مروری بر کاربرد پلیمرها و ملات های الیافی در مقاوم سازی ساختمان های بنایی

ساختمان های بنایی غیر مسلح که تعداد زیادی از آنها جنبه تاریخی ، فرهنگی و بنای یادبود دارند، بخش قابل توجهی از ساختمان های کنونی دنیا را تشکیل داده اند. درحالیکه زلزله های اخیر نشان دهنده آسیب پذیری این گونه بناها بوده است، مداخله در آنها به منظور تقویت و بهسازی همواره با محدودیت هایی ازجمله ایجاد کمترین تغییر در ظاهر و معماری بنا ونیز برگشت پذیربودن این تغییرات همراه بوده است. از این رو محققین همواره به دنبال پیدا کردن روش های تقویتی مناسبی برای ساختمان های بنایی غیر مسلح بوده اند. مواد جدید مرکب تقویت شده با الیاف و منسوجات از جمله روشهای جدید تقویت اینگونه ساختمان ها می باشد که دارای ویژگی های بهتری نسبت به روش های قدیمی و مرسوم تقویت هستند. در این مقاله به مرور یافته های اخیر مهندسین و محققین در زمینه تقویت ساختمان های بنایی با ملات های تقویت شده با الیاف و نیز پلیمرهای تقویت شده با الیاف پرداخته می شود.

شکست و گسیختگی دیوار های بنایی غیر مسلح باعث کاهش ظرفیت مقاومتی کل سازه بنایی در برابر نیروهای وارده و نیز کاهش اتلاف انرژی بنا در هنگام زلزله  می شود. شایع ترین مودهای تخریب که در اینگونه ساختمان ها رخ می دهد ناشی از خمش برون صفحه ای یا برش درون صفحه ای القا شده ناشی از نیروی زلزله می باشد.

تکنیک های تقویتی به طور کلی باعث بهبود ظرفیت خمشی خارج صفحه ای دیوار، مقاومت برشی درون صفحه ای و شکل پذیری سیستم می شود.

 

مکانیزم های محتمل شکست :

استفاده از سیستم های پلیمری الیافی که تشکیل شده از ماتریس های پلیمری تقویت شده با الیاف نازک و بلند، به صورت صفحه، شبکه، کابل یا میلگرد در طی سالیان گذشته همواره یکی از روش های تقویت و مقاوم سازی بوده است.

تفاوت عمده الیاف گوناگون در سختی و مقاومت کششی آنها می باشد که اکثرا مواد پلیمری الیافی که در صنعت ساختمان به کار می رود. از الیاف کربن یا شیشه هستند که مقاومت و سختی بالایی دارند اما کرنش گسیختگی آنها کمتر از ماتریس پلیمری است.

مزیت های اصلی کامپوزیت های پلیمری شامل رفتار مکانیکی عالی یعنی سختی و مقاومت بالا ، وزن بسیار کم و سبکی، مقاومت بالا در برابر خوردگی در مقایسه با سیستم های تقویتی فولادی ، کاربرد آسان و حفظ فضای مفید و ظاهر معماری .سیستم های پلیمری تقویت شده با الیاف می توانند در افزایش تغییر شکل ها و کاهش عرض ترک ها نسبتا موثر باشند اگرچه اثر اصلی آنها افزایش مقاومت است.

استفاده از FRP   در اشکال و پیکر بندی های مختلفی به شرح زیر اجرا می شود.

در پایان می توان بیان داشت که سازه های بنایی دارای مزایایی از جمله ظرفیت تحمل بار ثقلی بالا ، شرایط آسایش دما در داخل بنا و مقاومت در برابر حریق می باشند اما مقاومت ضعیف کششی و برشی آنها در کنار شکل پذیری کم و محدودیت در اتلاف انرژی زلزله، آنها را به ویژه در مناطق لرزه خیز آسیب پذیر کرده و به گونه ای که نیاز به تقویت و مقاوم سازی دارند.

علی رغم محبوبیت رزین های  پلیمری در دهه گذشته، با توجه به اینکه استفاده از این رزین های آلی دارای معایبی از جمله عدم مقاومت در برابر آتش و رطوبت، هزینه بالا و واکنش شیمیایی مخرب به علت عدم سازگاری با مصالح قدیمی و اصلی هستند، لذا برای استفاده توامان از مزیت ملات و رزین های پلیمری ، می توان از شبکه های دو بعدی صفحه ای یا سه بعدی فضایی ساخته شده از میله های پلیمری FRP که روی آنها با ملات سیمانی با آهک پوشانده شده است استفاده کرد.این روش ترکیبی در بهبود رفتار برش درون صفحه ای بسیار موثر است.