مقاوم سازی سازه های فلزی

 
 
 

 

 

اگر سازه های فلزی در مرحله طراحی و اجرا به طور دقیق و مناسبی احداث شوند، مقاومت و شکل پذیری خوبی در برابر زلزله خواهند داشت. نیاز به مقاوم سازی سازه های فلزی، به دلیل مشکلاتی از جمله عدم استفاده از نیروهای متخصص اجرایی یعنی مهندسان و تکنسین های اجرایی و هم چنین اشتباهات محاسبه ای در حین ساخت به وجود خواهد آمد.

در گذشته، روش های مختلفی برای مقاوم سازی سازه ها از جمله سازه های فلزی وجود داشت که به روش های متداول مقاوم سازی ساختمان ها مرسوم هستند. این روش ها هرکدام مزایا و معایبی دارند. در مقاوم سازی با روش های متداول مزایایی وجود دارد که می توان به افزایش ظرفیت مقاومت سازه و افزایش سختی جانبی آن اشاره کرد. هم چنین از معایب آن نیز، محدودیت های معماری و مختل شدن کاربری سازه می باشد. ولی امروزه با پیشرفت تکنولوژی روش های کارآمدتر و به صرفه تری به وجود آمده اند.

 

 

اهمیت مقاوم سازی در سازه ها

 

 

اهمیت مقاوم سازی در سازه ها

 

مقاوم سازی، به معنای افزایش مقاومت سازه در مقابل نیروهای وارده بر آن می باشد. نیروهای وارده موثر در سازه ها نیز، بیشتر نیروهای جانبی می باشد.

رعایت اصول و مقررات فنی در ساختمان های در حال احداث، بر طبق آیین نامه های موجود ضروری می باشد، اما اساسا مقاوم سازی ساختمان های در حال احداث بی معنی خواهد بود. چرا که مقاوم سازی برای سازه های از پیش ساخته شده کاربرد دارد.

همان طور که می دانید، کشور ما ایران در منطقه ای زلزله خیز واقع شده و از خطرپذیرترین مناطق جهان در اثر زمین لرزه های پرقدرت به شمار می رود. هم چنین این زمین لرزه ها، خسارات جانی و مالی بسیاری را برای کشورمان به بار می آورد. با وجود این که به طور کامل نمی توانیم جلوی تلفات و خسارات ناشی از زمین لرزه ها را بگیریم ولی با بکارگیری روش های موثر می توانیم این خسارات را به حداقل برسانیم. از جمله راهکارهای مفید در این زمینه مقاوم سازی سازه ها می باشد.

 با استفاده از مقاوم سازی سازه ها در برابر زلزله، می توانیم ضمن حفظ جان انسان ها، از سرمایه های ملی کشورمان محافظت کنیم.

 

روش های مقاوم سازی سازه های فلزی

 

روش های مختلفی برای مقاوم سازی سازه های فلزی وجود دارند که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

  • 1) مقاوم سازی با کامپوزیت های FRP
  • 2) مقاوم سازی با ژاکت بتنی
  • 3) مقاوم سازی با استفاده از میراگرها
  • 4) مقاوم سازی با اضافه نمودن دیوار برشی
  • 5) مقاوم سازی بااجرای دستک فشاری و کششی
  • 6) تقویت اتصالات فلزی با استفاده از ورق های مناسب
  • 7) ایجاد سختی در طبقات نرم
  • 8) اجرای دیوار باربر

 

 

مقاوم سازی سازه های فلزی

 

 

 حال به بررسی عمیق تر چند مورد از این روش ها به طور جداگانه می پردازیم.

 

1) مقاوم سازی با کامپوزیت های FRP

 

امروزه با پیشرفت تکنولوژی، مصالح نوین و باصرفه تری مانند فیبرهای پلیمری(FRP) تولید شده که وزن کم و مقاومت کششی بسیار بالایی دارند. هم چنین در مقابل حرارات و محیط های اسیدی مقاوم می باشند. این مصالح با استفاده از چسب ها و رزین ها به مصالح ساختمانی چسبیده و مقاومت آن ها را افزایش می دهند. به دلایل ذکر شده فیبرهای پلیمری(FRP)، رشد چشمگیری در صنعت ساختمان داشته اند.

کامپوزیت های FRP در صنعت ساختمان به منظور تقویت و ترمیم سازه ها استفاده می گردد. به طور مثال، در سازه های فلزی تیرها نقش اعضای خمشی را بر عهده دارند. یکی از مشکلات عمده این اعضا در سازه ها تحت نیروهای مختلف، پدیده کمانش پیچشی-جانبی می باشد. اعضای خمشی در سازه های فلزی به علت مواردی همچون ضعف و اشکال در اجرا، تغییر در کاربری سازه، خسارت دیدگی در برابر سوانح طبیعی مانند زلزله و اعمال بارهایی بیشتر از بار پیش بینی شده برای سازه ممکن است دچار این پدیده خطرناک گردند. مقاوم سازی این اعضا به کمک کامپوزیت هایFRP، به علت داشتن ویژگی هایی همچون رفتار الاستیک خطی قبل از شکست سازه، مقاومت بالا و وزن کم، مقاومت بالا در برابر اثرات محیطی و جوی، اجرای ساده و سریع و سایر مزیت ها بسیار کارآمد و موثر می باشد. در این روش کامپوزیت های FRP بر روی اجزای سطح مقطع تیر فولادی قرار می گیرند. هم چنین با درنظرگرفتن سطح مقطع مناسب برای تیر، شرایط تکیه گاهی و نیز اندازه ی سطح مقطع بال و جان، می توان به روش های مختلفی این مصالح را در مقطع تیر جاگذاری نمود. به طور خلاصه می توان گفت، با استفاده از این مصالح با به تعویق افتادن کمانش پیچشی-جانبی و کاهش تغییرمکان های جانبی، ظرفیت باربری تیرها افزایش می یابد.

 

2) مقاوم سازی با ژاکت بتنی

 

این روش در اجزایی از سازه های فلزی که نیاز به مقاوم سازی المان و افزایش شکل پذیری دارند، مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، استفاده از ژاکت بتنی در تیر ها، سبب افزایش ظرفیت خمشی و برشی تیر ها می شود.

 

3) مقاوم سازی با استفاده از میراگرها

 

میراگر یا اتلاف کننده ی انرژی، یک سیستم مهاربند لرزه ای در سازه ها می باشد که ارتعاشات ناشی از زلزله را به حداقل رسانده و مانع خرابی سازه می گردد. در واقع تحمل بارهای استاتیکی برعهده میراگرها نمی باشد. بلکه این اعضا ارتعاشات دینامیکی را تحمل می نمایند. میراگرها ممکن است در مهاربندی ها، اتصالات سازه ای و اجزای غیر سازه ­ای قرار داده شوند. در واقع ساده­ ترین و پرکاربردترین روش، استفاده از میراگر در مهاربندها می باشد که می­توان از آن ها در تمامی طبقات سازه های فلزی استفاده کرد.

 

4) مقاوم سازی با اضافه نمودن دیوار برشی

 

سیستم دیوار برشی، یک شیوه مقاوم سازی سازه ای می باشد که دارای سختی خوبی برای کنترل تغییرشکل سازه می باشد. به خاطر مقاومت بالای این دیوارها، استفاده از آن ها در سازه های بلند نسبت به سازه های با ارتفاع کم بسیار مناسب و اقتصادی می باشد. در سازه های با ارتفاع کم و متوسط، به دلیل مسائل جانبی از قبیل تقویت اجزای سازه ای مجاور به آن و از لحاظ جنبه های اجرایی و اقتصادی استفاده از دیوارهای برشی مناسب نمی باشد.

 

روش های مقاوم سازی سازه های فلزی