روش مقاوم سازی با الیاف FRP

روش مقاوم سازی با الیاف FRP
| آرین تیس

امروز الیاف های کربن و سایر انواع الیاف FRP کاربرد های مختلفی در صنایع مختلف از جمله ساختمان ، کشتی سازی وهواپیما سازی دارند . در ایران و سایر کشور ها عمده مصرف الیاف کربن در مقاوم سازی ساختمان ها و نیز الیاف شیشه اجرای پوشش های فایبرگلاس با مقاومت شیمیایی بالا می باشد.

در سال های اخیر کاربرد روش مقاوم سازی ستون های بتن مسلح با استفاده از مصالح FRP به جای غلاف فولادی بطور گسترده ای توسعه یافته است. و روش مقاوم سازی ساختمان با frp ، جایگاه ویژه ای را بین ساختمان سازها و مهندسان عمران و معماران پیدا کرده است. مرسوم ترین شکل مقاوم سازی ستون های بتن مسلح با مصالح FRP شامل دورپیچ کردن بیرونی ستون با استفاده از ورق ها یا نوارهای FRP است.

تا پیش از دهه ۱۹۹۰ دو روش برای مقاوم سازی ستون های بتن مسلح بی کفایت وجود داشت.

  • اجرای یک غلاف بتن مسلح اضافی به دور ستون موجود.
  • استفاده از غلاف فولادی با تزریق دوغاب.

اما امروزه روش های بسیار نوین وجود دارد که در امر مقاوم سازی سازه ها بسیار پر کاربرد است، از روش مقاوم سازی نوین می توان به مقاوم سازی با  frp و مقاوم سازی با ژاکت فولادی و ... اشاره داشت. استفاده از الیاف پلیمری یکی از روش های مقاوم سازی می باشد که برای انواع ساختمانها قابل اجرا است. از مزیت های این روش این است که این روش به لحاظ اقتصادی با روش های سنتی مقاوم سازی ساختمان قابل رقابت بوده و همچنین دارای قابلیت اجرای سریع و آسان می باشد.

مقاوم سازی با الیاف پلیمری نسبت به روش های سنتی تداخل کمتری در کاربری ساختمان در حین اجرا ایجاد می کند. در مواردی که استفاده از ماشین آلات سنگین و یا توقف کاربری ساختمان در هنگام اجرا امکان پذیر نیست استفاده از الیاف پلیمری (FRP)  تنها گزینه ی قابل دسترس به عنوان یک روش مقاوم سازی می باشد.

از دیگر مزایای مصالح پلیمری  یا به عبارتی پلیمرهای مسلح شده با الیاف  (FRP) میتوان به نسبت بالای مقاومت به وزن و سختی به وزن اشاره کرد. مقاوم سازی با FRP در قسمت های متنوعی از سازه انجام می شود. که از جمله می توان به مقاوم سازی ستون ها با FRP، مقاوم سازی تیر با FRP، مقاوم سازی دال با FRP و مقاوم سازی دیوار با FRP اشاره کرد.

frp چیست؟

اف آر پی frp  چیست؟


در تعریف FRP باید گفت این کلمه به معنای ترکیب یا کامپوزیت الیاف و پلیمر است که درواقع به منظور استفاده همزمان از مزایای الیاف و پلیمر با هم، تولید می شود. این اولین باری نیست که شما با یک مصالح ترکیبی یا به عبارت دیگر کامپوزیتی آشنا می شوید آیا تا بحال از خود پرسیده اید چرا در ساخت خانه ها در قدیم از خشت و گل استفاده می شده است؟

به صورت کلی اف ار پی ترکیبی از دو ماده است. بخش اول آن ماتریس بوده و جز دیگر آن الیاف ( فایبر )  است. ماتریس ( رزین ) خود از برخی مواد شیمیایی مانند رزین‌های اپوکسی و پلی استر تشکیل شده است. این مواد جهت کاهش قیمت  تمام شده و بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی دارای فیبرها و افزودنی‌هایی هستند. نقش الیاف و فیبر، تامین مقاومت مکانیکی کافی در FRP است ، قابل ذکر است که سختی فیبر از سختی ماتریس بیشتر می باشد .

مصالح FRP استاندارد برای مصرف در بخش مقاوم سازی ساختمان خصوصیات مشخصی دارند و حتما باید در انتخاب آن ها دقت لازم را به کار بست. از این رو باید تنها برندهای معتبر و استاندارد برای مقاوم سازی ساختمان با FRP مورد استفاده قرار بگیرند.

در حالی که ماتریس نقش باربری مکانیکی ندارد و تنها باید از الیاف در مقابل خوردگی، عوامل محیطی و آسیب دیدن محافظت نماید. همچنین انتقال بار در FRP به کمک ماتریس و از طریق انتقال نیروی برشی بین فیبرها صورت می‌پذیرد. از دیگر کاربردهای ماتریس، کنترل کمانش موضعی الیاف تحت فشار است.

نوعی ماده کامپوزیت متشکل از دو بخش فیبر یا الیاف تقویتی است که به وسیله یک ماتریس رزین از جنس پلیمر احاطه شده است  که به دو شکل وجود دارد و به صورت زیر است :

  • ورق های FRP
  • میلگردهای  FRP

 


کامپوزیت FRP که بسیار نوین و مدرن است و می رود  تا جایگزین روش های سنتی ترمیم و باعث مقاوم سازی ساختمان با frp گردد بر پایه قرارگرفتن الیاف Fiber بسیار مقاوم کربن ، شیشه و یا آرامید در یک ماتریس پلیمری می باشد و در نتیجه  به سه دسته زیر تقسیم می شود و کاربرد آن ها نیاز به تجهیزات پیچیده و خاص  ندارد.

پلیمر مسلح فیبر شیشه ای ( GFRP )

  • فیبـر کربنی ( CFRP )
  • فیبــر آرامـید ( AFRP )

 

نقش ماتریس در frp چیست ؟

 

  • ماتریس برش را از الیاف تقویتی به الیاف مجاور انتقال می دهد .
  • ماتریس باعث می شود تا الیافی که تحت فشار هستند ،دچار کمانش موضعی نشوند و کنترل کننده کمانش باشد.
  • ماتریس الیاف frp را در برابر شرایط محیطی نا مطلوب و خسارات مکانیکی حفظ خواهد کرد .


 ویدیو دارد

 

مقاوم سازی و تقویت کردن ساختمان چیست؟


مقاوم سازی ساختمان  به جهت ایجاد بهبود عمل کرد و شرایط ساختمان و افزایش زمان قابلیت بهره برداری از سازه می باشد . در ایران به علت افزایش بارهای وارده بر ساختمان ( بارهای ثقلی مانند : بار مرده و زنده) ، طراحی قدیمی سازه های موجود و عدم لحاظ بارهای لرزه ای (بارگذاری زلزله)، فرسودگی سازه و فرسایش مصالح و موارد دیگر مقاوم سازی می کنند تا در شرایط خاص نیز سازه دچار مشکل و آسیب نشود  .

کاربردهای FRP در مقاوم سازی با FRP


همواره این سوال مطرح است که در چه قسمتی از ساختمان و در برخورد با چه مشکلاتی در ساختمان باید به سراغ مقاوم سازی ساختمان با FRP رفت. همانطور که اطلاع دارید می توان از FRP در بخش های مختلف سازه های ساختمانی و غیر ساختمانی استفاده کرد. از کاربردهای معروف FRP می توان مقاوم سازی خمشی تیر، دال و یا عرشه پل با نوارهای FRP و یا دورپیچ کردن ستون ها با پارچه های FRP را نام برد. در ادامه ی این مطلب تلاش داشته ایم که تا حد زیادی به سوالات شما در این باره پاسخ دهیم. و همچنین به معرفی مزایای استفاده از FRP بپردازیم.

روش مقاوم سازی با الیاف frp :


مقاوم سازی ساختمان های آجری با FRP برای مهندسین کشور ما بسیار قابل توجه و مهم  می باشد به دلیل آن که  بیش از ۶۵ % ساختمان های موجود در شهرهای ما آجری بوده و در مناطق زلزله خیز می باشد که می توان با روش مقاوم سازی از جمله مقاوم سازی ساختمان با frp ،  ساختمان های مذکور را به سادگی مقاوم نمود . به همین دلیل است که مقاوم سازی با frp  امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. محدودیت استفاده و کاربرد کامپوزیت در مهندسی ساختمان به قیمت بالای آن ها برمی گردد البته هزینه و قیمت آن ها به تدریج رو به کاهش می باشد به این ترتیب استفاده از آن ها بیشتر و بیشتر خواهد شد .

بطور کلی مقاوم سازی سازه های بتنی موجود یا مرمت آنها به منظور تحمل بارهای مضاعف طراحی، بهبود نارسایی های ناشی از فرسایش، افزایش شکل پذیری سازه یا سایر موارد با استفاده از مصالح مناسب و شیوه های اجرایی صحیح بطور متعارف انجام می گردد.

استفاده از مواد مرکب ساخته شده از الیاف در محیط رزین پلیمری به عنوان پلیمرهای مسلح شده با الیاف FRP – Fiber Reinforced Polymers به عنوان یک ضرورت در جایگزینی مصالح سنتی و شیوه های موجود معرفی شده است.

سیستم FRP بدین صورت تعریف می شود که الیاف و رزین ها برای ساخت چند لایه مرکب مورد استفاده قرار می گیرند، به نحوی که رزین های مصرفی به منظور چسباندن چند لایه مرکب به سطح بتن زیرین و پوشش ها به منظور محافظت مصالح ترکیب شده استفاده می شوند.استفاده از FRP به دلیل وزن کم‏‏، سرعت اجرای بالا‏، مقاومت بالا و عدم ایجاد محدودیت معماری به خصوص در ساختمان های بتنی توجیه پذیر می باشد.

مقاوم سازی با FRP در اتصالات چگونه است ؟


اتصالات آسیب پذیرترین و مهم ترین قسمت سازه بوده و در عین حال سخت ترین جز سازه جهت مقاوم سازی و تقویت می‌باشند. اهمیت اتصالات در سازه ها و ساختمان ها بر هیچ کسی پوشیده نیست و هم چنین  گزارش های  خرابی ساختمان ها در زلزله های اخیر نشان می دهد که : قریب به اکثر خرابی ها و گسیختگی ها در ناحیه اتصالات صورت گرفته است بنا بر این مقاوم سازی این ناحیه بسیار حائز اهمیت می باشد . مقاوم سازی با frp  یکی از موثرترین و ساده ترین روش های تقویت و مقاوم سازی اتصالات در سازه ها می باشد.

مزایای مقاوم سازی ساختمان با FRP :

 

  • مصالح مصرفی در مقاوم سازی با frp سبک می باشد ، به همین دلیل بر بار ساختمان تأثیر چندانی ندارد .
  • مقاومت الیاف frp از جمله مقاومت کششی آن بسیار بالا می باشد .
  • استفاده از روش مقاوم سازی frp به دلیل فضای کمی که می گیرد بسیار قابل توجه معماران قرار گرفته و مناسب است .
  • در کل FRP در برابر خوردگی مقاومت بسیار مناسب و بالایی دارد و هم چنین باعث می شود که دیگر اعضا از خوردگی حفظ شوند .

 


افزایش مقاومت فشاری بتن با FRP:


 اف آر پی ( frp ) کاربردهای فراوانی در تقویت و مقاوم سازی ستون های بتنی دارد. از FRP می توان برای موارد زیر بهره برد :

  • تقویت خمشی ستون ها
  • افزایش مقاومت مشخصه بتن
  • افزایش شکل پذیری (اثر محصور شدگی)

 


به علت ضخامت کم ورق های FRP، این روش یکی از راه‌های مناسب برای تقویت ستون ها است به دلیل آن  که در معماری ساختمان خللی ایجاد نمی کند و فضا را تحت تأثیر قرار نمی دهد .

تاثیر عمده تقویت و مقاوم سازی با  FRP، در کدام از قسمت های سازه می باشد ؟


باید بیان کرد که تأثیر مقاوم سازی  در ستون های دایره‌ای شکل بوده ولی ستون های مربع یا مستطیل را می توان با گرد کردن گوشه ها به صورت مناسب جهت تقویت با FRP تبدیل نمود. استفاده از روش مقاوم سازی با frp، هر چند که هزینه بالایی در بردارد و مقرون به صرفه نمی باشد ، اما با توجه به هزینه اجرای کم و نیز سایر مزایای بسیار مناسب  FRP، در کل به صرفه ترین و مؤثر ترین راه مقاوم سازی سازه های بتنی امروزه به شمار می رود. در مقاله ای که اینجا آورده ایم می توانید کابرد مقاوم سازی با frp در آثار تاریخی را مطالعه فرمایید . علاوه بر این، رفتار پیوند بین FRP و بتن یک عامل کلیدی است که رفتار سازه های بتنی تقویت شده با کامپوزیت های FRP را کنترل می کند.

دلایل استفاده روز افزون از روش مقاوم سازی با FRP چیست؟

  • افزایش تولید ، تامین و توزیع وسیع که باعث کاهش قیمت FRP و افزایش خرید و فروش FRP شده است بنا بر این می توان کم تر نگران هزینه بر بودن این روش بود .
  • وزن بسیار کم و قابل توجیه الیاف FRP در مقابل مقاومت کششی۱۴ بسیار بالایی که دارد.
  • بهبود خصوصیات الیاف و رزین مصالح FRP در سال های اخیر، سبب شده تا به کارگیری آن در اکثر پروژه های مقاوم سازی  مورد توجه افراد قرار گیرد .
  • خواص ضد خورندگی مواد FRP در کنار مقاومت مکانیکی بالا سبب شده است که دو مقوله مقاوم سازی تقویت سازه و پوشش ضد خوردگی در سازه های بتنی، فولادی، پل، لوله، مخازن و تاسیسات پتروشیمی و صنعتی، به صورت همزمان با صرفه جویی در زمان و هزینه صورت گیرد.
  • استفاده از FRP در تقویت سازه بتنی ، ارزان تر از تخریب اجزای سازه بتن آرمه و مقاوم سازی با روش سنتی شده است ، زیرا اجزای بتنی مسلح با آرماتور به مراتب تخریب آن ها علاوه بر هزینه بر بودن ، سخت تر نیز می باشند .
  • روش تولید اصلاح شده کامپوزیت FRP، منجر به تولید محصولاتی با خواص مقاومتی و مشخصات فنی بالاتر و کاهش قیمت FRP تولید شده است.
  • بهینه کردن ترکیب فیبر FRP با ماتریس (رزین اپوکسی FRP) برای سازگاری مناسب تر با یکدیگر در سیستم FRP در عملیات بازسازی و تقویت سازه امکان پذیر شده است.


اجرا و روش مقاوم سازی با الیاف frp :


در واقع روش نصب سیستم های FRP توسط تولید کنندگان سیستم توسعه یافته است و ممکن است کمی متفاوت باشد. دما و رطوبت سطحی بتن در هنگام نصب ، پارامترهای اصلی هستند که بر روش نصب و عملکرد سیستم FRP تأثیر می گذارد . آماده سازی سطح برای ایجاد پیوند بین سیستم FRP و بتن موجود بسیار مهم می باشد. هر گونه خرابی و خوردگی داخلی تقویت کننده باید قبل از نصب سیستم FRP نیز حل شود.

روش مقاوم سازی با frp

جهت اجرای FRP بر روی دیوار های آجری می بایست مراحل زیر انجام شود :

  • سند بلاست کردن دیوار.
  • اجرای یک لایه اپوکسی به عنوان زیرسازی و لایه چسبنده اصلی
  • چسباندن الیاف و اجرای دوباره اپوکسی روی آن ( اما کم تر از مرحله قبل )
  • اجرای لایه محافظ بر روی کامپوزیت بعد از سفت و  سخت شدن آن


به همین دلیل است که امروزه کامپوزیت های FRP و مقاوم سازی با frp  موضوع تحقیقات توسعه‌ای وسیعی به عنوان جانشین قطعات و میلگردهای فولادی و کابل های پیش‌تنیدگی شده‌اند. چنین تحقیقاتی به خصوص برای سازه هایی که در مجاورت آب قرار گرفته اند  و به خصوص در محیط‌های دریایی و ساحلی، به شدت مورد توجه مهندسان  قرار گرفته است .

معایب روش مقاوم سازی ساختمان با frp :


شایان به ذکر است که از هر روشی که برای مقاوم سازی و تقویت ساختمان بهره بگیریم ، دارای مزایا و معایبی نیز می باشد . بر حسب نوع پروژه و میزان بودجه در نظر گرفته شده برای مقاوم سازی آن باید بهترین روش را انتخاب کنیم . حال از معایب مقاوم سازی ساختمان با frp می توان به صورت زیر اشاره داشت که :

  • شکل پذیری مصالح frp پایین می باشد .
  • مصالح frp در برابر حریق و آتش سوزی مقاومت پایینی دارند . ( برای رفع این مشکل باید از پوشش های مخصوص روی الیاف استفاده کرد )
  • طراحی و محاسبات مربوط به این روش مقاوم سازی ( روشfrp )  ،ممکن است کمی پیچیده تر از محاسبات بتن و فولاد باشد و با آن ها متفاوت است .


ترمیم سازه‌های فرسوده توسط شرکت مقاوم سازی:


خدمات شرکت مقاوم سازی ساختمان  فقط به منظور ترمیم سازه‌های قدیمی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند، بلکه هنگامی که حوادث طبیعی مانند زلزله، سیل و طوفان ( هنگامی که این عوامل رخ می دهند حتی سازه های جدید نیز ممکن است در معرض خطر قرار بگیرند ) رخ می‌دهند یا هر شرایط غیرطبیعی دیگر می‌توان برای ترمیم سازه‌ها به شرکت مشاور مقاوم سازی مراجعه و با مهندسین شرکت در زمینه مقاوم سازی ساختمان مشورت کرد . همچنین از عوامل طبیعی که باعث می‌شود سازه‌ها به ترمیم و تعمیر  نیاز داشته باشند به صورت زیر است:

  • تغییر کاربری سازه
  • افزایش یافتن طبقات ساختمان
  • وجود ضعف در طراحی و اجرا
  • تغییر یافتن مقررات طراحی و فرسوده شدن قسمت یا بخشی از سازه‌ها


شرکت مقاوم سازی برای انجام تمام خدمات عمرانی و ساختمانی که به مقاوم سازی و تقویت  ساختمان مربوط می‌شوند دارای کادری با تجربه برای ارائه خدمات مربوطه می‌باشد. خدماتی که شرکت مقاوم سازی ارائه می‌دهد به صورت زیر می باشد :  

  • در بخش‌های مختلف سازه خدمات مقاوم سازی را با frb ارائه می‌دهد.
  • از ژاکت‌های فلزی و بتنی در امر مقاوم سازی و تقویت سازه ، استفاده می‌کند.
  • شیوه پس کشیدگی یا پیش تنیدگی را به کار می برد.
  • برای اینکه سختی سازه را افزایش دهد اضافه کردن دیوار را انجام می‌دهد.


معرفی روش NSM


NSM مخفف Near Surface Mount است. روش مقاوم سازی نصب در شکاف های نزدیک به سطح بتنی موسوم به روش مقاوم سازی NSM با FRP نیز تکنیکی است که در چند سال اخیر پیشرفت های بسیاری کرده و در پروژه های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. در صفحه معرفی روش NSM به معرفی این سیستم پرداخته شده و مراحل نصب آن به طور شماتیک ارائه شده اند.

همه چیز درباره ی هزینه اجرای FRP


قیمت FRP و هزینه اجرای FRP بسیار منطقی و جهت استفاده در پروژه های مقاوم سازی با FRP بسیار مقرون به صرفه است. تعداد پروژه های مقاوم سازی شده با FRP در ایران به حدی پیشرفت داشته که امروزه یکی از اولین روش های مقاوم سازی که مورد بررسی قرار می گیرد همین روش می باشد.

آشنایی با شرکت مشاور مقاوم سازی


امروزه شرکت مشاور مقاوم سازی  به انواع پروژه‌ها کمک می‌کند تا بتوانند برای رسیدن به اهداف خود به بهترین شکل ممکن عمل کنند. این شرکت تمام راهنمایی‌های لازم را در اختیار افراد می‌گذارد، کمک شرکت مشاورمقاوم سازی در زمینه تخصص، تجربه و علم باعث می‌شود که پروژه‌های مختلف فنی و عمرانی با موفقیت و بهتر انجام شوند.

اجرا و روش مقاوم سازی ساختمان 

مقاوم سازی تیرهای بتنی موجود با بکارگیری الیاف FRP


با توجه به اینکه الیاف FRP مقاومت کششی بسیار بالایی نسبت به ورقهای فولادی دارند(در حدود 10 برابر)، استفاده از این الیاف برای تقویت خمشی و مقاوم سازی تیرهای بتنیگزینه مناسبی است.با چسباندن صفحات FRP  به قسمت تحتانی تیر بتنی(بخشی که به کشش می افتد) که تحت نیروی خمشی قرار گرفته، مقاومت خمشی تیر به میزانقابل توجهی افزایش می یابد.

نتایج آزمایشات مختلف نشان می‌دهد که سختی تیرهایبتنی تقویت شده با الیاف کربن یا شیشه CFRP و GFRP، بعد از ترک خوردگی بسیار بیشتر از سختی تیرهای تقویت نشده بعد از ترک خوردگی است که این مسئله در هنگام زلزله بسیار کار آمد و مفیداست.

اتصال مصالح FRP به ناحيه كششي بتن به طوري كه راستاي الياف آن در جهتطولي يك عضو خمشي باشد، باعث افزايش مقاومت خمشي آن عضو ميگردد و در صورتی که راستايالياف عمود بر محور طولي تير يا مايل باشد (نقش رکابی خارجی U شکل) موجب افزایش مقاومت برشی تیر می شود.

سخن پایانی

سیستم های FRP سیستم های تسلیح کننده ای هستند که با مقاومت بالا و وزن سبکشان شناخته می شوند و معمولا از ترکیب کربن CFRP و یا الیاف شیشه E-glass با مواد پلیمری ساخته می شوند. خواص عملکردی FRP در مقاوم سازی باعث محبوبیت آن در ساخت و ساز و مقاوم سازی خصوصا در سازه های بتنی با عمر بالا، تحت بار اضافه و یا آسیب دیده شده است. مقاوم سازی با استفاده از FRP یکی از حوزه های اصلی فعالیت خانه بتن است.

ورقه های FRP با استفاده از چسب اپوکسی به سطح مورد نظر چسبانده میشود و باعث بالا رفتن مقاومت سطح خواهد شد.روش های جدید مقاوم سازی از جمله مقاوم سازی با روش  FRP جای روش های قدیمی را گرفته اند. سیستم‌‌ مقاوم سازی با استفاده از الیاف پلیمری می باشد که مهمترین مزیت آن  مقاومت و سختی زیاد نسبت به وزن می باشد. از پلیمرهای مسلح شده با الیاف برای مقاوم سازی ستون ها ، مقاوم سازی دال، مقاوم سازی تیر، مقاوم سازی دیوارها استفاده می شود.

 

نوشتن دیدگاه

ارسال

تمامی حقوق متعلق به آرین تیس می باشد.

طراحی سایت و خدمات سئو توسط تیم سئوهاما - میزبانی وب توسط سرورهاما