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.
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 مقاوم سازی با ژاکت فولادی و مقاوم سازی با 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، روش مقاوم سازی با FRP (مصالح کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه ای برخوردار است تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان، پلیمرهای تقویت شده با الیاف یا همان 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. البته استفاده از روش مقاوم سازی FRP، همچون دیگر راهکارها محدویتهایی دارد. برای شناخت این محدودیتها، پیشنهاد میکنیم مقاله ” شرایط و محدودیتهای استفاده از FRP، کدام است ؟ ” را مطالعه نمایید.
پیشنهاد برای مطالعه
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.
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.
پیشنهاد برای مطالعه
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.
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.
تیر ها را می توان به روشهای گوناگونی مقاوم سازی کرد، روش ژاکت بتنی، پیش تنیدگی ، الیاف frp و … اشاره کرد.
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 صفحه مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت بتنی را مطالعه نمایید.
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.
الیاف FRP و انواع محصولات آن، به عنوان یکی دیگر از روشهای مقاومسازی، به طور موثر در جهت 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.
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.
پیشنهاد برای مطالعه
مقاوم سازی تیر بتنی با مصالح FRP در طی 4-3 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 تقویت شده با استفاده از سیستمهای FRP دخیل میباشند. در ادبیات فنی این افزایش مقاومت از 10 تا 160 درصد گزارش شده است. به طور کلی، ویژگیها، مشخصات مکانیکی و فیزیکی الیاف FRP، سبب شده تا سیستم FRP به عنوان جایگزین راهکارهای مقاوم سازی مرسوم، به خوبی در تقویت تیر، ستون، دیوار و…عمل کند.
مزایای روش مقاوم سازی تیر بتنی با FRP عبارتند از:
مزایای روش مقاوم سازی تیر فولادی با FRP عبارتند از:
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.
مقاله جامع و کاربردی “ بررسی و مقایسه عملکرد تیرهای فولادی تقویت شده به روش RBS و FRP ” اطلاعات مفیدی را در رابطه با مکانیزم FRP و مزایای استفاده آن در تقویت تیرهای فولادی، ارائه میدهد.
پیشنهاد برای مطالعه
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.
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.
هنگامی که ستون تحت بارهای لرزه ای قرار میگیرد، مسئله ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون اهمیت مییابد. استفاده از الیاف FRP در تقویت ستونهای تحت بار، 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.
پیشنهاد برای مطالعه
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، استانداردهای اجرا و نصب سیستم FRP باید رعایت شود. علاوه بر این، اطمینان از چسبندگی کامل بین بتن و FRP در این روش مقاوم سازی بسیار حائز اهمیت میباشد. بدین منظور، استفاده از اسپایک و انکر FRP، به منظور مهار الیاف FRP، توصیه میگردد.
مزایا و خصوصیات مقاوم سازی ستون بتنی با FRP عبارتند از:
مزایای مقاوم سازی ستون فولادی با FRP عبارتند از:
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.
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.
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:
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.
مقاوم سازی سقف و کف بتنی با الیاف 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.
پیشنهاد برای مطالعه
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.
برای شناخت بیشتر مزایا و معایب الیاف FRP، پیشنهاد میکنیم، مقاله جامع و کاربردی “راهنمای کامل مصالح FRP ” را مطالعه نمایید.
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 عبارتند از:
یکی از روشهای مقاوم سازی دیوار برشی 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.
مصالح کامپوزیت پلیمری FRP شرکت افزیر از جنس الیاف یا فیبر کربن و یا شیشه، 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:
پیشنهاد برای مطالعه
مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دیوار بتنی با FRP عبارتند از:
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:
پیشنهاد برای مطالعه
با مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از تقویت کننده 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 مشخصات مکانیکی و فیزیکی FRP، سبب شده تا تقویت اتصال با frp بر خلاف فولاد دچارخوردگی نشود و در مقابل خوردگی اسیدها، بازها و مواد مهاجم مشابه در دامنه وسیعی از دما بتواند به خوبی مقاومت کند.
مراحل افزایش ابعاد شالوده جهت افزایش ظرفیت باربری فونداسیون عبارتند از:
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.
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:
پیشنهاد برای مطالعه
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 المانها و اجزای سازه بتنی آسیب دیده پیشنهاد میکند.
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.
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:
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.
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.
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.
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.
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 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 بهبود عملکرد اجزاء سازه 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.
تصال FRP به ناحیه کششی بتن در تیر بتنی سبب افزایش ظرفیت خمشی مقطع خواهد شد.
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.
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.
سنگ اسلب چیست؟ سنگ اسلب یکی از انواع سنگ های ساختمانی است که از سنگ…
چالش طراحی و محاسبات وال مش نوین ترین روش مهار دیوار در ساختمان اجرای وال…
سازمان نظام مهندسی ساختمان، جایگاه و مسئولیت واقعی آن پیش از پرداختن به مقوله تاییدیه…
چرا امروزه فروش وال مش بعنوان جایگزین وال پست در ساختمان افزایش چشمگیری پیدا کرده…
آیا سیستم وال مش دارای معایبی است؟ سیستم وال مش به دلیل داشتن برتری های…
نمایش دیدگاه
سلام از مطالب مفیدتون نهایت تشکر را دارم می خواستم بدونم آیا بادبند کمانش ناپذیر داریم و آیا در صورت وجود می توان از آن در ساختمان های بتنی استفاده کرد؟
سلام و درود
بله بادبند کمانش ناپذیر وجود دارد و می توان از آن در ساختمان های بتنی نیز استفاده کرد برای اطلاعات بیشتر می توانید به کاربرد بادبند کمانش ناپذیر و دیوار برشی در مقاوم سازی ساختمان بتنی موجود مراجعه کنید.
با سلام و عرض تشکر بابت مطالب علمی و مفیدتون
میخواستم ببینم در مقاوم سازی با FRP هر المان مصالح مخصوص به خودش را دارد یا این که میشه مثلا برای مقاوم سازی هم تیر و هم ستون از الیاف کربنی استفاده کرد؟؟؟
ممنون
با سلام و احترام
این که در هر المانی از چه نوعی از الیاف استفاده بشود و مقدار و ضخامت آن چقدر باشد همگی نیاز به طراحی دارد و نمیشود یک نسخه یکسان برای همه پروژه ها پیجید.
برای اطلاعات بیشتر رجوع کنید به الیاف FRP و طراحی سیستم FRP
سلام می خواستم بدونم آیا الیاف FRP فقط در مقاوم سازی ساختمان ها کاربرد دارد و یا اینکه می توان برای مقاوم سازی و بهسازی سازه های مهم و ویژه مثل پل ها و یا مخازن نیز می شود از آنها استفاده کرد. با تشکر
با سلام و درود
از الیاف تقویت شده پلیمری یا همان FRP برای مقاوم سازی هر نوع سازه بتنی و یا فلزی می توان استفاده کرد برای آشنایی به مقاوم سازی پل با FRP و آشنایی با مقاوم سازی مخزن آب بتنی توسط FRP مراجعه کنید
سلام
در مقاله ای که در مورد انواع راهکار های مقاوم سازی با الیاف پلیمری بود خواندم که در حالت معمولی مقاوم سازی با FRP از بیشتر ظرفیت FRPها استفاده نمیشود و اگر قصد استفاده از کل ظرفیت آن ها را داریم بهتر است که از سیستم FRP پیش تنیده استفاده کنیم؟؟
میخواستم بدونم آیا این حرف درسته و اگر درسته منظور از FRP پیش تنیده چیست؟
با سلام و احترام
فرموده ی شما کاملا دسرت هست و برای استفاده از تمامی ظرفیت ورق های پلیمری یا به اختصار FRP می توان آن ها را به صورت پس کششی یا پیش تنیده استفاده کرد.
برای اطلاع از نحوه پیش تنیده کردن ورق ها و صفحات FRP و نحوه ی استفاده از آن ها و هم چنین چگونگی عملیات اجرایی FRP به بخش سیستم های پس کششی FRP مراجعه کنید.
با عرض سلام و وقت بخیر ممنون از مطالب ارزندتون
در این نوشته شما به راهکارها و انواع روش های متداول مقاوم سازی اشاره کردین اما اشاره ای نکردین که ما یا به طور کلی سازه ها چه زمانی نیاز به مقاوم سازی پیدا می کنند؟
با تشکر
با سلام و احترام
اتفاقات زیادی موجب میشود سازه های ما نیاز به طرح مقاوم سازی و بهسازی عملکردی داشته باشند برای مثال از عواملی که میتوان موجب نیاز به طرح و اجرای مقاوم سازی شوذ میتوان به طراحی و محاسبات غلط مهندس محاسب، افزایش بارهای وارد بر سازه، خوردگی در اعضای بتن آرمه و ...
برای اطلاعات بیشتر به مقاوم سازی ساختمان ها مراجعه کنید
درود
حداقل میزان مقاومت بتن باید چه مقدار باشد تا بتوان سیستم FRP را روی آن اجرایی کرد و اگر از میزان حداقل مقاومت بتن مقاومت کمتری داشته باشد باید چیکار کرد؟ مثلا حالتی باشد که نتوان آنرا خراب کرد ولی چگونه می توان با این مقاومت کم با مقاوم سازی را انجام داد؟
با سلام و درود
حداقل میزان مقاومت بتن سازه برای اجرای سیستم FRP هفده 17 مگاپاسکال است و اگر از این مقدار کمتر باشد باید در مرحله ی اول درون تیر و یا ستون بتنی را تزریق اپوکسی بتونه و یا سیمان انجام داد تا میزان مقاومت افزایش یابد و در مرحله ی دوم سیستم FRP اجرا شود برای اطلاع بیشتر می تواند به آیین نامه طراحی و مقاوم سازی اعضای بتنی با FRP نگاهی بیندازید و یا از نشریه 345 راهنمای طراحی و ضوابط اجرایی بهسازی با FRP استفاده کنید
سلام
می خواستم بدونم اگر دیوار دارای ترک وشکاف باشد چگونه می توان آن را مقاوم سازی کرد؟
با سلام و درود
برای مقابله و ترمیم ترک های بتن اول باید نوع ترک ها را تشخیص داد که از نوع برشی یا خمشی و یا ... می باشند و بعد طبق تشخیص راه حل هایی را برای ترمیم و بهسازی و مقاوم سازی دیواره و یا ستون ترک گرفته انجام خواهیم داد برای اطلاع دقیق یافتن انواع ترک در ساختمان و روشهای ترمیم آن را مشاهده کنید
سلام
می خواستم بدونم راه حل های مقاوم سازی پی و فونداسیون به چه شکلی است و از چه روش هایی استفاده می شود؟
ممنون از کمکتون
سلام و درود
دوست عزیز راه های مقاوم سازی و ترمیم پی ها به نوع پی و میزان و نوع تخریب آن بستگی دارد برای دریافت اطلاعات بیشتر می توانید به لینک بررسی انواع روش های مقاوم سازی و بهسازی فونداسیون ها مراجعه کنید
با عرض سلام و خسته نباشد و ممنون از مطالب مفیدتون
سوالی که ازتون داشتم این هست که اگر سازه ای با الیاف FRP مقاوم سازی شود همانند روش های غیر مخرب که برای ارزیابی سازه های بتنی وجود دارد روشی هست که این الیاف را مورد ارزیابی قرار دهد یا خیر؟
با سلام و احترام
بله همان طور که استحضار دارید یکی از روش های اثبات کارآمد بودن یک روش قبولی آن روش در تست ها و آزمایشاتی است که پس از اجرای آن روش بر روی قطعات انجام میشود.
مصالح FRP هم از این قاعده مستثنی نیستند. برای اطلاعات بیشتر رجوع کنید به تست های FRP
سلام
آیا با استفاده از الیاف و مصالح FRP مخازن سوختی و یا آب مثل پتروشیمی ها و یا منبع های آب شهری نیز می توان بخاطر محیط های مرطوب و یا اسیدی و بازی می توان مقاوم سازی انجام داد یا خیر؟
سلام و درود
بله برای مقاوم سازی مخازن پتروشیمی و مخازن آب از الیاف FRP استفاده می شود و در اکثر مواقع برای مقاوم سازی الیاف FRP بر دیواره بیرونی مخازن اجرا می شود تا با درصد رطوبت کمتر در تماس باشد و یا در معرض اسید و باز قرار نگیرد ولی اگر اجبار به اجرای مقاوم سازی مخازن مواد پتروشیمی که حالت اسید یا باز دارند باشد می توان از الیاف شیشه با مقاوم شیمیایی بالا یا همان C - Glass استفاده می شود. و برای داشتن اطلاعات بیشتر در زمینه مقاوم سازی مخازن بتنی و فولادی می توانید به لینک های زیر مراجعه کنید:
مقاوم سازی مخازن فولادی
مقاوم سازی مخزن بتنی