاوم‌سازی می‌باشد. از دیگر مزایای مصالح پلیمری  یا به عبارتی پلیمرهای مسلح شده با الیاف (FRP) نسبت بالای مقاومت به وزن و سختی به وزن می‌باشد. مقاوم‌سازی با FRP در قسمت‌های متنوعی از سازه انجام می‌شود. که از جمله می‌توان به مقاوم‌سازی ستون‌ها با  FRP، مقاوم‌سازی تیر با  FRP، مقاوم‌سازی دال با  FRPو مقاوم‌سازی دیوار با FRP اشاره کرد.

 

افزایش ظرفیت باربری محوری و خمشی ستون با الیاف FRP
مقاوم سازی ساختمان بتنی با الیاف FRP

 

هم اکنون استفاده از این روش در مورد مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، مقاوم‌سازی پل‌ها، مقاوم‌سازی سازه‌های صنعتی، مقاوم‌سازی سازه‌های بنایی، مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی، مقاوم‌سازی ساختمان‌های مسکونی، مقاوم‌سازی ساختمان‌های تجاری و … متداول می‌باشد.  همچنین از این روش در مقاوم‌سازی  سیلوها،  مقاوم‌سازی خطوط لوله،  مقاوم‌سازی نیروگاه‌ها،  مقاوم‌سازی پایه پل‌ها،  و موارد متنوع دیگر استفاده شده است.

روش متداول مقاوم سازی استفاده از صفحات فولادی یا همان ژاکت فولادی در مقاوم‌سازی تیرها و عرشه پل  دارای مشکلاتی از جمله افزایش وزن سازه، تغییر در سختی سازه ( افزایش نیرو بر روی عضو)، دشواری در دسترسی،  و زمان بالای اجرا می‌باشد.  استفاده از ژاکت بتنی نیز  مشکلات مشابهی دارد علاوه بر این موارد در تمامی روش‌های سنتی مقاوم‌سازی ساختمان مشکل تخریب معماری و آسیب به زیبایی ساختمان نیز یکی از دغدغه‌ها می‌باشد. گاهی حتی استفاده از روش‌های  مقاوم‌سازی ساختمان یعنی ژاکت‌های فلزی ژاکت‌های بتنی  مشکلاتی از جمله حذف پارکینگ و یا محدودیت‌های دیگر را ایجاد می‌کند.

 


بیشتر بدانید:


 

تقویت ستون‌های بتنی با  FRP

در ستون‌های بتنی مسلح به عنوان اعضای کلیدی مقاوم در برابر نیروهای جانبی و قائم در سازه‌ها، آسیب‌پذیری بیشتری در برابر زلزله دارند، بنابراین در هر طرح بهسازی موفق، مقاوم‌سازی این اعضا نقش مهمی را ایفا می‌کند.

هنگامی که یک ستون تحت بارگذاری لرزه‌ای قرار می‌گیرد، ظرفیت جذب انرژی آن بیش از ظرفیت باربری‌اش می‌باشد و این اصلی‌ترین مسئله است به طور معمول روکش کردن ستون‌ها با بتن مسلح و یا ورق‌های فولادی افزایش شکل‌پذیری را به همراه دارند البته دو روش فوق معایبی به همراه خواهد داشت که علاوه بر آن، روکش‌های بتنی و فولادی افزایش سختی ستون را به همراه خواهد داشت که به نوبه خود باعث ایجاد نیروهای زلزله اضافه به ستون خواهد شد.

در روش بهسازی در جهت افزایش مقاومت، صفحات FRP جهت افزایش مقاومت خمشی ستون به صورت طولی به آن چسبانده می‌شود (چسباندن طولی FRP) درحالی‌که در رو­ش بهسازی در جهت افزایش شکل‌پذیری FRP ها  با الیاف اصلی در جهت حلقوی دور ستون و به منظور افزایش شکل‌پذیری آن پیچانده می‌شوند(چسباندن جانبی FRP) که در هر دو روش ظرفیت جذب انرژی ستون بهبود می‌یابد.

روکش‌های FRP با الیاف افقی

روکش‌های FRP تولید شده در شرکت CTech-LLC آلمان در افزایش ظرفیت برشی و شکل‌پذیری ستون در برابر تحریکات لرزه‌ای مؤثر می‌باشند. برای تأمین این منظور می‌توان روکش‌های FRP را از روش لایه گذاری‌تر و با دورپیچ کردن صفحات الیاف FRP و یا دور پیچ کردن با رشته‌های الیاف پیوسته و آغشته نمودن آن‌ها در رزین و پیچاندن آن دور ستون به نحوی که تارهای اصلی الیاف در جهت افقی باشند به صورت پیش ساخته تهیه نمود. ستون‌های تقویت‌شده با FRP  وقتی در برش قرار گیرند تنش‌های کششی در FRP در مقاومت برشی کل ستون سهیم می‌شوند. همچنین وقتی این ستون‌ها تحت خمش می‌گیرند، با ایجاد خاصیت محصور کنندگی خود باعث افزایش مقاومت و کرنش نهایی بتن می‌گردند. افزایش کرنش نهایی بتن در بهسازی لرزه‌ای از اهمیت خاصی برخوردار است. چرا که این امر باعث افزایش هر چه بیشتر سطح شکل‌پذیری ستون برای رسیدن به تغییر شکل‌های غیر ارتجاعی می‌گردد.

چنانچه تقویت برشی ستون مد نظر باشد، معمولاً کل ارتفاع ستون توسط FRP روکش می‌شود، ولی در مورد مفاصل پلاستیک و تقویت محل  وصله‌ها معمولاً لازم است تقویت با روکش فقط در نقاط مستعد مفصل پلاستیک و یا در نزدیکی این نقاط انجام گردد. برای آنکه روکش FRP مستقیماً تحت بار محوری قرار نگیرد، توصیه می‌شود که بین روکش FRP و هر عضو سازه‌ای عرضی مجاور (مثلاً شالوده) یک فاصله کوچک (تقریباً 20 میلی‌متر) ایجاد گردد. به عبارت دیگر روکش، 20 میلی‌متر مانده به عضو جانبی قطع شود.

چنانچه در بهسازی لرزه‌ای ستون‌های مستطیلی جهت افزایش اثر محصورکنندگی تغییر شکل مقطع ستون  مد نظر باشد، بر خلاف تقویت در برابر بار محوری که اصلاح شکل ستون در تمام طول خود انجام می‌گرفت، تغییر شکل فقط در نقاط مستعد مفصل پلاستیک و نزدیکی آن انجام می‌شود. فاصله بین انتهای ستون و انتهای بتن اضافه شده باید به طور مناسبی بزرگتر از ستون‌های بدون اصلاح در شکل مقطعشان در نظر گرفته شود تا بار اضافی مستقیماً به بتن و FRP وارد نشود.

ایجاد قید طولی با FRP

محصورکنندگی جانبی FRP به ویژه اگر بار محوری قابل توجهی به ستون اعمال شود باعث افزایش ظرفیت خمشی آن خواهد شد. ولی چنانچه این افزایش در ظرفیت خمشی جوابگوی بارهای لرزه‌ای مورد انتظار نباشد،  می‌توان از FRP هایی که الیاف اصلی آن در راستای طولی ستون قرار می‌گیرند استفاده نمود.

به این ترتیب با بهره‌گیری از مصالح FRP ستون هم به صورت جانبی و هم در جهت طولی تقویت خواهد شد. به عنوان مثال در ضرورت تقویت طولی ستون‌ها با FRP می‌توان به ستون بلندی اشاره نمود که در آن به دلیل قطع آرماتورهای طولی در مقاطع مختلف، ظرفیت خمشی در آن مقاطع کاهش‌یافته است.

نتایج تجربی حاکی از آن است که استفاده از FRP های طولی به همراه FRP  های جانبی در نواحی قطع آرماتورهای طولی اثر بیشتری روی جابجایی خرابی خمشی به نواحی مستعد مفاصل پلاستیک تحت لنگرهای حداکثر (ابتدا و انتهای ستون) دارد.

تقویت دیوارهای برشی با FRP

FRP  می‌تواند تأثیر زیادی در تقویت خمشی و برشی دیوارهای برشی داشته باشد.

 

افزایش ظرفیت باربری جانبی و خمشی دیوار برشی بتنی با لمینیت FRP
مقاوم سازی دیوار بتنی با لمینیت FRP

تقویت دال‌ها با  FRP

از FRP به شکل مؤثری می‌توان برای تقویت دال‌ها استفاده نمود. افزایش ظرفیت خمشی مثبت و منفی دال‌ها و کنترل ترک‌ها و حتی تغییر شکل دال‌ها از کاربردهای FRP برای تقویت دال‌ها می‌باشد.

تقویت برشی و خمشی تیرها با FRP

بهترین شیوه تقویت برشی تیرها wrapping تیرها توسط ورق‌های FRP می‌باشد. همچنین به راحتی و به شکل بسیار مؤثری می‌توان تیرها را در خمش توسط FRP یک جهته UD300 تقویت کرد.

تقویت اتصالات با  FRP

اتصالات آسیب‌پذیرترین قسمت سازه بوده و در عین حال سخت‌ترین جزء سازه جهت تقویت می‌باشند. تقویت توسط FRP یکی از مؤثرترین و ساده‌ترین روش‌های تقویت اتصالات سازه در مقابله با نیروهای لرزه‌ای (زلزله) می‌باشد.

روش مقاوم‌سازی با FRP پیش تنیده

در سال‌های اخیر پیش‌تنیده کردن نوارها و تسمه‌های FRP نیز مورد توجه پروژه‌های عمرانی قرار گرفته است. پیش‌تنیده کردن یک عضو باعث بهبود در عملکرد خمشی عضو در محدوده خدمت‌رسانی می‌شود. ایجاد پیش‌تنیدگی باعث کاهش خیز عضو، کاهش ترک‌ها، افزایش بار ترک‌خوردگی و افزایش بار تسلیم آرماتور‌های کششی می‌شود. این عمل زمانیکه در پل‌ها با دهانه بلند بکار گرفته می‌شود نقش اصلی خود را نشان می‌دهد. زیرا در این پل‌ها به علت دهانه بزرگ معمولاً شاه تیر‌ها دچار تغییر شکل زیادی می‌شوند اما پیش تنیدگی باعث اعمال خیز منفی اولیه به تیر شده و خیز حداکثر آن را کاهش می‌دهد. مزیت بزرگ دیگر اعمال پیش‌تنیدگی در پل‌ها افزایش مقاومت خستگی المان‌ها می‌باشد. شاه تیر‌ها و پایه‌ی پل‌ها تحت بار متناوب ناشی از عبور و مرور وسایل نقلیه می‌باشند که همین امر باعث وقوع خستگی در این اعضا می‌شود. پیش‌تنیده کردن این اعضا باعث باربرداری آرماتور‌های کششی این اعضا شده و مقاومت خستگی عضو را به طرز چشمگیری بهبود می‌بخشد.

 

افزایش ظرفیت باربری در ساختمان بتنی با اعمال پیش تنیدگی به لمینیت FRP
مقاوم سازی ساختمان بتنی با لمینیت FRP پیش تنیده

مقاوم سازی به روش Near Surface Mount) NSM)

در مواقعی که امکان ایجاد یک شکاف سطحی بر روی سطح بتن وجود داشته باشد، روش مقاوم‌سازی به روش NSM انتخاب بسیار عاقلانه‌ای می‌باشد. این روش نیاز به آماده‌سازی سطح را به میزان بالایی کاهش می‌دهد و همچنین ریسک ایجاد شرایط بحرانی در اجرای موفق و مؤثر سیستم مقاوم‌سازی و نیاز به اجرای سیستم‌های Lay-Up در کارگاه را از بین می‌برد. به دلیل اینکه میلگرد و یا لمینیت در سطح بیشتری به بتن چسبیده، لذا در این سیستم هنگام انتقال یک نیروی مشابه در روش EBR میزان کمتری تنش برشی در بتن ایجاد می‌شود. از این رو طول توسعه (Development Length) در روش NSM بسیار کمتر بوده و می‌توان تقریباً از کل ظرفیت مقاومت FRP استفاده کرد پیش از آن که گسیختگی ناشی از چسبندگی حاصل شود. اجرای این سیستم نیاز به نیروی آموزش‌دیده خاصی ندارد و طراحی آن با در نظر گرفتن راهنمایی‌های ACI 440-2 انجام می‌شود.

به عبارت دیگر در روش NSM، نوارها یا میلگردهای مصالح مقاوم کننده در شیارهایی که در وجه کششی بتن ایجاد شده‌اند، چسبانده می‌شوند و پوشش سیمانی و یا چسب اپوکسی روی آن‌ها قرار می‌گیرد. به طور کلی برخی از مزایای روش‌های NSM  نسبت به روش EBR عبارت‌اند از: بهبود پیوستگی و انتقال نیرو به بتن اطراف به دلیل محصور شدن نوار داخل شیار، محافظت از نوار در برابر عوامل محیطی خارجی و عدم نیاز به آماده‌سازی سطحی بتن بعد از ایجاد شیارها.

مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی

یکی از روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتنی استفاده از پوشش بتنی در پیرامون المان‌های مختلف از قبیل دیوار برشی، ستون و تیر می‌باشد. در این روش ابتدا سوراخ‌های به فواصل معین در وجوه پیرامونی  المان‌های ضعیف ایجاد می‌گردد. سپس یک مش فولادی با آرماتورهای آجدار در پیرامون عضو مورد نظر قرار می‌گیرد. اندازه و فاصله این آرماتورهای فولادی با استفاده از نتایج تحلیلی طراحی می‌گردد. سپس سوراخ‌هایی ایجاد شده  توسط چسب اپوکسی پر شده و آرماتورهای دوخت L شکل  در داخل آن قرار می‌گیرد. قالب‌هایی  در پیرامون عضو قرارداد شده و داخل آن توسط بتن پر می‌گردد.  پوشش بتنی جدید به همراه آرماتورهای آن باعث افزایش مقاومت و شکل‌پذیری المان سازه‌ای موجود می‌گردد.  این روش می‌توانند برای افزایش مقاومت کمانشی ستون‌ها، مقاومت و شکل‌پذیری تیرها، ستون‌ها و دیوارهای برشی مورد استفاده قرار بگیرد.

میزان و فاصله سوراخ‌های ایجاد شده در عضو باید به گونه‌ای باشد که باعث ایجاد ضعف عمده  در المان موجود نگردد. همچنین در هنگام اجرای عملیات سوراخ‌کاری باید دقت نمود که  سر مته  باعث قطع آرماتور  ستون نگردد. در صورت برخورد سرمته با آرماتور باید دستگاه  دریل  از سوراخ بیرون شده و سوراخ جدیدی در کنار آن ایجاد شود تا هیچ آرماتوری قطع نگردد.

ژاکت بتنی یک روکش برای عضو بتنی است که از میلگردهای فولادی و بتن تشکیل شده است. برای اجرای ژاکت بتنی ابتدا شبکه‌ای از میلگردها را بر روی عضو قدیمی آرماتوربندی می‌کنند و سپس بعد از قالب‌بندی آن را بتن‌ریزی می‌کنند. ژاکت بتنی مقاومت خمشی و برشی ستون را افزایش می‌دهد و افزایش شکل‌پذیری ستون در این حالت کاملاً مشهود است.

برای اینکه بدانیم چه زمانی باید از این روش مقاوم‌سازی برای ستون را انتخاب کنیم باید شناخت درستی از خسارت‌های احتمالی ساختمان در وقوع زلزله داشته باشیم. از جمله مواردی که استفاده از ژاکت بتنی برای مقاوم‌سازی ستون مناسب به نظر می‌رسد می‌توان در مواردی که میزان آسیب‌های وارده به ستون زیاد باشد و یا در مواردی که ستون قادر به تحمل نیروهای فشاری و همچنین نیروهای جانبی وارده نباشد اشاره کرد.

 

افزایش ظرفیت باربری محوری و خمشی ستون بتنی با ژاکت بتنی
مقاوم سازی ساختمان بتنی با ژاکت بتنی

 

مقاوم‌سازی با ژاکت فولادی

استفاده از ژاکت فلزی روشی مناسب برای مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتنی بوده ضمن افزایش مقاومت و شکل‌پذیری اعضای این نوع سازه‌ها وزن قابل ملاحظه‌ای را نیز به ساختمان اضافه نمی‌نماید.  در این روش ورق‌های فلزی در محل آسیب‌پذیر ساختمان بر روی سطح بتنی عضو قرار گرفته و توسط بولت به عضو مربوطه متصل می‌گردد.

مقاوم‌سازی با ژاکت فلزی بر حسب مورد می‌تواند به صورت دورپیچ، نواری و یا موضعی باشد. در مواردی که اتصال تیرها و ستون‌های ساختمان بتنی ضوابط شکل‌پذیری از جمله فاصله بین خاموت‌ها را رعایت نمی‌کنند ورق‌ها پیرامون تیر و ستون قرار گرفته و با جوشکاری به یکدیگر متصل می‌گردند. همچنین این ورق‌ها  باید با بولت  به تیرها و ستون‌ها  وصل گردند تا بتوانند در تحمل لنگرهای خمشی و نیروهای برشی ایجاد شده در اتصال مشارکت نمایند. ورق‌های فلزی پیرامونی به علاوه با ایجاد محصور شدگی در محل اتصال تیرها و ستون‌ها خردشدگی بتن را به تأخیر انداخته و باعث افزایش مقاومت فشاری آن می‌گردند.

همچنین برای مقاوم‌سازی ستون‌های  ضعیف سازه  که فاقد آرماتورهای عرضی و یا طولی کافی می‌باشند استفاده از ژاکت فلزی مرسوم است.  برای این کار نیز مشابه قبل ورق‌های فلزی در اطراف ستون قرار گرفته و توسط بولت به ستون متصل می‌گردند. این ورق‌ها همچنین در بالا و پایین ستون باید به نحو مناسبی به تیرها و فونداسیون متصل گردند. استفاده از ژاکت فلزی برای مقاوم‌سازی ستون‌ها ضمن افزایش مقاومت برشی و خمشی ستون با ایجاد تنش محصورشدگی مقاومت فشاری بتن را نیز افزایش داده و همچنین از کمانش آرماتورهای طولی جلوگیری می‌نماید.

در مواردی که هدف مقاوم‌سازی تنها افزایش مقاومت برشی تیر و یا جبران کمبود خاموت در ستون‌ها برای جلوگیری از کمانش آرماتورهای طولی باشد به جای ورق فلزی  می‌توان از نوارهای فلزی پیرامونی استفاده نمود.

برای این که نیروی برشی بتواند بین عضو بتنی و ورق فلزی منتقل گردد باید اتصال مناسب بین آن دو برقرار گردد. روش مرسوم برای ایجاد این اتصال  آن است که قبل از نصب ورق‌ها  سوراخ‌هایی در عضو بتنی و ورق‌های فلزی  ایجاد شده،  سپس ورق‌ها بر روی عضو قرار گرفته و بولت ها داخل سوراخ نصب می‌گردند، سپس فضای باقی‌مانده داخل سوراخ توسط اپوکسی پر می‌گردد.

به طور کلی می‌توان کاربرد روش مقاوم‌سازی با ژاکت فولادی را در موارد زیر دسته‌بندی کرد :

  • محصورسازی بتن
  • افزایش مقاومت برشی عضو
  • افزایش مقاومت خمشی عضو
  • افزایش سختی جانبی سازه (تا حدودی)

از جمله مزیت‌های  این روش امکان اصلاح اغلب مشکلات سازه‌ای در قاب‌های بتنی می‌باشد.

مقاوم‌سازی با اضافه نمودن دیوار برشی

افزایش مقاومت و سختی سیستم و همچنین کاهش نیاز شکل پذیری اعضا و اجزا سازه را می توان با اضافه نمودن میان قاب های صفحه ای بتن مسلح و یا دیارهای بنایی ایجاد نمود که یکی ااز رایج ترین روش ها در سازه های بتنی است. دیواهای اضافه شده می توانند به صورت دیوارهای برششی جدید که در محل اجرا شده و یا دیوارب بنایی شاتکریت شدباشند

همچنین به علت سختی بیشتر دیوار برشی نسبت به بادبند، تعداد دهانه‌های لازم برای تعبیه دیوار برشی کمتر از دهانه‌های لازم برای بادبند است که در نتیجه طرح مقاوم‌سازی مشکلات کمتری در زمینه معماری بوجود می‌آورد. برای اتصال دیوار به ستون باید از خاموت یا بولت به عنوان برشگیر در ارتفاع ستون استفاده کرد. همچنین برای اتصال دیوار به سقف هم باید تمهیداتی اندیشید. نکته مهم دیگری هم که در مورد استفاده از دیوار برشی باید به آن توجه کرد این است که نیروی زیادی در پی دیوار برشی بوجود می‌آید، که برای انتقال این نیرو‌ها به زمین احتمالاً نیاز به تعبیه شمع وجود دارد.

از نکات مهمی که در مورد اجرای دیوارهای برشی باید مد نظر قرار گیرد، افزایش وزن سازه، تقارن در سیستم باربر جانبی جدید و همچنین تقویت فونداسیون به خاطر افزایش نیروی های واژگونی می باشد.

 

افزایش ظرفیت باربری جانبی ساختمان با استفاده از دیوار برشی فولادی
مقاوم سازی ساختمان بتنی با افزودن دیوار برشی بتنی

مقاوم‌سازی با استفاده از مهاربندهای فولادی

اضافه نمودن مهاربندهای فولادی به به سازه بتنی، افزایش سختی، کاهش نیاز شکل پذیری و افزایش مقاومت برشی سیستم را به همراه خواهد داشت ضمن آنکه افزایش ناچیز را در وزن سازه موجب می شود. عموما با اتفاده از سیستم های مهاربندی واگرا (EBF) در ساختمان های بتنی به دلیل پر هزینه بودن و مشکلات موجود در اجرا و تامین جزییات تیر پیوند مرسوم نمی باشد. اما انواع سیستم های مهاربندی همگرا می تواند در این نوع بهسازی مورد توجه قرار گیرد.

مقاوم‌سازی با استفاده از جداگرهای لرزه‌ای

نصب جداسازهای لرزه‌ای در تراز پایه ساختمان، با هدف جداسازی حرکتی بین سازه و زمین صورت می‌گیرد. جداسازهای لرزه‌ای، المان‌هایی هستند که سختی جانبی آن‌ها نسبت به سختی محوری‌شان بسیار کمتر می‌باشد، لذا با وقوع زلزله، این المان‌ها می‌بایستی مانع انتقال نیرو به سازه‌ی اصلی شوند و سازه‌ی اصلی یک حرکت صلب را در حین وقوع لرزش‌های زمین تجربه نماید. عملکرد جداگرها فقط در محدوده خاصی از جرم و ارتفاع ساختمان مطلوب است و به همین دلیل این روش بصورت خیلی محدود و فقط برای ساختمان‌های دارای وزن و ارتفاع مشخصی مؤثر بوده و به همین دلیل کمتر از سایر روش‌ها در جهان مورد استقبال کارشناسان قرار گرفته و در پروژه‌های بسیار کمی مورد استفاده قرارگرفته است.

 

مقاوم‌سازی با استفاده از سیستم‌های جاذب انرژی (دمپر)

در روش‌های کنترل غیر فعال سازه نظیر استفاده از مستهلک کننده‌های ویسکوز و ویسکوالاستیک، جذب انرژی حاصل از حرکات نیرومند زمین توسط مستهلک کننده‌ها صورت گرفته و به سیستم سازه اجازه داده نمی‌شود که وارد ناحیه غیر خطی گردد. این امر موجب می‌شود که مقاومت سازه در برابر زلزله‌های با دوره بازگشت طولانی‌تر (که طبیعتاً شدیدتر نیز می‌باشند) بیشتر گردد یا به تعبیر دیگر احتمال فروریزش سازه در برابر این زلزله‌ها کاهش می‌یابد .سیستم‌های جاذب یا مستهلک کننده انرژی (Dampers) بر پایه افزایش ضریب میرایی ساختمان بنا شده‌اند. مهمترین تأثیر میرایی، کاهش دامنه نوسان و پاسخ ساختمان نسبت به نیروهای وارده می‌باشد و بدین وسیله قسمت عمده‌ای از انرژی ارتعاشی را قبل از رسیدن پاسخ سازه به حد نهایی به هدر می‌دهند. اتلاف کننده‌های انرژی ممکن است در مهاربندی‌ها، اتصالات و اجزای غیر سازه‌ای و یا دیگر مکان‌های مناسب در ساختمان‌های موجود قرار داده شوند، لیکن ساده‌ترین و پرکاربردترین آن‌ها استفاده از میراگر در مهاربندها می‌باشد که می‌توان از آن‌ها در تمامی طبقات ساختمان سود جست. در برخی از انواع میراگرها ملاحظات زیبایی نیز مد نظر قرار گرفته شده است تا چنانچه بصورت نمایان بکار برده شوند مشکلی از لحاظ معماری ایجاد ننمایند.

 

محصولات مرتبط

راهکارهای مرتبط

مقاوم‌ سازی سازه‌های بتنی تخریب شده در زلزله
5 (100%) 4 votes