روش های مقاوم سازی ساختمان (قسمت دوم : مقاوم سازی جزئی و تک به تک)
راهکارهای مقاوم سازی تیرها
مقاوم سازی تیر به روش ژاکت بتنی
یکی از تکنیک های مرسوم افزایش ظرفیت باربری ثقلی تیرها (بتنی و یا فولادی) در ساختمان اجرای ژاکت بتنی می باشد. 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. در مواقعی که ژاکت بتنی ضخامت کمی داشته باشد می توان از شاتکریت بتنی جهت اجرای بتن استفاده نمود.
مقاوم سازی تیر به روش ژاکت فولادی
از جمله راه های مقاوم سازی تیرها در ساختمان، استفاده از ژاکت فولادی می باشد. در این روش مقطع تیر با استفاده از ورق های فولادی بر حسب مورد بصورت دور پیچ، نواری v و یا موضعی تقویت می گردد. ژاکت فولادی می تواند در مقاوم سازی تیرهای بتنی و فولادی مورد استفاده قرار گرفته، بدون افزایش قابل توجه در وزن ساختمان شکل پذیری سازه را بهبود بخشد. روش مرسوم برای اجرای این تکنیک و ایجاد محصور شدگی، اتصال ورق های فلزی پیرامونی با بولت به تیر می باشد.
تکنیک پس کشیدگی یا پیش تنیدگی
الیاف FRP یکی دیگر از روش های مقاوم سازی است که برای تقویت تیرها به کار می رود. در این روش با استفاده از القای کشش در کابل های پیش‌تنیدگی، نیروهای داخلی باز توزیع گشته، ظرفیت باربری فعال عضو بلافاصله بالا رفته و در نتیجه تیر حاضر تقویت میگردد.
اضافه نمودن ورق های فولادی به تیر
با استفاده از اتصال ورق های فولادی به وجه کششی در تیرهای بتنی می توان ظرفیت باربری خمشی تیر را افزایش داد. در این روش ورق های فولادی به ضخامت حداکثر 3 سانتی متر با استفاده از رزین اپوکسی به تیر بتنی چسبانده می شود. همچنین با اضافه نمودن ورق های موازی با جان تیر فولادی می توان مقاومت برشی آن را افزایش داد.
مقاوم سازی تیر بتنی با کامپوزیت های FRP
مقاوم سازی تیر بتنی با مصالح FRP در طی 3-4 روز به 3 برابر مقاومت کششی فولاد می رسند، از این رو با توجه به اینکه الیاف FRP مقاومت کششی بسیار بالایی نسبت به ورقه های 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 سازه های بتنی با استفاده از سیستم های FRP دخیل می باشند. 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 ورقه های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
- سهولت در اجرا
- هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر
- ترمیم ناشی از خوردگی
مقاوم سازی تیر فولادی با کامپوزیت های FRP
در سازه های فولادی که تیرها وظیفه تحمل بارهای وارده از کف سازه و انتقال آن ها به ستون ها را بر عهده دارند. در صورتی که تیر فولادی بنابر هر علتی ظرفیت خمشی کافی برای تحمل بار ها را نداشته باشد نیاز به مقاوم سازی پیدا میکند.
همانند تقویت تیر بتنی، تیر فولادی را نیز می توان با چسباندن FRP به قسمتی از مقطع که تحت کشش قرار می گیرد تقویت نمود. بدین ترتیب می توان با تقویت بال تحتانی تیر فولادی دو سر مفصل آن را تقویت نمود. همچنین برای تیر های دو سر گیردار و یا تیرهایی که در قابهای چند دهانه استفاده می شوند، می توان 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.
مزایای روش مقاوم سازی تیر فولادی با FRP
- 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 روش های مرسوم دیگر
راهکارهای مقاوم سازی ستون ها
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 ستون هایی که دارای ضعف باربری بوده و یا نیاز به ترمیم دارند، با افزودن لایه‌ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموتهای بسته تقویت می گردد. 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 می گردد. همچنین از این تکنیک مقاوم سازی می توان برای افزایش سختی برشی در ستون های فولادی با مقاطع I و H شکل استفاده نمود. در حالتی که ستون فولادی مقطعی بسته داشته باشد، می توان 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 ستون ها 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 ستون ها را تامین کرد و بدین ترتیب ظرفیت باربری آنها در مقابل بارهای جانبی زلزله و قائم ثقلی نیز افزایش می‌یابد.
مقاوم سازی ستون بتنی با FRP
هنگامی که ستون تحت بارهای لرزه ای قرار می گیرد، مسئله ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون اهمیت می یابد 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 می دهد.
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 لایه هایی از الیاف شیشه و کربن مقاومت نهایی ستون را تا 2 برابر افزایش می دهد 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 تغییرشکل های 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 می باشد.
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 روش های مرسوم دیگر
- افزایش شکل پذیری
مقاوم سازی ستون فولادی با FRP
ستون ها اجزایی از ساختمان های فولادی هستند که قسمت اعظم نیروی وارد بر آن ها به صورت فشاری می باشد و اغلب به صورت عمود بر سطح زمین میباشند. عمده خرابی موجود در ستون های فولادی شامل کمانش موضعی، کمانش کلی و گسیختگی در محل درزها و وصله ها می باشد.
استفاده از روکش FRP در مقاطع بسته همانند مقاوم سازی ستون های بتنی می باشد که در آن الیاف به طور دورپیچ ستون های فولادی را محصور می کند و باعث افزایش مقاومت فشاری آن ها میگردد. این امر هم چنین باعث افزایش شکل پذیری اعضا تحت ترکیب نیرو های محوری و خمشی میشود.
مزایای مقاوم سازی ستون فولادی با FRP
- 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
راهکارهای مقاوم سازی دال بتنی
افزایش ضخامت دال بتنی
در برخی مواقع و به علت 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 می توان 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 می دهیم. 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 روش های 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 روش های 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 می توان از مواد افزودنی مناسب استفاده نمود.
اضافه کردن صفحات فولادی به دال
یکی از روش های کنترل خیز سازه و افزایش سختی، مقاومت و یکپارچگی کف ها و سقف های بتنی، استفاده از صفحات و ورق های فولادی است. این ورق ها 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 دال بتنی با کامپوزیت های 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. دال ها 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 می توان 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 ستون ها، و تقویت مناطق اطراف بازشو ها انجام می شود.
استفاده از ورق های CFRP در ناحیه کششی اتصال دال می‌تواند تشکیل و گسیختگی ترک های 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 ورق های FRP (حدود 05/0 اینچ یا 3/1 میلی متر)، ورق ها براحتی می توانند تحت پوشش کف پنهان شوند و همچنین کاهش هزینه ها و اقتصادی بودن این روش باعث برتری آن نسبت به روش های معمول دیگر می باشد.
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، دال ها 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 روش های معمول
- سهولت در اجرا
راهکارهای مقاوم سازی دیوارها
شاتکریت بتنی دیوار
یکی از روش های 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 می گیرد و سپس با استفاده از دستگاه شاتکریت عملیات بتن پاشی صورت می گیرد.
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 می شود.
مقاوم سازی دیوار با کامپوزیت های 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
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
مقالات مشابه با این مقاله:
