با پیشرفت علم و تکنولوژی، مواد و مصالح نوین به بخش ساختمان وارد شدند که این مصالح نقش به‌ سزایی در مقاوم ‌سازی نیز ایفا می‌کنند. از جمله این مواد که در حال حاضر در مقاوم ‌سازی ساختمان کاربرد دارد  FRP می‌باشد. در مقاوم سازی ساختمان با FRP  و دور پیچ کردن ستون ها با FRP المان‌های ضعیف بتنی اعم از تیر، ستون، دیوار برشی و دال‌های بتنی با استفاده از الیاف  FRP تقویت می‌شوند که هم در مقاوم‌ سازی کل ساختمان به ‌کار برده می ‌شوند هم در تقویت بخشی از سازه یا المانی مانند تیر یا ستون که ضعیف شده است. در ادامه مطلب شما با دور پیچ کردن ستون ها با FRP بیشتر آشنا خواهید شد.

دور پیچ کردن ستون ها با FRP : 

دور پیچ کردن ستون ها با FRP یعنی عضو را محصور می‌کنند و با این کار باعث افزایش مقاومت فشاری، شکل‌ پذیری عضو تحت اثر نیروهای محوری و لنگرهای خمشی ستون می‌شوند. مقاوم‌ سازی اعضای بتنی با این مصالح روشی نوین بوده، FRP خاصیت فیزیکی قابل ملاحظه‌ ای دارد، از جمله مقاومت کششی بالا، کم بودن ضخامت و سبک بودن از مزیت‌های آن به شمار می‌رود.

در ستون‌های بتنی به کمک الیاف FRP همچنین ظرفیت برشی ستون افزایش یافته حالت گسیختگی آن از حالت برش به حالت خمشی تغییر شکل یافته و باعث افزایش شکل‌ پذیری آن به میزان زیادی خواهد شد.علاوه براین مقاومت فشاری ستون افزایش می‌یابد و آن را تقویت می‌کند.

برای دور پیچ کردن ستون ها با FRP اعضای فشاری مانند ستون باید راستای الیاف عمود بر راستای طولی ستون باشد. در این حالت حلقه‌های الیاف مطابق با خاموت‌های یک ستون به صورت تنگهای مجزای بسته یا خاموت‌های دورپیچ فولادی رفتار خواهند کرد.

در روش دور پیچ کردن ستون ها با FRP معمولاً از الیاف FRP دارای یک جهت ( Unidirectional ) استفاده می‌گردد. به هنگام وقوع زلزله جذب انرژی و میزان شکل‌پذیری ستون افزایش یافته و ظرفیت باربری آن زیاد خواهد شد. توان‌بخشی ( بهسازی )، روند و نحوه تعمیر یا اصلاح یک سازه به منظور نیل به شرایط بهره‌ برداری جدید و یا افزایش عمر مفید بهره‌ برداری آن است.

در واقع در طرح و اجرای مقاوم‌ سازی ( تقویت ) به دنبال حصول شرایط جدید در سازه بتنی از نظر بهره‌ برداری و یا بارگذاری می‌باشیم.

این محدودیت ها عبارتند از :

پایین بودن بیش از حد مقاومت فشاری بتن اجرا شده

مستطیلی بودن ابعاد ستون‌های بتنی به‌ نحوی که ستون اصطلاحاً کتابی قلمداد شود.

نیاز به افزایش سختی در المان ضعیف ( معمولاً در مقاوم‌ سازی تیرها و دال‌ها این موضوع مطرح می‌شود )

مقاوم‌ سازی ستون‌هایی که میزان لنگرهای خمشی آن‌ها زیاد و نیروهای فشاری وارده برآن کم باشد.

مزایای مقاوم سازی ساختمان با FRP

مهم‌ترین مزایای استفاده از روش مقاوم سازی ساختمان با FRP نسبت به سایر روش ‌های مقاوم ‌سازی ساختمان عبارتند از :

  • سریع بودن روش مقاوم‌ سازی با FRP نسبت به سایر روش ‌های مقاوم‌ سازی ساختمان
  • نیاز به تخریب کمتر بخش ‌هایی از سازه در مقایسه با دیگر روش‌های مقاوم ‌سازی
  • نیاز به بازسازی کمتر المان مقاوم ‌سازی شده در برابر دیگر متدهای مقاوم‌ سازی ساختمان
  • اقتصادی ‌تر بودن روش استفاده از مقاوم‌ سازی با FRP در بسیاری موارد نسبت به روش‌های دیگر مقاوم‌ سازی

انواع روش‌ های مقاوم سازی ساختمان با FRP

در حالت کلی مقاوم‌ سازی ( تقویت ) ساختمان و بهسازی لرزه‌‌ای با هدف تحمل بارهای وارده ثقلی و زلزله صورت می‌گیرد. در این راستا به منظور بهبود مشکلاتی که در اثر قدمت سازه و فرسایش و نیز در جهت افزایش شکل ‌پذیری سازه و عملکرد بهتر در برابر بارهای زلزله از انواع روش ‌های مقاوم ‌سازی استفاده می‌شود. از جمله این روش‌ها می‌توان به مقاوم ‌سازی با  FRP اشاره نمود.

الیاف FRP پلیمرهای مسطح شده ‌ای تحت نام Fiber Reinforced polymer که به اختصارFRP نام می‌گیرند.

الیاف FRP جایگزین مناسبی در مصالح سنتی و روش‌های متعارف امروزی در مقاوم‌ سازی ساختمان می‌باشند.

مکانیزم FRP بدین گونه میباشد که از الیاف و رزین‌ها برای ساخت چندین لایه مرکب استفاده می‌شود.

رزین‌های مورد استفاده برای چسباندن چندین لایه به سطح بتن جهت محافظت مصالح ترکیبی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

از جمله مزایای مقاوم سازی ساختمان با FRP موارد زیر خواهد بود:

الیاف FRP سبک بوده و در برابر خوردگی‌، زنگ زدگی و پوسیدگی دارای مقاومت بالایی می‌باشند.

الیاف FRP دارای مقاومت کششی بالایی بوده و در حدود ۱۰ برابر فولاد از مقاومت کششی برخوردارند.

FRP در شکل‌ها و چگالی‌های سطحی مختلفی به‌ صورت ورقه‌ های چندلایه که به آن‌ها لمینت FRP گفته می‌شود و یا به‌ صورت شیت که مانند پارچه دارای تار و پود می‌باشد و قابلیت خم‌ شدن و پیچش روی ستون و سطح المان‌های سازه‌ای جهت مقاوم‌ سازی دارد تولید می‌شود.

در بیشتر موارد سیستم‌ های FRP به شکل پروفیل‌ های نازک تولید شده و در مواقعی که از ظاهر آن‌ها بتوان در نازک‌ کاری و پوشش نهایی ساختمان استفاده کرد به ‌کار گرفته می‌شود. توجه مهندسین مقاوم‌ ساز به استفاده از این الیاف مزیت‌هایی را دارا می‌باشد. هرچند این مصالح نسبت به سایر مصالح متعارف مانند فولاد و بتن گران‌تر است اما در زمان اجرا به دلیل هزینه‌های کمتری که بابت دستمزد نیروی کار یا عدم استفاده از تجهیزات خاص نسبت به سایر سیستم‌ها برجای می‌گذارد مقرون به‌صرفه‌تر خواهد بود.

 ادامه مزایای مقاوم سازی ساختمان با FRP :

  • عدم خوردگی و پوسیدگی الیاف FRP در المان مقاوم‌ سازی شده ( در مقایسه با سایر روش‌های مانند ژاکت فولادی )
  • مبتنی بودن روش مقاوم سازی ساختمان با FRP با فن‌آوری‌های نوین مقاوم‌ سازی
  • تهیه و تدوین آیین نامه اختصاصی مقاوم سازی ساختمان با FRP مبتنی بر به روزترین روش‌های آزمایشگاهی و تحقیقاتی
  • امکان انجام آزمایش تشخیص کیفیت المان مقاوم‌ سازی شده با الیاف FRP مانند تست Pull off جهت اطمینان از عملکرد صحیح سیستم مقاوم‌ سازی
  • عدم نیاز به تجهیزات و ابزارآلات خاص در مقایسه با سایر روش‌های مقاوم‌ سازی
  • عدم تداخل زیاد در کاربری ساختمان نسبت به دیگر روش‌های سنتی مقاوم سازی
  • در مواردی که استفاده از ماشین‌ آلات سنگین و یا توقف بهره‌ برداری از ساختمان امکان‌ پذیر نبوده استفاده از روش مقاوم سازی با FRP تنها روش مقاوم‌ سازی ساختمان می‌باشد.

بالا بودن نسبت مقاومت به وزن و سختی در روش مقاوم‌ سازی با FRP : 

دارا بودن اتصال بهتر با سطح بتن تیر، ستون و دیوار برشی در روش مقاوم سازی ساختمان با FRP نسبت به اتصال ما بین بتن با ژاکت فولادی در تیر و ستون، دلیل این امر چسبندگی فوق العاده بالای FRP توسط چسب اپوکسی در کلیه سطوح می‌باشد. اما در روش مقاوم‌ سازی به‌ وسیله ژاکت فولادی فقط با استفاده از کاشت بولت اتصال فولاد به بتن تأمین خواهد شد.

 دور پیچ کردن ستون ها با FRP

عملیات مقاوم سازی ساختمان با FRP می‌تواند به علل زیر مورد نیاز باشد:

  • اشتباهات و مشکلات طراحی
  • مشکلات و اشتباهات اجرایی
  • تغییر در استانداردها و آیین‌نامه‌ها
  • افزایش عمر مفید بهره‌برداری
  • تغییرکاربری سازه
  • افزایش طبقات و بار وارده

مقاوم سازی ساختمان با FRP :

کاملاً واضح و روشن است که در وهله اول نیازمند رسیدن به شرایطی هستیم که به‌ دلیل خطاهای موجود در طرح و اجرا به آن دست نیافته‌ایم. مانند زمانی که ابعاد عضو باربر کوچکتر از ابعاد مورد نیاز اجرا گردیده است. همچنین این امر می‌تواند زمانی اتفاق بیافتد که ستون به صورت خارج از محور و یا دچار پیچش شده است.

ممکن است سازه در شرایط موجود مشکلی نداشته و شرایط جدید بهره‌ برداری ایجاب کند که تغییراتی از منظر باربری در سازه ایجاد گردد، برای مثال سازه در زمانی طراحی و اجرا می‌گردد و پس از چند سال تغییراتی در آیین‌ نامه طراحی مانند آیین‌ نامه ۲۸۰۰ داده می‌شود که نیازمند اصلاح ترکیب سازه می‌باشد.

و یا با سازه‌ای رو به رو هستیم که عمر مفید آن پایان یافته و در شرف اتمام است و تا چند سال آینده تصمیم به بهره‌ برداری از آن را داریم. یا سازه‌ای که به عللی در آینده تصمیم به تغییر کاربری آن داریم برای مثال از مسکونی به آموزشی یا اداری. در خصوص گزینه آخر می‌توان ساختمانی را متصور شد که چند سال پس از احداث بنا به تغییرات قوانین و یا توجیهات اقتصادی تصمیم گرفته می‌شود طبقاتی به سازه اضافه گردد که قبلاً پیش‌ بینی نشده است.

امروزه روشهای متعددی برای مقاوم‌ سازی و تقویت سازه‌ های بتنی وجود دارد. هریک از روش‌ها دارای مزایا، معایب و محدودیت‌های مختص خود می‌باشند. از جمله مهمترین عوامل مؤثر در انتخاب روش تعمیر می‌توان به ابعاد و محدودیت‌های ابعادی در روش تعمیر، محدودیت‌های معماری، محدودیت‌های افزایش باربری، محدودیت‌های زمانی، محدودیت‌های بهره‌ برداری اشاره کرد.

برخی از انواع روش‌های مقاوم‌ سازی سازه‌های بتنی به شرح ذیل می‌باشد :

  1. استفاده از الیاف FRP
  2. ژاکت بتنی
  3. ژاکت فلزی
  4. افزایش ابعاد عضو باربر
  5. مقاوم‌ سازی فونداسیون
  6. افزایش دیوارهای برشی
  7. افزایش اعضا باربر و کاهش بار وارده به عضو باربر

لازم به ذکر است در پاره‌ای موارد ممکن است عملیات دور پیچ کردن ستون ها با FRP و مقاوم‌ سازی به صورت همزمان با فرآیند ترمیم و تعمیر انجام شود تا سازه موجود ابتدا به شرایط قابل بهره‌ برداری برسد و سپس ظرفیت‌های آن ارتقاء داده شود.