19 روش مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی و فولادی

مقاوم سازی ساختمان: انواع راهکارها

نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن، ضرورت استفاده از روش‌ها و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت، سبک سازی، افزایش عمر مفید و نیز مقاوم سازی ساختمان ها بتنی و فولادی در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است، این امر سبب شده است که تعداد زیادی شرکت مقاوم سازی امروزه در امر بهسازی لرزه ای سازه ها و مقاوم سازی بناهای فرسوده در برابر زلزله فعالیت ‌کنند.

هدف از بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان‌ها بهبود عملکرد اجزاء سازه است. مقاوم سازی به مجموعه تمهیداتی گفته می‌شود که قابلیت انجام وظیفه یا وظایفی در سازه ایجاد می‌کنند که سازه قبل از انجام مقاوم سازی قادر به انجام آن‌ها به طور کامل نبوده است.

مقاوم‌ سازی ساختمان در علم مهندسی عمران به مفهوم بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده است. امروزه از این اصطلاح بیشتر در مورد نیروی زلزله استفاده می‌شود. از دیدگاه علمی، مقاوم‌سازی واژه کاملاً درستی برای این منظور نیست. چرا که منظور از اصطلاح «مقاوم سازی» به‌طور قطع بالا بردن مقاومت در برابر نیروی زلزله نیست بلکه منظور بهبود عملکرد اجزاء در برابر نیروی زلزله است. به همین دلیل اصطلاح «بهسازی» و در حالت خاص برای نیروی زلزله، «بهسازی لرزه‌ای» اصطلاح درست‌ تری است. به طور کلی مقاوم سازی زیر مجموعه بهسازی لرزه ای و یکی از روش‌های آن می‌باشد.

مقاوم سازی وظیفه کیست؟ چه ساختمان‌هایی نیاز به مقاوم سازی دارند؟ روش انجام مقاوم سازی چیست؟ هزینه انجام مقاوم سازی چقدر است؟ نتایج مقاوم سازی تا چه حد قابل اطمینان است؟ آیین نامه‌های طراحی مقاوم سازی کدام است؟ طرح‌های مقاوم سازی چه نتایجی در بر دارد؟ و …، این‌ها همه سوالاتی هستند که به ذهن هر کسی خطور می‌کند و این نوشته سعی می‌کند به تمامی سوالات شما در مورد مقاوم سازی پاسخ دهد.

در مقایسه با ساختن یک سازه‌ جدید، تقویت سازه موجود حتی می‌تواند پیچیده تر باشد؛ زیرا شرایط سازه ای از قبل ثابت شده است. علاوه بر این همواره دسترسی به نواحی که نیاز به تقویت سازه دارند ساده نیست.

روش‌های مرسوم استفاده شده به عنوان تکنیک های تقویت ساختمان در برابر زلزله و بارهای ثقلی مرده و زنده، نظیر انواع مختلف پوشش های های مسلح (نظیر ژاکت فولادی و ژاکت بتنی)، شاتکریت، کابل‌های پس تنیدگی قرار گرفته در خارج از سازه و استفاده از صفحات و ورق های فولادی مقید شده به سازه، معمولاً نیاز به فضای زیادی دارند و اغلب در برابر شرایط محیطی نیز آسیب پذیر  می‌باشند.

حرکت استمراری علم در عرصه مهندسی سازه و مهندسی زلزله موجب شده است تا برای بهسازی و مقاوم سازی ساختمان و سازه در سالهای اخیر از روشهای نوین و مصالح جدیدی بهره گرفته شود که در میان این فناوری ها، FRP (مصالح کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه ای برخوردار است تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان، FRP را باید مصالح هزاره سوم نامید که در جدیدی را در پیش روی مهندسان سازه و ساختمان و نیز شرکت های مقاوم سازی گشوده است.

مطالعات مورد نیاز در این زمینه، علل الخصوص برآورد و تخمین آسیب پذیری سازه ها و ارائه راهکار برای مقاوم سازی و تقویت سازه ها جهت برآورده ساختن ضوابط موجود در آیین نامه های بارگذاری و زلزله کنونی که ساختمان موجود، مقاومت کافی در برابر نیروهای وارده ثقلی و زلزله را ندارد؛ یکی از مهمترین رسالت های شرکت مقاوم سازی افزیـــر می‌باشد.

برای مقاوم سازی ساختمان هایی که قرار است تغییر کاربری بدهند یا طبقات سازه ای آن قرار است افزایش پیدا کند؛ باید توجه داشت که بارهای زنده، ضریب اهمیت ساختمان و همچنین سطح عملکرد ساختمان تغییر پیدا می‌کند در نتیجه نیاز به طراحی مجدد سازه و تعیین سطح عملکرد آن توسط شرکت مقاوم سازی می‌باشد.

در ایران، ساختمان‌های قدیمی، بناهای فرسوده،پل‌های قدیمی، خانه‌های خشتی، سازه‌های تاریخی و… زیادی وجود دارد که مدت‌ها از عمرمفید آن‌ها می‌گذرد. تخریب و ساخت مجدد برخی از این بناها، به علت ارزش تاریخی امکان پذیر نمی‌باشد. بنابراین باید ترمیم و مرمت شوند. تخریب و ساخت مجدد دیگر بناهای موجود، نسبت به مقاوم سازی آنها، به هزینه زیادتر و زمان بیشتری نیاز دارد. بنابراین می‌توان با هزینه‌ کمتر و همچنین در مدت زمان کوتاه‌تر عمرمفید و ظرفیت عملکرد آن‌ها را با روش‌های مختلف مقاوم‌ساری، تقویت نمود. برای مثال، مدارس بسیار زیادی در ایران وجود دارد که سال‌ها از عمرمفیدشان می‌گذرد و ادامه فعالیت آن‌ها ممکن است خطرآفرین باشد. از طرفی تخریب و ساخت مجدد تمامی این مدارس،موجب مصرف شدن سهم زیادی از بودجه کشور می‌شود. علاوه بر این، نمی‌توان به طور همزمان همه مدارس فرسوده را تخریب کرد و دوباره از نو ساخت. زیرا این فرآیند، به روند آموزشی کشور آسیب جبران ناپذیری اعمال می‌کند. از طرفی می‌توان با آنالیز و متره و برآورد هزینه تخریب و ساخت و همچنین هزینه مقاوم‌سازی مدارس و مقایسه نتایج آنها،به صرف اقتصادی و زمانی مقاوم سازی مدارس در مقایسه با تخریب و ساخت مجدد آن نیز پی‌برد. نتایج مثبت مقاوم‌سازی، با طراحی و  اجرای اصولی آن حاصل می‌شود.در غیر این صورت، ممکن است مقاوم‌سازی نه تنها موجب بهبود عملکرد سازه نشود،بلکه باعث افزایش آسیب سازه نیز شود. به طور کلی طراحی‌ و اجرای مقاوم سازی بر اساس ایمن‌سازی ساختمان در برابر زلزله انجام می‌شود.

خدمات طراحی سازه:

کنترل مضاعف محاسبات طراحی سازه

همچنین  مقاوم سازی ساختمان هایی که اعضای سازه ای آن شبیه تیرها، ستون ها و سقف ها دچار خوردگی و پوسیدگی شده باشند؛ یا ساختمان هایی که در اثر ضعف سازه ای، ترکهایی در سازه های بتنی و یا ترکها و اعوجاج و لهیدگی در المان‌ها و جوش سازه های فولادی مشاهده می‌گردد را می‌توان با روش‌های مقاوم سازی ارائه شده توسط شرکت مقاوم سازی افزیر تقویت کرد.

ساختمان‌هایی که در حین ساخت خطاهای اجرایی باعث بروز ضعف سازه ای در آن‌ها شده است، نظیر کیفیت و اجرای نامناسب بتن ریزی، عدم کارگذاری دقیق میلگرد در اجزای سازه ای در ساختمان‌های بتنی، مقاومت پایین بتن و استفاده از مصالح نامرغوب در سازه‌های بتن آرمه و عدم جوشکاری نامناسب و غیر قابل قبول در سازه‌های فولادی را نیز  می‌توان با روش‌های مختلف مقاوم سازی کرد.

انوع ساختمان‌ها جهت مقاوم سازی به شرح زیر است :

مقاوم‌سازی ساختمان‌های بنایی: ساختمان‌هایی بنایی به ساختمان‌هایی گفته می‌شود که به جای تیر و ستون، دیوارها وظیفه تحمل بار و همچنین انتقال آن‌ها بر زمین را بر عهده دارند. این نوع از سازه‌ها در قدیم بسیار مورد استقبال بوده است. بدین منظور ساختمان‌های مصالح بنایی ساخته شده از قدیم تا کنون مورد تهاجم‌های محیطی بسیار زیادی بوده‌اند. بنابراین این ساختمان‌ها برای ادامه حیات نیاز به مقاوم‌سازی دارند. راهکارهای زیادی برای مقاوم‌سازی ساختمان‌های بنایی موجود است. بنا بر نوع المان و شرایط موجود می‌توان راهکار موردنظر را آنالیز و درصورت تایید اجرا نمود.

مقاوم‌سازی ساختمان ترک‌خورده : ترک در ساختمان‌ها، در دسته اولین نشانه‌های وجود مشکل و خرابی در ساختمان ظاهر می‌شود. ترک‌ها متفاوت هستند. ترک می‌تواند سازه‌ایی باشد و هم می‌تواند غیر سازه‌ایی باشد. ترک غیر سازه‌ای را می‌توان بطور ساده برطرف نمود. اما ترک سازه‌ایی که گاهی از نشست ساختمان و یا مقاومت کششی،خمشی،برشی ضعیف المان‌ها و… ظاهر می‌شود، حتما باید آنالیز و سپس راهکاری مناسب اندیشید. راهکار مقاوم‌سازی ساختمان ترک خورده باید با بازرسی چشمی و تحلیل علت وقوع ترک انتخاب شود.

مقاوم‌سازی خانه‌های خشتی : این نوع از خانه‌ها که بیشتر در روستاها و یا مکان‌هایی با بافت فرسوده قرار دارند، ابتدا باید حداقل شرط‌های مقاوم‌سازی را ارضا کنند و سپس راهکاری طبق شرایط موجود ارائه گردد. برخی از خانه‌های خشتی، به علت قدمت طولانی ارزشی تاریخی و توریستی دارند. بنابراین در چنین شرایطی، مقاوم‌سازی خانه‌های خشتی باید با حساسیت و تحلیل بیشتری انجام‌ بگیرد.

مقاوم‌سازی اسکلت فلزی و بتنی : سازه‌های نسبتا جدید از مجموعه تیرها، ستون‌ها، سقف‌ها و دیوارها ساخته می‌شوند که همه این المان‌ها به گونه‌ایی به هم متصل می‌شوند و درنهایت اسکلت یک سازه را بنا می‌کنند. این ساختمان‌ها بر اساس نوع کاربری و ظرفیت بار مناسب آن طراحی  و ساخته می‌شوند. گاهی به دلیل تغییر کاربری سازه ممکن است بار اضافی به سازه اعمال شود و یا ممکن است به علت عدم رعایت ضوابط، طراحی و اجرا به طور صحیح انجام نگردد. در چنین شرایطی سازه باید تقویت شود. مقاوم‌سازی اسکلت فلزی و همچنین مقاوم سازی اسکلت بتنی باید با استفاده از مصالح سازگار و همچنین با آنالیز و تحلیل رفتار هر المان انجام گردد. راهکار مقاوم‌سازی در چنین سازه‌هایی باید با در نظرگرفتن رفتار لرزه‌ایی سازه قبل و بعد از مقاوم سازی  ارائه گردد.

بیشتر بخوانید:   کاربرد مواد نانو در صنعت بتن

راهکارهای مقاوم سازی تیرها

تیر ها را می توان به روش‌های گوناگونی مقاوم سازی کرد، روش ژاکت بتنی، پیش تنیدگی ، الیاف frp و … اشاره کرد.

مقاوم سازی تیر به روش ژاکت بتنی

یکی از تکنیک‌های مرسوم افزایش ظرفیت باربری ثقلی تیرها (بتنی و یا فولادی) در مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتنی ویا مقاوم‌سازی ساختمان‌های فولادی، اجرای ژاکت بتنی می‌باشد. در این روش تیرهایی که دارای ضعف باربری بوده و یا دچار آسیب دیدگی می‌باشند با اضافه کردن آرماتورها و قالب‌بندی و اجرای بتن ریزی (معمولا بتن خودتراکم) مجدد مقاوم سازی می‌گردند. در مواقعی که ژاکت بتنی ضخامت کمی داشته باشد می‌توان از شاتکریت بتنی جهت اجرای بتن استفاده نمود. جهت آشنایی بیشتر با این روش مقاله مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت بتنی را مطالعه نمایید.

مقاوم سازی تیر بتنی به روش ژاکت بتنی-مقاوم سازی افزیر

از جمله راه‌های مقاوم سازی تیرها در ساختمان، استفاده از ژاکت فولادی می‌باشد. در این روش مقطع تیر با استفاده از ورق‌های فولادی بر حسب مورد بصورت دور پیچ، نواری v و یا موضعی تقویت می‌گردد. ژاکت فولادی، در مقاوم سازی تیرهای موجود در اسکلت بتنی و یا اسکلت فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بدون افزایش قابل توجه در وزن ساختمان شکل پذیری سازه را بهبود بخشد. روش مرسوم برای اجرای این تکنیک و ایجاد محصور شدگی، اتصال ورق‌های فلزی پیرامونی با بولت به تیر می‌باشد.

تکنیک پس کشیدگی یا پیش تنیدگی در مقاوم سازی ساختمان

الیاف FRP یکی دیگر از روش‌های مقاوم‌سازی است که برای تقویت تیرها به کار می‌رود. در این روش با استفاده از القای کشش در کابل‌های پیش‌تنیدگی، نیروهای داخلی باز توزیع گشته، ظرفیت باربری فعال عضو بلافاصله بالا رفته و در نتیجه تیر حاضر تقویت می‌گردد.

اضافه نمودن ورق‌های فولادی به تیر

با استفاده از اتصال ورق‌های فولادی به وجه کششی در تیرهای بتنی می توان ظرفیت باربری خمشی تیر را افزایش داد. در این روش ورق‌های فولادی به ضخامت حداکثر 3 سانتی متر با استفاده از رزین اپوکسی به تیر بتنی چسبانده می‌شود. همچنین با اضافه نمودن ورق‌های موازی با جان تیر فولادی می‌توان مقاومت برشی آن را افزایش داد.

مقاوم‌سازی تیر با کامپوزیت‌های FRP

مقاوم سازی تیر بتنی با مصالح FRP در طی 3-4 روز به 3 برابر مقاومت کششی فولاد می‌رسند، از این رو با توجه به اینکه الیاف FRP مقاومت کششی بسیار بالایی نسبت به ورقه‌های فولادی دارند، اتصال FRP به ناحیه کششی بتن در تیر بتنی سبب افزایش ظرفیت خمشی مقطع خواهد شد.

عوامل متعددی مانند ابعاد مقطع تیر بتنی، مساحت و مشخصات مکانیکی میلگردهای موجود و میلگرد FRP مورد استفاده و همچنین مقاومت بتن موجود، در میزان افزایش مقاومت خمشی سازه‌های بتنی با استفاده از سیستم‌های FRP دخیل می‌باشند. در ادبیات فنی این افزایش مقاومت از 10 تا 160 درصد گزارش شده است.

مزایای روش مقاوم‌ سازی تیر بتنی با FRP

  • افزایش مقاومت خمشی تیر
  • افزایش مقاوم برشی تیر
  • افزایش شکل پذیری تیر
  • افزایش مقاومت در برابر خوردگی
  • افزایش دوام و عمر
  • کنترل عرض ترک
  • ضخامت کم ورقه‌های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
  • سهولت در اجرا
  • هزینه پایین نسبت به روش‌های مرسوم دیگر
  • ترمیم ناشی از خوردگی
مقاوم سازی تیر بتنی با استفاده از الیاف FRP
مقاوم سازی تیر بتنی با استفاده از الیاف FRP

مزایای روش مقاوم‌ سازی تیر فولادی با FRP

در سازه های فولادی که تیرها وظیفه تحمل بارهای وارده از کف سازه و انتقال آن‌ها به ستون‌ها را بر عهده دارند. در صورتی که تیر فولادی بنابر هر علتی ظرفیت خمشی کافی برای تحمل بارها را نداشته باشد نیاز به مقاوم سازی پیدا میکند.
همانند تقویت تیر بتنی، تیر فولادی را نیز می‌توان با چسباندن FRP به قسمتی از مقطع که تحت کشش قرار می‌گیرد تقویت نمود. بدین ترتیب می‌توان با تقویت بال تحتانی تیر فولادی دو سر مفصل آن را تقویت نمود. همچنین برای تیرهای دو سر گیردار و یا تیرهایی که در قابهای چند دهانه استفاده می‌شوند، می‌توان با تقویت بال تحتانی بوسیله FRP در میانه طول عضو و نیز بال فوقانی در نواحی نزدیک تکیه گاه، اقدام به تقویت خمشی عضو نمود.

  • به حداقل رسیدن مشکلات اجرایی به دلیل وزن بسیار کم الیاف FRP
  • انعطاف پذیری بالای الیاف FRP
  • افزایش ظرفیت خمشی تیرهای فولادی
  • به تاخیر انداختن کمانش موضعی بال تیر
  • ضخامت کم لمینیت FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
  • هزینه پایین نسبت به روش‌های مرسوم دیگر

برای اطلاعات بیشتر رجوع کنید به تقویت خمشی تیرهای فولادی با FRP

راهکارهای مقاوم‌سازی ستون‌ها

مقاوم سازی ستون به روش ژاکت بتنی

ترمیم و مقاوم سازی ستون‌های بتنی و فلزی با استفاده از ژاکت بتنی به عنوان راه حلی موثر توصیه می‌گردد. در این روش ستون‌هایی که دارای ضعف باربری بوده و یا نیاز به ترمیم دارند، با افزودن لایه‌ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموت‌های بسته تقویت می‌گردد. در مواقعی که آسیب‌های وارده به ستون بتنی زیاد بوده و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد استفاده از طرح ژاکت بتنی برای مقاوم سازی ستون پیشنهاد می‌گردد. همچنین از این تکنیک مقاوم سازی می‌توان برای افزایش سختی برشی در ستون‌های فولادی با مقاطع I و H شکل استفاده نمود. در حالتی که ستون فولادی مقطعی بسته داشته باشد، می‌توان به منظور تقویت، ستون را با بتن پر نمود. اجرای تکنیک ژاکت بتنی بهتر است با قالب و بتن خود تراکم صورت گیرد ولی در صورتی که لایه بتن اضافه شده ضخامت کمی داشته باشد، استفاده از روش شاتکریت بهتر از بتن‌ریزی می‌باشد.

مقاوم سازی ستون به روش ژاکت فولادی

تقویت ستون‌ها با استفاده ژاکت فولادی، سبب افزایش مقاومت فشاری، برشی و همچین تامین محصور شدگی جهت افزایش شکل پذیری آن می‌شود. با این روش مقاوم سازی می‌توان ظرفیت برشی، فشاری و محصور شدگی ستون‌ها را تامین کرد و بدین ترتیب ظرفیت باربری آن‌ها در مقابل بارهای جانبی زلزله و قائم ثقلی نیز افزایش می‌یابد.

مقاوم سازی ستون با کامپوزیت‌های FRP

هنگامی که ستون تحت بارهای لرزه ای قرار می‌گیرد، مسئله ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون اهمیت می‌یابد که استفاده ازالیاف FRP ضمن افزایش ظرفیت برشی ستون، مد گسیختگی آن را از حالت برشی به خمشی تغییر داده و شکل پذیری را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

با افزایش میزان بار وارده بر ستون، بتن تمایل دارد در جهت عمود بر جهت اعمال بار از هم باز شود. محصور کردن عرضی بتن با پوشش FRP (دور پیچ کردن) توسط افزودن لایه‌هایی از الیاف شیشه و کربن مقاومت نهایی ستون را تا 2 برابر افزایش می‌دهد و البته تاثیر مهم تر این الیاف در افزایش 5 برابری در ظرفیت تغییر شکل بتن است.

در این روش قرارگیری الیاف در امتداد عمود بر محور طولی عضو به صورت دورپیچ کامل، سبب ایجاد محصورشدگی انفعالی (Passive) در عضو می‌ گردد. از این رو FRP تا زمان بارگذاری و رخداد تغییرشکل‌های عرضی در ستون بتنی موجود منفعل بوده و تحت تنش قرار نگرفته و تاثیری در باربری عضو ندارد. بدین سبب اجرا و نصب استاندارد و اطمینان از چسبندگی کامل بین بتن و FRP در این روش مقاوم سازی بسیار حائز اهمیت می‌باشد.

مزایا و خصوصیات مقاوم‌ سازی ستون بتنی با FRP

  • افزایش مقاومت خمشی ستون
  • افزایش مقاومت برشی ستون
  • افزایش مقاومت فشاری ستون
  • افزایش مقاومت در برابر خوردگی
  • افزایش دوام و عمر
  • کنترل گسترش ترک و عرض ترک
  • ضخامت کم ورق های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
  • سهولت در اجرا
  • هزینه پایین نسبت به روش‌های مرسوم دیگر
  • افزایش شکل پذیری

برای اطلاعات بیشتر در مورد مقاوم سازی ستون‌های بتنی اینجا را کلیک کنید.

بیشتر بخوانید:   تقویت دال‌های بتن آرمه توسط کامپوزیت‌های FRP

مزایای مقاوم سازی ستون فولادی با FRP

ستون‌ها اجزایی از ساختمان های فولادی هستند که قسمت  اعظم نیروی وارد بر آن‌ها به صورت فشاری می‌باشد و اغلب به صورت عمود بر سطح زمین می‌باشند. عمده خرابی موجود در ستون‌های فولادی شامل کمانش موضعی، کمانش کلی و گسیختگی در محل درزها و وصله ها می‌باشد.

استفاده از روکش FRP در مقاطع بسته همانند مقاوم سازی ستون‌های بتنی می‌باشد که در آن الیاف به طور دورپیچ ستون‌های فولادی را محصور می‌کند و باعث افزایش مقاومت فشاری آن‌ها میگردد. این امر همچنین باعث افزایش شکل پذیری اعضا تحت ترکیب نیرو‌های محوری و خمشی می‌شود.

  • قابلیت افزایش مقاومت محوری، برشی و خمشی ستون
  • افزایش شکل پذیری و قابلیت جابه جایی نسبی نهایی بیشتر
  • کمترین افزایش در ابعاد پایه در بین روش ها مشابه
  • سرعت بالای مقاوم سازی بدون توقف بهره برداری از سازه

اضافه نمودن ورق‌های فولادی

در ساختمان‌های فولادی با اضافه کردن ورق پوششی به بال ستون و یا اضافه نمودن ورق موازی با جان ستون، می‌توان ستون فولادی را مقاوم سازی نمود. در حالت اول و با افزایش ضخامت بال از کمانش موضعی بال ستون جلوگیری شده و اضافه نمودن ورق موازی با جان ستون، مقطع را به شکل جعه ای تبدیل کرده، افزایش ممان اینرسی درامتداد موازی با جان را در پی خواهد داشت.

برای اطلاعات بیشتر در مورد مقاوم سازی ستون‌های فولادی اینجا را کلیک کنید.

راهکارهای مقاوم سازی دال بتنی

افزایش ضخامت دال بتنی

در برخی مواقع و بعلت مشکلاتی همچون افزایش بار وارده بر دال بتنی، ضعف در طراحی دال، خوردگی آرماتورهای فولادی و یا وجود ترک در دال بتنی از روش افزایش ضخامت می‌توان برای تقویت دال بتنی استفاده نمود. درصورتی که دال بتنی توانایی مقاومت در برابر ممان منفی وارد بر آن را نداشته و مقدار آرماتورهای تحتانی کافی باشد، ضخامت دال را در وجه فوقانی آن افزایش می‌دهیم. در مقابل و در صورتی که دال بتنی توانایی مقاومت در برابر ممان مثبت وارد بر آن را نداشته و یا بار مرده وارد بر آن بسیار کمتر از بار زنده باشد، ضخامت دال بتنی در وجه تحتانی آن باید افزایش یابد.
مراحل مقاوم سازی دال بتنی به روش افزایش ضخامت دال:

  • برداشتن کاور بتن
  • تمیز کردن آرماتورهای فولادی با استفاده از برس سیمی و یا روش‌های مرسوم دیگر.
  • استفاده از پوشش های ضد خوردگی با پایه اپوکسی بر روی میلگردها
  • در صورتی که مقدار خوردگی در آرماتورها بالا باشد، آرماتورهای فولادی جدید متناسب با الزامات آیین نامه ای باید طراحی و به دال اضافه گردد.
  • آرماتورهای فولادی جدید باید با استفاده از روش‌های مناسب در جهت عمود به دال و و در جهت افقی به تیرهای پیرامونی مهار گردد.
  • با استفاده از لایه ای از مواد با پایه اپوکسی بر روی بتن قدیم، از چسبندگی مناسب دال موجود با یتن مسلح جدید اطمینان حاصل گردد.
  • قبل از خشک شدن اپوکسی، بتن جدید و با ضخامت مورد نیاز اجرا گردد. به منظور کاهش جمع شدگی در بتن می‌توان از مواد افزودنی مناسب استفاده نمود.

اضافه کردن صفحات فولادی به دال

یکی از روش‌های کنترل خیز سازه و افزایش سختی، مقاومت و یکپارچگی کف‌ها و سقف‌های بتنی، استفاده از صفحات و ورق‌های فولادی است. این ورق‌ها باید به صورت صحیح به سقف متصل و مهار شوند و فضای بین سقف و ورق با گروت یا مصالح بر پایه اپوکسی پر شوند تا ضمن چسبندگی کافی، عملکرد لرزه ای در برابر زلزله و انتقال بار مناسبی را از خود بر جای بگذارند.

تقویت-دال-بتنی-با-ورق-فولادی-مقاوم-سازی-افزیر
تقویت دال بتنی با ورق فولادی

مقاوم سازی دال بتنی با کامپوزیت‌های FRP

مقاوم سازی دال بتنی با FRP به منظور افزایش ظرفیت باربری دال، افزایش مقاومت دال در برابر خوردگی، کمبود مقاومت فشاری بتن، افزایش مقاومت خمشی، برشی و… بطور موضعی انجام می‌شود. دال‌ها عملا وظیفه تحمل بارهای قائم را دارند ولی چون عملکرد دیافراگم افقی نیز دارند، باید با اعضای مقاوم جانبی سازه اتصال داشته و از سختی و مقاومت کافی برخوردار باشند.

برای مقاوم سازی دال بتنی با FRP، مصالح مرکب FRP را می‌توان بصورت نوارها و یا صفحاتی بر روی سطوح تحت کشش برای افزایش مقاومت خمشی اجرا نمود. دال یک طرفه با تکیه گاه ساده را می‌توان با چسباندن نوارها یا صفحات FRP در سطوح تحتانی آن‌ها و در راستای طولی، مقاوم سازی نمود. در دال دو طرفه مقاوم سازی با نوارهای FRP  در هر دو جهت صورت گیرد.

البته اگر دال دارای تکیه گاه گیردار باشد، نوارهای FRP را باید در قسمت فوقانی دال نیز اجرا نمود. همچنین تقویت و بهسازی دال بتنی با FRP به منظور افزایش ظرفیت برشی پانچ دال بتنی در اطراف ستون‌ها، و تقویت مناطق اطراف بازشو‌ها انجام می‌شود.

استفاده از ورق های CFRP در ناحیه کششی اتصال دال می‌تواند تشکیل و گسیختگی ترک‌های برشی را بوسیله افزایش مقاومت خمشی دال در مجاورت ستون به تعویق اندازد و در نتیجه باعث بهبود مقاومت برشی دو طرفه اتصال گردد. در مقاوم سازی دال با FRP به دلیل ضخامت کم ورق‌های FRP (حدود 05/0 اینچ یا 3/1 میلی متر)، ورق‌ها براحتی می‌توانند تحت پوشش کف پنهان شوند و همچنین کاهش هزینه‌ها و اقتصادی بودن این روش باعث برتری آن نسبت به روش‌های معمول دیگر می‌باشد.

تقویت اعضا و اجزای بتنی با استفاده از روکش بتنی و یا فولادی، سبب افزایش مقاومت فشاری، برشی و همچین تامین محصور شدگی جهت افزایش شکل پذیری یا پیوستگی بتن و آرماتور می‌شود. با این روش مقاوم سازی می‌توان ظرفیت برشی، فشاری و محصور شدگی ستون‌ها، دیوارها، دال‌ها و تیرها را تامین کرد و بدین ترتیب ظرفیت باربری آن‌ها در مقابل بارهای جانبی زلزله و قائم ثقلی نیز افزایش می‌یابد.

مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دال بتنی با FRP

  • افزایش مقاومت خمشی دال¬های یک طرفه
  • افزایش مقاومت خمشی دال¬های دو طرفه
  • تقویت و افزایش مقاومت برشی
  • افزایش سختی و کاهش خیز در بارهای سرویس
  • افزایش شکل پذیری
  • ترمیم و تقویت ناشی از خوردگی
  • افزایش مقاومت در برابر خوردگی
  • صرفه اقتصادی نسبت به روش‌های معمول
  • سهولت در اجرا

راهکارهای مقاوم سازی دیوارها

شاتکریت بتنی دیوار

یکی از روش‌های مقاوم سازی دیوارها استفاده از شاتکریت بتنی و مسلح نمودن دیوار بتنی یا بنایی می‌باشد که در مقاوم سازی ساختمان به صورت کلی تاثیر زیادی دارد. در این روش ابتدا یک شبکه میلگرد به طور صحیح و مهاربندی شده بر روی دیوار قرار می‌گیرد و سپس با استفاده از دستگاه شاتکریت عملیات بتن پاشی صورت می‌گیرد.

این پوشش بتنی علاوه بر ایجاد انسجام مناسب در دیوار، مقاومت و شکل پذیری درون صفحه و برون صفحه را نیز افزایش می‌دهد. یکی دیگر از مزیت‌های این روش مقاوم سازی  در این است که شبکه میلگرد ایجاد شده بر سطح دیوار به همراه بتن پاشیده شده همانند یک لایه بتن مسلح بوده و باعث بهبود رفتار لرزه ای دیوار (دیوار بتنی یا دیوار بنایی) در برابر زلزله می‌شود.

مقاوم سازی دیوار با کامپوزیت‌های FRP

مصالح کامپوزیت پلیمری FRP شرکت افزیر از جنس الیاف شیشه و یا کربن، راه‌حلی ایده‌آل برای تعمیر و مقاوم سازی دیوار بتنی، بنایی غیرمسلح، آجری و جان‌پناه محسوب می‌شوند. از جمله المان‌های سازه ای که قابل مقاوم سازی ساختمان به کمک مصالح کامپوزیت پلیمری FRP شرکت افزیر هستند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • دیوارهای برشی بتنی مسلح
  • دیوارهای بتنی غیر مسلح
  • دیوارهای بنایی
ترمیم-دیوار-بتنی-با-الیاف-CFRP-مقاوم-سازی-افزیر
ترمیم دیوار بتنی با الیاف CFRP

مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دیوار بتنی  با   FRP

  • افزایش مقاومت خمشی و برشی دیوارها
  • حداکثر افزایش ضخامت دیوار به میزان 5 میلی‌متر
  • سبکی و افزایش حداقلی وزن دیوار
  • افزایش مقاومت کل دیوار حتی درصورت پوشاندن سطح کوچکی از آن
  • عمل‌کرد آب‌بندی
  • کاهش بسیار زیاد نرخ خوردگی دیوار
  • قابلیت اتصال مناسب به انواع دیوار اعم از بتنی، آجری و …
  • عدم نیاز به هم پوشانی زیاد و در نتیجه ارزان تر بودن این روش

راهکارهای مقاوم سازی اتصالات

اتصال تیر به ستون در قاب‌های خمشی بتنی مسلح  به علت قرارگیری اتصال تحت تنش‌های رفت و برگشتی زلزله جزء بحرانی ترین نقاط در عملکرد قاب بتن مسلح خمشی می‌باشد. لذا اصلاح عملکرد گره اتصال و مقاوم سازی آن باعث بهبود عملکرد کل سیستم و مقاوم سازی کل ساختمان خواهد شد. روش‌های متنوعی برای تقویت اتصالات به شرح زیر موجود می‌باشد که با توجه به معیارهای مختلف یک یا ترکیبی از آن‌ها برای بهبود عملکرد اتصال و تقویت آن در برابر زلزله انتخاب  می‌شود:

  • تزریق رزین اپوکسی در ژاکت فولادی اتصالات بتنی
  • استفاده از طوق‌های پیش تنیده X شکل
  • مقاوم سازی و تقویت اتصالات با استفاده از FRP
  • نصب جاکت ورق فولادی در اتصالات بتنی
  • ایجاد قفس فولادی در اتصالات بتنی
  • پیش تنیدگی اتصالات
  • ایجاد ژاکت بتنی در اتصالات
بیشتر بخوانید:   مروری بر کاربرد پلیمرها و ملات های الیافی در مقاوم سازی ساختمان های بنایی

با تقویت و مقاوم سازی اتصالات بتنی با frp می‌توان ظرفیت خمشی و همچنین ظرفیت برشی اتصال ساختمان را افزایش داد. به علت دورگیری، بکارگیری این روش میزان شکل‌پذیری اتصال را نیز افزایش می‌دهد. با استفاده از frp   می‌توان بدون افزایش ابعاد اتصال، مقاومت آن را افزایش داد. استفاده از تقویت اتصال بتنی با frp  ، نسبت به روکش فولادی ارجح تر است، زیرا تقویت اتصال با frp  بر خلاف فولاد دچارخوردگی نمی‌شود و می‌تواند در مقابل خوردگی اسیدها، بازها و مواد مهاجم مشابه در دامنه وسیعی از دما مقاومت کنند.

راهکارهای مقاوم سازی شالوده و پی

افزایش ابعاد شالوده

مراحل افزایش ابعاد شالوده جهت افزایش ظرفیت باربری فونداسیون عبارتند از:

  • خاالی کردن اطراف فونداسیون
  • تمیز کردن و مضرس کردن سطح بتن
  • کاشت میلگرد ریشه به فاصله 25-30سانتی متری در هر دو جهت با اسفتاده از چسب سازه ای و کاشت
  • مهار آرماتورهای جدید به میلگرد‌های ریشه با استفاده از سیم های فولادی. قطر و تعداد آرماتورها باید بر مبنای طراحی انتخاب گردد.
  • استفاده از مصالح مناسب بر روی سطح شالوده به منظور اتصال مناسب بین بتن قدیم و جدید.
  • اجرای بتن جدید قبل از خشک شدن مصالح پیوند دهنده. بتن جدید می بایست دارای افزودنی های کاهنده جمع شدگی باشد.

افزودن شناژ به فونداسیون

در این روش مقاوم سازی با استفاده تکنیک اتصال فونداسیون‌ها به یکدیگر، کلیه فنداسیون در تحمل بارهای جانبی مشارکت می کند. به همین منظور شناژ بتنی در قالب دال اتصال بین پی‌های ستونی و پی زیر دیوار باربر قرارداده می‌شود.

تقویت از زیر پی

تکنیک تقویت از زیر پی عبارت است از مقاوم سازی فونداسیون یک ساختمان از طریق عمیق تر کردن آن و در نتیجه قرار گرقت فونداسیون بر روی بستر خاک مقاوم تر.
بهسازی فونداسیون به روش تقویت از زیر پی معمولا در موارد زیر انجام می‌گیرد:

  • در صورتی که در ساختمان نشست و یا ترک خوردگی مشاهده گردد، می‌توان نتیجه گرفت سیستم فونداسیون موجود توانایی لازم برای تحمل وزن ساختمان را ندارد.
  • تغییر کاربری ساختمان موجود و در نتیجه افزایش بار وارد بر ساختمان در مقایسه با بار طراحی
  • مشکلات به وجود آمده برای ساختمان موجود بعلت احداث یک ساختمان جدید با فونداسیون عمیق تر در مجاورت آن

ترمیم بتن آسیب دیده

بتن را می‌توان یکی از پر کاربردترین مصالح در ساخت ساختمان نامید. بتن و ساختمان‌های بتنی در طول فرآیند بهره‌برداری و ساخت دچار آسیب و تخریب شده که ترمیم بتن را ایجاب می‌کند. انواع آسیب‌های رایج وارد بر بتن در ساختمان‌ها عبارتند از:

شرکت مقاوم سازی افزیر راهکارهای زیر را جهت ترمیم بتن آسیب دیده پیشنهاد می‌کند.

ترمیم بتن با استفاده از ملات تعمیری

ترمیم کننده پایه پلیمری بتن با گرانروی بالا، ملاتی با مقاومتی برابر یا بیشتر از مقاومت بتن پایه و دارای خاصیت گیرش سریع و چسبندگی مناسب با سطح بتن است. از ملات تعمیراتی بتن می‌توان برای ترمیم و تعمیر بتن در قسمت‌هایی که دچار آسیب و ضعف شده است استفاده نمود. ملات تعمیراتی بتن در دو نوع پایه سیمانی و پایه اپوکسی موجود می‌باشد که از آن‌ها برای تعمیر و ترمیم انواع سطوح و المان‌های بتنی و مقاوم سازی ساختمان‌ها استفاده می‌شود. با استفاده از انواع ملات تعمیراتی بتن قادر به ترمیم و تعمیر انواع آسیب‌های وارد شده به اعضای بتنی شامل آسیب‌های وارد شده ناشی از اجرا و بهره برداری نظیر کرموشدگی بتن و آسیب‌های وارد شده ناشی از شرایط محیطی مخرب هستیم.

تزریق رزین اپوکسی

ترک‌های موجود در بتن با توجه به اهمیت سازه و علل وقوع آن‌ها دسته بندی و تعمیر و بازسازی نمود. تزریق رزین اپوکسی تحت فشار به منظور ترمیم ترک خوردگی در عضو بتنی، از جمله روش‌های مقاوم سازی کاربردی می‌باشد.
مراحل ترمیم بتن ترک خورده به روش تزریق به شرح زیر است:

  • الگو گذاری و مشخص کردن محل سوراخ‌ها
  • سوراخ کاری محل‌های مشخص شده در مرحله قبل
  • نصب نیپل‌ها و پکرها
  • انجام عملیات تزریق با پمپ تزریق

بهسازی سیستم سازه ای ساختمان

الحاق دیوار برشی

در روش مقاوم سازی الحاق دیوار برشی به سازه بتنی یا فولادی می‌توان سختی سازه را تغییر داده و علاوه بر بالا بردن ظرفیت تحمل بارهای ثقلی، ظرفیت تحمل بارهای جانبی ناشی از زلزله را نیز افزایش داد.

افزودن بادبند

اضافه نمودن مهاربند فولادی برای مقاوم سازی ساختمان بتنی، افزایش سختی، کاهش نیاز به شکل پذیری و افزایش مقاومت برشی سیستم را به همراه خواهد داشت. عموماً استفاده از سیستم‌های مهاربندی واگرا (EBF) در مقاوم سازی و تقویت ساختمان های بتنی به دلیل پر هزینه بودن و مشکلات موجود در اجرا و تأمین جزییات تیر پیوند مرسوم نمی‌باشد اما انواع سیستم‌های مهاربندی همگرا می‌توانند در این نوع بهسازی و تقویت سازه‌های بتنی و فولادی مورد توجه قرار گیرند.

مقاوم-سازی-با-افزودن-مهاربند-در-ساختمان-بتنی-مقاوم-سازی-افزیر
مقاوم سازی ساختمان با افزودن مهاربند فولادی

اضافه کردن قاب خمشی

تکنیک اضافه کردن قاب خمشی جهت رفع مقاومت و یا سختی موضعی و یا کلی ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش معمولا قاب‌های خمشی فولادی بلافاصله در مجاورت تیرها و یا ستون‌های موجود و یا نزدیکی باز شو طبقه اول قرار داده می‌شود. قاب‌های خمشی در مکان‌های غیر از موارد اشاره شده و یا طبقات بالاتر از طبقه اول قرار داده نمی‌شود.

جداساز لرزه ای در بهسازی ساختمان

سیستم های جداساز لرزه ای یکی از روش‌های متداول حفاظت از ساختمان‌ها در برابر بارهای لرزه ای وارد بر آن می‌باشد. جداسازهای لرزه ای شامل المان‌های سازه ای می‌باشد که ساختمان‌های بلند مرتبه را از فونداسیون آن که بر روی بستر لرزه خیز قرار گرفته است جدا کرده و در نتیجه عملکرد یکپارچه و ایمن ساختمان رادر برابر زمین لرزه فراهم می‌سازد.

میراگر در بهسازی ساختمان

ساختمان‌های بلندمرتبه نیازمند راهکارهای مقاوم سازی بهینه تری می‌باشند. میراگرها عبارتند از جاذب‌های انرژی وارد شده به ساختمان شما. دمپر‌ها که در محل‌های از پیش تعیین شده در ساختمان قرار داده می‌شود نیروهای زمین لرزه را به خود جذب کرده و از آسیب وارده به ساختمان و در برخی موارد فروپاشی آن جلوگیری می‌کند.

مقاوم سازی ساختمان چیست؟

مقاوم‌ سازی ساختمان در علم مهندسی عمران به مفهوم بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده است.

هدف از بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان ها چیست؟

هدف از بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان ها بهبود عملکرد اجزاء سازه است.

مقاوم سازی تیر به روش ژاکت بتنی چگونه است؟

در این روش تیرهایی که دارای ضعف باربری بوده و یا دچار آسیب دیدگی می باشند با اضافه کردن آرماتورهای و قالب بندی و اجرای بتن ریزی (معمولا بتن خودتراکم) مجدد مقاوم سازی می گردند.

افزایش ظرفیت خمشی تیر با frp چگونه است؟

تصال FRP به ناحیه کششی بتن در تیر بتنی سبب افزایش ظرفیت خمشی مقطع خواهد شد.

مقاوم سازی دال بتنی با کامپوزیت های FRP به چه منظور انجام می گیرد؟

مقاوم سازی دال بتنی با FRP به منظور افزایش ظرفیت باربری دال، افزایش مقاومت دال در برابر خوردگی، کمبود مقاومت فشاری بتن، افزایش مقاومت خمشی، برشی و… بطور موضعی انجام می‌شود.

برای بهسازی سازه های بلندمرتبه چه راهکارایی بیشتر استفاده می شوند؟

ساختمان‌های بلندمرتبه نیازمند راهکارهای مقاوم سازی بهینه تری می‌باشند. بکارگیری میراگرها (Damper) از بهترین این روش ها می باشند. میراگرها نیروی زلزله را در خود جذب کرده و از وارد شدن آسیب به ساختمان جلوگیری می کنند.

4.7/5 - (56 امتیاز)
به اشتراک بگذارید:

62 دیدگاه برای “19 روش مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی و فولادی

  1. رحیم گفته:

    با سلام و عرض ادب و احترام
    تشکر بابت مطالب مفید و مختلف متفاوت و همچنین سازنده و ایمن و راهکارهای کلی در مورد مباحث سازه های گوناگون
    سوالی از محضرتان داشتم و اینکه در مورد بناها و به طور کل ساختمانهایی که توسط نه لزوما کارشناس و مدرس دانشگاه و ..غیره بلکه بیشتر جنبه تجربی دارد و معمارهایی که از سنین تقریبا کودکی در امر ساخت و ساز به نوعی دخیل بوده اند و زیر نظر استاد تجربی تعلیم دیده اند و نسبت به ساخت و ساز خانه ها و منازل و حتی آپارتمانهای چند طبقه مشارکت مستقیم و حتی مدیریت دارند و از بهترین مصالح استفاده مینمایند نظر شما در این باره چیست و چگونه است؟! و سوال بعد که بزرگواری و لطف مینمایید جواب دهید در مورد شهرها و شهرستانهایی که هنوز به این تجهیزات و امکانات تجهیز نشده اند و جا دارد در این باره کارهایی شایسته صورت گیرد همچو شما بزرگواران ..در مورد ساختمانهایی که در آنها به طور مثال به جای تیر آهن ۱۴ از ۱۶ استفاده شده مثلا در راه پله ها و به جای ۱۶ از ۱۸ استفاده شده است و از بهترین مصالح ساختمانی و مخصوصا زیر ساخت و ستونهای خانه و اصلا در قسمت زیر ساختمان به قول معروف به اندازه کل بنای آن ساختمان (ساختمان سه طبقه) از سیمان و بتن آهن آلات مناسب حتی بهترین در نوع خود و سایر اتصالات حتی دسته و وغیره که ستونهای اصلی به جای اینکه مثلا نیم متر نهایتا یک متر پیریزی و بتن ریزی شوند! حداقل اقل سه متر چهارمتر این کار در زمان خود صورت گرفته و اصولا به خاطر ایجاد چاه و حفر آن در قدیم به وفور صورت میگرفت از اینها برای بتن ریزی و پایه گذاری و پر کردن انها با سنگ سال و سیمان و بتن به ارتفاع حداقل ۱۶ الی ۱۸ متر در زیر زمین (گنبد چاه ۵×۵ و تیرک ۱/۵×۱۳ با بتون وو سنگ های کوه که سال یا سیر میگویند پر شده ) بر روی این نقاط ستونهای اولیه و اصلی قرار گرفته نمیتوان گفت که این بناها به مراتب بهتر از بناهای جدید و جدید الاحداث که متاسفانه توسط افراد سود جو و غیره ساخته میشوند و اصولی نیست و نبوده البته بنده بطور عامیانه عرض نمودم انشا.الله سو برداشت نشود !! و صد البته مثلا بیست سال پیش سی سال پیش در زمان خود هم فروانی بود در اصطلاح و هم ارزانی و تورمی نبود و مثل امروزه انواع مشکلات و معضلات اجتماعی و بحرانهای اقتصادی وجود نداشت امریست علی الحده و مسقل ! ببخشید بیش از اندازه صحبت نمودم با عرض پوزش ؛؛ و قبول دارم کاملا که با پیشرفت عمل و دانش و تکنولوژی و در نظر گرفتن مسلما هزینه ها و همه ی این مسئل !! باید لحاظ شود ؛ ولی برایم سوال شده بود که آیا این نوع سازها با سایر سازها (بطور کل ) فرق دارد یا میکند !؟! یا خیر هم از نظر مقاومت و هم بالاخره خرج آنها باز سازی آنها ! و حتی از نظر قیمت و مثلا فروش این مکان یا مکانها ایجاد تفاوت میکند !؟!یا خیر !؟! با تشکر ویژه از شما بزرگواران

    • m.jabbari گفته:

      سلام خدمت شما، برای مشاوره در خصوص رفع مشکلات ایجاد شده با مشاوران افزیر تماس حاصل فرمایید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert