0912-1001763

88259793

از 10 صبح تا 4

جستجو

مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP

مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP

امروزه مقاوم سازی ساختمان ها یکی از بحث های مهم در میان سازندگان و مهندسان ساختمان می باشد، به دلیل آن که بسیاری از اوقات نمی توان سازه را بنا بر دلایل محتلفی تخریب کرد یا هزینه تخریب و ساخت دوباره سازه بسیار بالاتر از مقاوم سازی می باشد.

سازه های بتنی از اهمیت بسیاری بر خوردار اند و در سطح شهر ها برای کاربری های متفاوت از سازه های بتنی استفاده می کنند. لازم به ذکر است که مقاوم سازی سازه های بتنی از اهمیت بسیاری بر خوردار اند و می توان سازه های بتنی که عمر آن ها بالا می باشد یا سازه هایی را که جدیدا ساخته شده اند و با مشکلات متعددی روبه رو شده اند را مقاوم سازی کرد و از سازه ها بهره برداری کرد.

مقاوم سازی سازه های بتنی با روش های متفاوتی صورت می گیرد که در زیر به آن ها اشاره شده است :

  1. کاشت میلگرد یا کاشت بولت
  2. مقاوم سازی ساختمان با frp
  3. مقاوم سازی سازه با استفاده از ژاکت فولادی
  4. مقاوم سازی سازه به وسیله ژاکت بتنی و ...

در این مقاله برای شما به مقاوم سازی با frp  پرداخته ایم ،پس تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.

مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP چیست ؟

مزایا، معایب و کاربرد الیاف اف آر پی در مقاوم سازی و تعمیر سازه های بتنی توان ‌بخشی (بهسازی)، روند و شیوه تعمیرکردن یا اصلاح کردن یک سازه به منظور دستیابی به شرایط بهره‌برداری جدید و یا افزایش عمر مفید بهره‌برداری آن است. در واقع ما در طرح و اجرای مقاوم سازی به دنبال حصول شرایط جدید در سازه بتنی از نظر بهره برداری و یا بارگذاری می باشیم. عملیات مقاوم سازی می تواند به علل زیر مورد نیاز باشد :

  • اشتباهات و مشکلات در طراحی
  • مشکلات و اشتباهات در اجرا سازه
  • تغییر در استاندارد ها و آیین نامه ها
  • افزایش عمر مفید بهره برداری
  • تغییر کاربری سازه
  • افزایش طبقات و بار وارده

واضح است که در گزینه اول ما نیازمند آن باشیم که به علت اشتباهات در طرح و اجرا الان دارای آن نبوده و نیازمند آن باشیم که بخواهیم به آن برسیم . مانند زمانی که بتن نتوانسته مقاومت لازم را کسب نماید ، یا زمانی که ابعاد عضو باربر کوچک تر از ابعاد مورد نیاز اجرا گردیده است.

هم چنین این امر می تواند زمانی اتفاق بیافتد که ستون به صورت خارج از محور و یا دچار پیچش شده است. در چهار گزینه بعد ، سازه در شرایط موجود مشکلی نداشته و شرایط جدید بهره برداری ایجاب می کند که تغییراتی از منظر باربری در سازه ایجاد گردد. به طور مثال سازه در زمانی طراحی و اجرا می گردد و پس از چند سال تغییراتی در آیین نامه طراحی مانند آیین نامه ۲۸۰۰ داده می شود که نیازمند اصلاح استراکچر سازه می باشد.

برای مثال ما سازه ایی داریم که اکنون عمر مفید آن به پایان رسیده و یا در شرف اتمام است و ما تصمیم داریم چند سال دیگر از سازه بهره برداری نماییم.  هم چنین ممکن است ما سازه و ساختمان داشته باشیم که طرح و اجرای ان براساس ساختمان مسکونی انجام شده باشد و در آینده ما تصمیم بگیریم از آن کاربری آموزشی و یا اداری داشته باشیم.

در خصوص گزینه آخر می توان ساختمانی را متصور شد که چند سال پس از احداث بنا به تغییرات قوانین و یا توجیهات اقتصادی تصمیم گرفته می شود طبقاتی به سازه اضافه گردد که قبلا پیش بینی نشده است.

در کل برای آن که بتوانیم از سازه استفاده کنیم باید میزان باربری سازه مورد نظر را چه در تحمل بارهای جانبی و چه در تحمل بارهای ثقلی افزایش دهیم و المان سازه ایی سازه را کنترل کنیم و به این اطمینان برسیم که آیا در سازه امکان افزایش باربری وجود دارد؟آیا با روش هایی که می خواهیم باربری سازه را افزایش دهیم، خطراتی را برای سازه به دنبال خواهد داشت یا خیر؟

مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP| روش ژاکت بتنی| مقاوم سازی سازه های بتنی| مقاوم سازی| سازه های بتنی| الیاف کربن| frp|

 

در همه این موارد ما نیازمند این هستیم که باربری سازه را افزایش و به نقطه B برسانیم. امروزه روش های مختلفی برای مقاوم سازی و تقویت سازه های بتنی وجود دارد. هر یک از روش ها دارای مزایا، معایب و محدودیت هایی می باشند.

از جمله مهمترین عوامل مؤثر در انتخاب روش تعمیر می توان به ابعاد و محدودیت های ابعادی در روش تعمیر، محدودیت های معماری، محدودیت های افزایش باربری، محدودیت های زمانی، محدودیت های بهره برداری اشاره کرد.

انواع مختلف ضعف‌های سازه های بتنی:

سازه های بتنی با این که مناسب ترین سازه ها برای استفاده عموم می باشند، اما در برخی از نقاط ضعف هایی را به همراه دارند. اما باید ذکرشود که این ضعف ها تا حد بسیاری قابل جبران هستند و اگر سازه های بتنی به مناسب ترین شیوه طراحی شود و هم چنین به بهترین شکل اجرا شود، این ضعف ها تا حد قابل توجهی کم تر خواهد شد.

از ضعف های سازه های بتنی می توان به صورت زیر اشاره داشت که:

  1. ایجاد ترک های مورب در هسته بتن
  2. ورقه ورقه شدگی هسته مرکزی بتن دراکثر ترک های مورب رفت و برگشتی ناشی از زلزله
  3. جدا شدگی پوشش بتن
  4. کنده شدن تنگها و خاموت ها و خارج شدن از محل های خود
  5. شکست برشی المان‌های کوتاه یا اعضایی که به اطراف متصل شده اند و طول موثر آزاد آن ها کم است.
  6. پدیده کمانش در آرماتورهای طولی
  7. خارج شدن میلگردها از محل‌های اولیه و در رفتن به نواحی تنش های متناوب زیاد
  8. گسیخته شدگی دال ها بتن آرمه در کناره های غیر ممتد
  9. ترک های مورب در دیوار برشی، به خصوص به صورت متمرکز در اطراف بازشوها
  10. ایجاد ترک برشی در محل گره ها و محل اتصال تیر ستون

روش های مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP :

مقاوم سازی با الیاف frp  یکی از مناسب ترین روش ها برای مقاوم سازی سازه های بتنی می باشد که می تواند باربری سازه را تا حد قابل توجهی افزایش دهد و هم چنین، خطرات ناشی از بهره برداری سازه را بعد از مقاوم سازی ،کاهش دهد.

روش های مقاوم سازی با الیاف frp  به صورت زیر می باشد:

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

لازم به ذکر است در پاره ای موارد ممکن است عملیات مقاوم سازی به صورت هم زمان با فرآیند ترمیم و تعمیر انجام شود تا سازه موجود ابتدا به شرایط قابل بهره برداری برسد و سپس ظرفیت های آن ارتقاء داده شود.

مقاوم سازی با FRP در سازه های بتنی :

همان طور که در بخش های پیشین این مقاله اشاره شده بود، یکی از روش های مقاوم سازی استفاده از مقاوم سازی با FRP در سازه های بتنی می باشد. 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 روش مقاوم سازی می باشد. از دیگر مزایای مقاوم سازی با FRP در سازه های بتنی نسبت بالای مقاومت به وزن و سختی به وزن می باشد. مقاوم سازی با FRP در قسمت های متنوعی از سازه انجام می شود.

مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP| روش ژاکت بتنی| مقاوم سازی سازه های بتنی| مقاوم سازی| سازه های بتنی| الیاف کربن| frp| روش های مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP

 

مقاوم سازی سازه بتنی با ژاکت بتنی:

ابتدا سوراخ هایی با فواصل تعیین شده در وجوه پیرامون اعضای ضعیف بتنی ایجاد می شوند سپس یک مش فولادی با آرماتور های آجدار در اطراف عضو قرار می دهند. سوراخ های ایجاد شده توسط چسب اپوکسی پر می شوند و سپس آرماتور ها به صورت سر کج و یا L شکل در داخل آن ها قرار می گیرند.

در نهایت قالب هایی در اطراف عضو قرار می دهند و توسط بتن پر می کنند. از این روش برای مقاوم سازی سازه های بتنی ضعیف مانند تیر، ستون، فونداسیون و دیوار برشی جهت افزایش مقاومت فشاری، مقاومت برشی، مقاومت خمشی و افزایش میزان شکل پذیری استفاده می شود.

از محاسن استفاده از ژاکت بتنی برای مقاوم سازی ساختمان های بتنی می توان عدم نیاز به پوشش ضد حریق، پیوستگی سریع اعضا اعم از بتنی و آرماتور فولادی و بالا رفتن ظرفیت باربری ساختمان در برابر انواع بار های ثقلی و جانبی را اشاره نمود.

افزایش ابعاد اعضای سازه ای مورد مقاوم سازی، افزایش چشمگیر وزن ساختمان بتنی، نیاز به قالب بندی، عدم استفاده از کاربری حین مقاوم سازی و صرف هزینه و زمان بالا از معایب استفاده از مقاوم سازی سازه بتنی با ژاکت بتنی جهت مقاوم سازی ساختمان های بتنی می باشد به گونه ای که سبب ایجاد روش های نوین تر در صنعت مقاوم سازی شده است.

مقاوم سازی سازه بتنی با ژاکت فولادی:

در واقع مقاوم سازی ساختمان بتنی با استفاده روش ژاکت فولادی باعث افزایش مقاومت برشی، مقاومت خمشی، مقاومت فشاری و شکل پذیری سازه می شود. اجرای این روش به گونه ای است که ورق های فولادی توسط بولت به عضو آسیب دیده متصل می شود. این روش نسبت به روش ژاکت بتنی از مزایایی چون نیاز نداشتن به قالب بندی، افزایش ابعاد کم، افزایش وزن کمتر نسبت به ژاکت بتنی و سرعت اجرای بالاتر برخوردار می باشد.

مقاوم سازی سازه بتنی با استفاده از دیوار برشی:

باید بدانید که دیوار برشی برای مقاوم سازی ساختمان های بتنی موجب افزایش سختی ساختمان بتنی می شود. همین امر سبب افزایش ظرفیت تحمل بار ثقلی و افزایش بی نظیر در تحمل نیروهای جانبی(زمین لرزه) می شود.

دیوار های برشی در تحمل بارهای مختلف بسیار مناسب اند و در سازه های بتنی نیز کاربرد فراوانی دارند. بیشتر مهندسان طراح این سیستم را برای سازه های مهم به کار می برند و برای ساختمان های مسکونی و عادی از سیستم قاب خمشی استفاده می کنند.

دیوارهای برشی نسبت به دیگر اعضای سازه مانند تیر و ستون حجیم تر می باشند تا بتواند سختی بالایی داشته باشد و این موضوع سبب می شود که دیوارهای برشی بتوانند تمام نیروی زمین لرزه وارد به ساختمان را جذب به خود کند زیرا نیرو به سمت سختی در ساختمان حرکت می کند در نتیجه هرچه سختی بالاتر نیروی بیشتری جذب می شود و از آسیب رسیدن به دیگر المان های سازه جلوگیری می کند.

معرفی سیستم نوین الیاف  fiber reinforced polymer ) FRP)

سیستم های FRP  چسبیده به صورت خارجی برای مقاوم سازی سازه های بتنی از حدود اواسط سال ۱۹۸۰ میلادی مورد استفاده قرار گرفته اند . تعداد پروژه هایی که از سیستم FRP در سراسر جهان استفاده می کنند، به طور چشم گیری از پانزده سال پیش تا کنون افزایش یافته است.

اعضای سازه ای که توسط سیستم های FRP مقاوم سازی می شوند عبارتند از تیرها، دال ها، ستون ها، دیوارها، اتصالات، و سازه هایی همانند کوره ها، دودکش ها، طاق ها، تونل، سیلوها و خرپاها. سیستم های FRP همچنین برای تقویت سازه های بنایی، چوبی، فولادی و چدنی مورد استفاده قرار گرفته اند.

ایده مقاوم سازی سازه های بتنی به وسیله چسباندن تقویت کننده ها (الیاف اف آر پی) به صورت خارجی، ایده ای جدید نیست. ایده سیستم های FRP با جایگزینی آن به جای تقویت کننده های دیگر مانند صفحات فولادی و پوشش های بتنی، شکل گرفته است.

مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP| روش ژاکت بتنی| مقاوم سازی سازه های بتنی| مقاوم سازی| سازه های بتنی| الیاف کربن| frp| مقاوم سازی با FRP در سازه های بتنی

 

ادامه معرفی سیستم نوین الیاف FRP :

تا دهه ۷۰ و۸۰ میلادی روش های مقاوم سازی بیشتر شامل مقاوم سازی سازه ها با ژاکت فولادی و روش های مقاوم سازی مشابه بود ولی در طول دهه های ۷۰ و ۸۰ میلادی با گسترش فن آوری و دانش استفاده از سیستم های کامپوزیتی FRP ، روش مقاوم سازی با FRP به سایر روش های متداول مقاوم سازی افزوده شد.

مقاوم سازی با FRP  از آن جهت به سایر روش های مقاوم سازی ارجح بود که مزایای زیادی نسبت به روش های مقاوم سازی متداول داشت و در عین حال برخی از معایب روش های مقاوم سازی متداول را نیز نداشت.

مقاوم سازی از جمله اقدامات مهمی است که در این چند دهه ی اخیر بسیار مورد توجه مهندسین عمران قرار گرفته است. با این کار هم در جهت اطمینان به سازه بهبود می بخشیم و هم در مقابل حوادث غیرمترقبه از جمله زلزله و باد و از این قبیل، مقاومت سازه را افزایش می دهیم . مقاله تزریق گروت پر فشار در تیرهای بتنی را نیز مطالعه نمایید.

پلیمر های الیافی (FRP) از جمله مصالحی هستند که در بهسازی بتن آرمه استفاده می شود. نسبت بالای مقاومت به وزن، مقاومت در برابر خوردگی و حمل و نصب آسان، مواد FRP را به عنوان گزینه ای مورد توجه در بسیاری از پروژه های بهسازی و مقاوم سازی مطرح کرده است.

روش های قدیمی مانند استفاده از پوشش های بتنی و یا فلزی برای تعمیر و تقویت ستون های بتن مسلح، رواج زیادی دارد اما این روش نیاز به تجهیزات و نیروی کار نسبتاً زیادی دارد و علاوه بر آن وزن سازه را زیاد می کند و در محیط های خورنده آسیب پذیر است. ۱۲٫ به عنوان راه حلی جایگزین، استفاده از الیاف پلیمری، FRP مورد توجه قرارمی گیرد.الیاف پلیمری به سهولت و همانند پارچه ای برروی سازه چسبانده شده و مقاومت و شکل پذیری عضو را بهبود می بخشد .

کاربرد الیاف FRP

  1. خوردگی و فرسایش سازه ای در سیستم های صنعتی، پالایشگاه ها و پتروشیمی
  2. ترک خوردگی و کنده شدگی بتن ناشی از خوردگی
  3. کاهش ظرفیت سازه ای
  4. نفوذ کلریدها
  5. کربناته شدن
  6. خوردگی فولادهای پس کشیدگی
  7. تابیدگی دال های ریخته شده روی سطوح بستر
  8. اشتباهات طراحی
  9. میلگرد گذاری نادرست بتن

از دیگر کاربرد های بسیار مهم الیاف  frp  می توان به صورت زیر اشاره داشت :

  • اجرای اشتباه خاموت ها
  • جدا شدگی سنگ دانه های بتن
  • خیز غیرمجاز دال و سقف بتن آرمه
  • کرمو شدگی سطح بتن و تجمع سنگدانه ها
  • تغییر در کاربری سازه ها و بارگذاری های اضافی ثقلی و جانبی
  • نیاز به کاهش زمان ایجاد وقفه در حین ترمیم و مقاوم سازی
  • خوردگی میلگرد در بتن
  • ظرفیت خمشی ناکافی بتن
  • افزایش تعداد طبقات ساختمان های بتنی
  • افزایش ظرفیت برشی  ترک در تیر بتنی و عرشه پل
  • ضعف اتصالات بتن
  • ترک در ستون های ساختمان ها و پل ها

برای مقاوم سازی با FRP مقاله های فراوانی موجود است که مقاوم سازی سازه ها با FRP یکی از آن ها می باشد.

مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP| روش ژاکت بتنی| مقاوم سازی سازه های بتنی| مقاوم سازی| سازه های بتنی| الیاف کربن| frp|  معرفی سیستم نوین الیاف FRP

 

از مزایای مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP نسبت به سایر روش های مقاوم سازی :

  • مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP بسیار سریع تر از سایر روش های مقاوم سازی می باشد.
  • مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP نیاز به تخریب بخش هایی از سازه در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی ندارد.
  • پس از اجرای مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP ، نیاز به بازسازی بخش هایی از سازه در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی ندارد.
  • مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP در بیشتر موارد ارزانتر از سایر روشهای مقاوم سازی است.
  • مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP به مرور زمان دچار خوردگی نمی شود. ( در مقایسه با بعضی روش های مقاوم سازی سنتی مانند ژاکت فولادی)
  • مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP در مجاورت مصالح ساختمانی (مانند گچ و خاک) دچار خوردگی نمی شود ( در مقایسه با برخی روش های مقاوم سازی سنتی مانند ژاکت فولادی ) .

ادامه مزایای مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP

 

  • مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP مبتنی بر فن آوری های نوین است ( در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی سنتی ) و بنابراین روش های مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP هرروز در حال تکامل و پیشرفت می باشد .

  • مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP دارای کد ها و آیین نامه های خاص برای مقاوم سازی با FRP می باشد در حالی که بیشتر روش های  مقاوم سازی سنتی مبتنی آیین نامه های عمومی هستند ( مانند مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی و مقاوم سازی به  روش ژاکت فولادی ).

  • برای کنترل کیفیت مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP روش های مشخصی مانند تست Pull Off وجود دارد که برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم مقاوم سازی با FRP باید پس از اجرای عملیات مقاوم سازی با FRP انجام شود.

  • اجرای عملیات مقاوم سازی با FRP  نیاز به تجهیزات خاصی در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی ندارد.

  • اجرای عملیات مقاوم سازی با FRP  نیاز به افراد مختلف با مهارت های متعدد در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی ندارد.

مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP| روش ژاکت بتنی| مقاوم سازی سازه های بتنی| مقاوم سازی| سازه های بتنی| الیاف کربن| frp|  کاربرد الیاف FRP

 

انواع محصولات اف آر پی FRP  و نحوه تولید آن ها :

  • (فیبرهای پلیمری تقویت شده) نوعی ماده کامپوزیت متشکل از دو بخش فیبر یا الیاف تقویتی است که به وسیله یک ماتریس رزین از جنس پلیمر احاطه شده است.
  • فیبرهای FRP به روش پلی اکریلونیتریل (PAN) ساخته می شوند و میلگردها و پروفیل ها به روش پالتروژن (Pultrusion) تولید می گردند که در این روش دسته های الیاف پس از آغشته شدن با رزین پس از عبور از یک قالب در کنار هم قرار گرفته و یک پروفیل دارای مقطع ثابت را به وجود می آورند.
  • محصولات پلیمری مورد استفاده در سازه ها به شکل ورق های FRP، میلگردهای FRP ، مش های FRP و پروفیل های FRP وجود دارد. از این محصولات برای ساخت و مقاوم سازی سازه ها استفاده می شود.
  • به طور کلی ۴ نوع الیاف بافته شده FRP وجود دارد (Fabric FRP) که شامل الیاف کربن، شیشه، آرامید و بازالت می باشد.

 

انصراف از نظر
نظرات
02/02/1399 02:02 ق.ظ
فیبرهای FRP چجوری ساخته میشن؟ و کاربردشون چیه؟
02/02/1399 02:03 ق.ظ
(فیبرهای پلیمری تقویت شده) نوعی ماده کامپوزیت متشکل از دو بخش فیبر یا الیاف تقویتی است که به وسیله یک ماتریس رزین از جنس پلیمر احاطه شده است.
فیبرهای FRP به روش پلی اکریلونیتریل (PAN) ساخته می شوند و میلگردها و پروفیل ها به روش پالتروژن (Pultrusion) تولید می گردند که در این روش دسته های الیاف پس از آغشته شدن با رزین پس از عبور از یک قالب در کنار هم قرار گرفته و یک پروفیل دارای مقطع ثابت را به وجود می آورند.
فیلترها
Sort
display