امروزه یافتن راه حل مناسب جهت مقاوم سازی ساختمان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. توجه به این نکته ضروری است که در صنعت ساختمان سازی از مهم ترین مسائلی که باید به آن پرداخت، مقاوم سازی ساختمان می باشد که نیازمند بذل توجه ویژه است. چه بسا انتخاب روشی نامناسب جهت مقاوم سازی ساختمان، می تواند حتی عملکرد سازه را نیز مختل کند.

بنابراین مقاوم سازی خاک زیر پی می تواند برای تحقق این امر کمک شایانی به ما بنماید. می توان چنین عنوان کرد که مقاوم سازی ساختمان از ساخت یک سازه ی جدید بسیار پیچیده تر می باشد. چرا که شرایط سازه ای از قبل پرداخته شده و ثابت است. از طرف دیگر ممکن است دسترسی به نقاطی که برای مقاوم سازی، اعمال تغییر بر روی آنها لازم است با مشکلاتی رو برو باشد.

تقویت ساختمان ها در برابر بلایای طبیعی :

در تعریف هر سازه می توان چنین عنوان کرد : هر سازه ی واحد تشکیل شده از اعضایی با رفتار خاص خود می باشد که در ارتباط با یکدیگر یک سیستم هندسی و پایدار را تشکیل می دهند.این مجموعه ی هندسی بارهای وارده را به تکیه گاه های خود منتقل می نماید تا وزن کل سازه با نسبتی معقول بر روی تکیه گاه ها تقسیم شده و به پایداری سازه بیانجامد. با توجه به نکات بیان شده می توان گفت برای طراحی هرچه بی نقص تر یک سازه نیاز به شناخت رفتار اعضا و مصالح بکار رفته در آن و میزان و نحوه اثر گذاری بارهای موجود بر اساس اعضای استفاده شده در آن از جمله میلگرد و تیرآهن است.

زلزله به عنوان عاملی طبیعی و اساسی ویرانی سازه ها، همواره مورد توجه بشر بوده است و کارشناسان تاکنون در پی درک ماهیت و شناخت عوامل بروز آن و نحوه تاثیر آن به ساختمان ها بوده اند. وقوع هر زلزله به منزله ی آزمایشی برای دانشمندان و مهندسان می باشد تا آنچه تجربه و تصور کرده اند مورد بررسی و رد یا تایید قرار دهند. بدست آوردن شناخت تدریجی از نیروها و نحوه ی تاثیر آن ها بر سازه و اعضای سازه اعم از میلگرد و همچنین رفتار و پاسخ سازه ها و قابلیت های موجود در آن ها، سبب تغییر شیوه های تحلیل و طراحی سازه ها و در نتیجه بهبود آیین نامه های ساختمانی می گردد.

در طی سال های گذشته طراحی عملکردی سازه ها در برابر تحریک زلزله با توجه به کاربری مورد نیاز آن ها مورد توجه مهندسین و پژوهشگران بوده است و در این راستا تحقیقات، پژوهش ها و آزمایشات گوناگونی بررسی و انجام شده است که نتایجی بسیار سودمندی را در پی داشته است. در مهندسی زلزله بر اساس عملکرد، هدف عمده مطالعات انجام گرفته ارائه راهکارهای مناسب طراحی بهینه سازه با پشتوانه علمی است که منجر به تصمیم گیری آگاهانه در زمینه خطرپذیری لرزه ای سازه ها توسط کارفرمایان می شود.به عنوان پیش زمینه ای در راستای شناخت مقاوم سازی ساختمان و راهکار های ارائه شده در این زمینه مطالب ذیل در اختیار علاقه مندان قرار خواهد گرفت.

مقاوم سازی ساختمان و راهکارها ی پیشنهادی

نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن، امری قابل اجتناب و انکار ناپذیر می باشد. بنابراین ضرورت استفاده از روش ها و مصالح جدید به منظور سبک سازی، افزایش سرعت ساخت، افزایش عمر مفید سازه و نیز مقاوم سازی ساختمان ها با زیر ساخت های متفاوت اعم از بتنی و فولادی در برابر بلایای طبیعی از جمله زلزله بیش از پیش مطرح شده و مورد توجه قرار گرفته است.

این موضوع سبب شده است که طیف گسترده ای از شرکت ها با هدف مقاوم سازی ساختمان امروزه در امر بهسازی لرزه ای سازه ها و تقویت سازه ها در برابر زلزله فعالیت خود را آغاز کنند. افزایش تعداد اینگونه شرکت ها علاوه بر اینکه در بهسازی ساختمان ها نقشی موثر را ایفا می کنند اما از جانب دیگر به عرصه ی رقابتی عظیم تبدیل شده است که می تواند بستر مناسبی برای رشد سود جویی ها باشد. لذا انتخاب بهترین روش ها و مصالح از جمله رسالت مهندسین می باشد تا نتایجی عالی را به ارمغان آورد.

بهبود عملکرد اجزاء سازه دلیل مناسبی برای بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان ها است. مقاوم سازی در واقع به مجموعه تمهیداتی گفته می شود که قابلیت انجام وظیفه یا وظایفی را در سازه ایجاد می کنند که سازه قبل از انجام مقاوم سازی قادر به انجام آن ها به طور کامل نبوده است.

به عنوان تعریفی دیگر می توان گفت در علم مهندسی عمران مقاوم‌سازی ساختمان به مفهوم بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده از خارج است. البته دانستن این نکته خالی از لطف نیست که امروزه از این اصطلاح بیشتر در مورد نیروی زلزله استفاده می‌شود. از دیدگاه علمی، مقاوم‌سازی واژه کاملاً درستی برای این منظور نیست.

دلیل این ادعا این است که منظور از اصطلاح "مقاوم سازی"  به‌طور قطع بالا بردن مقاومت در برابر نیروی زلزله نیست بلکه منظور بهبود عملکرد اجزاء در برابر نیروی زلزله است. به همین منظور به کار بردن واژه ی "بهسازی" و در حالت خاص برای نیروی زلزله، بصورت "بهسازی لرزه‌ای" کاربرد درست تری دارد و می تواند به درستی حق مطلب را ادا کند. اما می توان گفت به طور کلی مقاوم سازی زیر مجموعه بهسازی لرزه ای و یکی از روش های آن میباشد.

حال که با واژه ی مقاوم سازی آشنایی مختصری پیدا کردیم حتما سوالهای متفاوتی در ذهن شما تداعی خواهد شد که در ادامه به پاسخ آن ها می پردازیم. نظر شما را به تعدادی از این سر فصل ها جلب می کنیم :

1. مقاوم سازی ساختمان وظیفه کیست؟
2. چه ساختمانهایی نیاز به مقاوم سازی دارند؟
3. روش انجام مقاوم سازی چیست؟
4. هزینه انجام مقاوم سازی چقدر است؟
5. نتایج مقاوم سازی تا چه حد قابل اطمینان است؟
6. آیین نامه های طراحی مقاوم سازی کدام است؟ طرحهای مقاوم سازی چه نتایجی در بر دارد؟

تمامی سوالاتی که مطرح شدند ممکن است به ذهن هر کسی خطور  کند. تلاش ما بر این است تا در این مقاله به تمامی سوالات شما در مورد مقاوم سازی پاسخ دهیم پس توصیه ی اکید این است که در ادامه با ما همراه باشید.همانطور که پیش از این نیز اشاره شد، مقاوم سازی و بهسازی یک سازه در مقایسه با ساختن سازه‌ای جدید می تواند به مراتب پیچیده تر و مشکل تر باشد. چرا که شرایط سازه ای از قبل ثابت شده است و ایجاد تغییر با توجه به دسترسی مشکل به نواحی که نیاز به تقویت سازه دارند ساده نیست و می تواند پیچیدگی های مختص به خود را داشته باشد وتنها افراد متخصص با دانش کافی قادر به اجرایی کردن آن می باشند.

روش‌های متداول به کار رفته به عنوان تکنیک های بهسازی ساختمان در برابر زلزله و بارهای ثقلی مرده و زنده، مانند انواع مختلف پوشش های مسلح نظیر ژاکت فولادی و ژاکت بتنی، شاتکریت، کابل‌های پس تنیدگی قرار گرفته در خارج از سازه و استفاده از صفحات و ورق های فولادی مقید شده به سازه، معمولاً نیاز به فضای زیادی دارند و اغلب در برابر شرایط محیطی نیز آسیب پذیر می‌باشند. بنابراین به اهمیت این نکته پی می بریم که تشخیص و اجرایی کردن روش مناسب از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.

پیشرفت مداوم در عرصه مهندسی سازه و مهندسی زلزله موجب شده است تا برای بهسازی و مقاوم سازی ساختمان و سازه در سالهای اخیر از روشهای نوین و مصالح جدیدی بهره گرفته شود و روش های جدیدی جایگزین متد های قدیمی تر شود که در بین این فناوری ها، FRP (مصالح کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه ای برخوردار است تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان، FRP  را باید مصالح هزاره سوم نامید که می توان به جرات گفت نقش یک ناجی را برای مهندسین سازه و ساختمان و نیز شرکت های مقاوم سازی و بهسازی ایفا می کند.

از مهم ترین و اصلی ترین وظایف یک شرکت فعال در زمینه ی بهسازی و مقاوم سازی ساختمان، انجام مطالعات مورد نیاز و به روز نگه داشتن اطلاعات در زمینه ی مصالح و متد های جدید می باشد، از دیگر وظایف این شرکت ها می توان به برآورد و تخمین آسیب پذیری سازه ها و ارائه راهکار برای مقاوم سازی و تقویت سازه ها جهت برآورده ساختن ضوابط موجود در آیین نامه های بارگذاری اشاره کرد.

یک سازه ممکن است در طول زمان نیاز به تغییر کاربری داشته باشد. لذا برای مقاوم سازی ساختمان هایی که تغییر کاربری پیش رو دارند و یا طبقات سازه ای آن قرار است افزایش پیدا کند، باید توجه داشت که بارهای زنده، ضریب اهمیت ساختمان و همچنین سطح عملکرد ساختمان تغییر پیدا می‌کند بنابراین مقاوم سازی نیازمند طراحی مجدد سازه و تعیین سطح عملکرد آن می باشد که این امر توسط شرکت مقاوم سازی قابل اجرا است.

از دیگر مسائلی که پیش روی مهندسین سازه می باشد، مقاوم سازی ساختمان هایی است که اعضای سازه ای آن شبیه تیرها، ستون ها و سقف ها دچار خوردگی و پوسیدگی شده اند و یا ساختمان هایی که در اثر ضعف سازه ای، ترکهایی در سازه های بتنی و یا ترکها و لهیدگی در المان‌ها و جوش سازه های فولادی مشاهده می‌گردد. این مشکلات را می‌ توان با روشهای مقاوم سازی ارائه شده توسط شرکت های مقاوم سازی و بهسازی فعال در این زمینه برطرف کرد.لازم به ذکر است در صورتی که خطاهای اجرایی در حین ساخت علت بروز ضعف سازه ای در ساختمان ها باشد، میتوان با روشهای مختلف مقاوم سازی، سازه را تقویت کرد و عملکرد آن را بهبود بخشید.

کیفیت و اجرای نامناسب بتن ریزی، عدم کارگذاری دقیق میلگرد در اجزای سازه ای در ساختمان‌های بتنی، مقاومت پایین بتن و استفاده از مصالح نامرغوب در سازه های بتن آرمه و عدم جوشکاری نامناسب و غیر قابل قبول در سازه های فولادی را می توان به عنوان نمونه هایی از این خطا ها یاد کرد.

ساختمان های طراحی قدیم و مقاوم سازی آن ها

علارغم تمام نکات یاد شده، بعضا مشاهده می شود که ساختمان هایی که براساس آیین نامه های قدیمی طراحی و ساخته شده اند دارای نقاط ضعفی هستند. این نقاط ضعف به خصوص در مقابل بارهای جانبی و زلزله بیشتر نمود پیدا می کنند و اصولا دارای رفتار لرزه ای و خصوصیات دینامیکی مناسبی نیستند که در این حالت رفع نقاط ضعف و تقویت ساختمان بسیار اقتصادی تر از بازسازی آن است. و در این مورد بار دیگر به اهمیت بهسازی، بازسازی و مقاوم سازی ساختمان پی خواهیم برد. و شرکت های فعال در این زمینه نقش موثر تر و پر رنگ تری را ایفا می کنند.

در اکثر موارد ساختمان های خسارت دیده از زلزله را می توان کاملا تعمیر و بهسازی کرده و مورد بهره برداری مجدد قرار داد. گاه به دلیل اینکه کاربرد یک ساختمان مطابق نیاز نیست لازم است تا توسعه یافته و تغییر کاربری دهد. در این حالت لازم است تا اعضا موجود جهت تحمل بارهای اضافه شده تقویت شوند. در چنین حالتی وضعیت ساختمان کاملا تغییر کرده و در نتیجه خصوصیات دینامیکی آن عوض خواهد شد و کنترل پاسخ لرزه ای سازه در وضعیت جدید الزامی است تا اگر نقاط ضعف تازه ای مشاهده شد چاره اندیشی شود.

استفاده از روش ژاکت فولادی برای مقاوم سازی ساختمان

استفاده از ژاکت فولادی از جمله روش های پر کاربرد و موثر مقاوم سازی تیرها در ساختمان می باشد. در این روش مقطع تیر با استفاده از ورق های فولادی بر حسب نیاز و کارایی 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، شکل پذیری سازه را بدون افزایش قابل توجه وزن سازه بهبود بخشد. روش مرسوم برای اجرای این تکنیک و ایجاد محصور شدگی، اتصال ورق های فلزی پیرامونی با بولت به تیر می باشد.

استفاده از روش ژاکت بتنی برای مقاوم سازی تیر های یک سازه

از روش های مرسوم افزایش ظرفیت باربری ثقلی تیرها (بتنی و یا فولادی) در ساختمان، می توان به اجرای ژاکت بتنی اشاره کرد. نکته ی مهم و درخور اهمیت این است که در این روش تیرهایی که دارای ضعف باربری بوده و یا دچار آسیب دیدگی می باشند با اضافه کردن آرماتورها 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. جهت آشنایی بیشتر با این روش پیشنهاد میکنیم مقاله مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت بتنی را که در سایت آپلود شده است مطالعه نمایید.

روش پیش تنیدگی یا پس کشیدگی در صنعت ساختمان سازی

با توجه به گسترش صنعت ساختمان سازی، هر روزه ابزار مواد جدید و با کیفیت تری در اختیار پیشگامان این صنعت قرار خواهد گرفت. FRP را میتوان جزو این دسته قرار داد. در واقع استفاده از الیاف FRP یکی دیگر از روش های مقاوم سازی و بهسازی ساختمان است که برای تقویت تیرها به کار می رود. در این روش با استفاده از القای کشش در کابل های پیش‌ تنیدگی، نیروهای داخلی باز توزیع گشته، ظرفیت باربری فعال عضو بلافاصله بالا رفته و در نتیجه ی این عملیات تیر مد نظر مقاومت بالاتری نسبت به قبل خواهد داشت.

اضافه نمودن ورق های فولادی به تیر، از راه های بهسازی سازه ها

از راه های افزایش ظرفیت باربری خمشی تیر، استفاده از اتصال ورق های فولادی به وجه کششی در تیرهای بتنی می باشد. در روش ذکر شده 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. در نتیجه ی این عملیات به مقاومت کلی ساختمان افزوده خواهد شد.

از دیگر راه های مقاوم سازی تیر، استفاده از کامپوزیت های FRPمی باشد.

تیر بتنی

از موثر ترین تکنیک های مقاوم سازی تیر بتنی، استفاده از مصالح FRP می باشد. با استفاده از این مصالح، مقاومت تیر بتنی در طی 3 الی4 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 که نتایج مطلوبی را به همراه دارد.

در میزان افزایش مقاومت خمشی سازه های بتنی با استفاده از سیستم های FRP عوامل متعددی دخیل می باشند. به عنوان نمونه هایی از این عوامل می توان به ابعاد مقطع تیر بتنی، مساحت و مشخصات مکانیکی میلگردهای موجود و میلگرد FRP مورد استفاده و همچنین مقاومت بتن موجود اشاره کرد. در ادبیات فنی این افزایش مقاومت از 10 تا 160 درصد گزارش شده است که رقم قابل ملاحظه ای می باشد.

مزایای استفاده از FRP در مقاوم سازی تیر های بتنی

• افزایش مقاومت خمشی تیر
• افزایش شکل پذیری تیر
• افزایش مقاومت برشی تیر
• افزایش مقاومت در برابر خوردگی
• افزایش دوام و عمر
• ضخامت کم ورقه های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
• کنترل عرض ترک
• ترمیم ناشی از خوردگی
• سهولت در اجرا
• هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر

همه ی آنچه باید در رابطه با تیر فولادی بدانید

 

در صنعت ساختمان سازی اصولا تیرها وظیفه تحمل بارهای وارده از کف سازه و انتقال آن ها به ستون ها را بر عهده دارند. این در حالی است که اگر تیر فولادی بنابر هر دلیلی 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. با این تکنیک می توان با تقویت بال تحتانی تیر فولادی دو سر مفصل آن را تقویت نمود. از سویی برای تیر های دو سر گیردار و یا تیرهایی که در قاب های 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 مقاوم‌سازی تیر فولادی با FRP

 

• به حداقل رسیدن مشکلات اجرایی به دلیل وزن بسیار کم الیاف FRP
• افزایش ظرفیت خمشی تیرهای فولادی
• به تاخیر انداختن کمانش موضعی بال تیر
• انعطاف پذیری بالای الیاف FRP
• هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر
• ضخامت کم لمینیت FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر

توصیه می شود برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه به مقاله ی مرتبط با تقویت خمشی تیرهای فولادی به کمک  FRP مراجعه نمایید.

تکنیک های مقاوم سازی سازه ها و تفاوت های موجود در این روش ها

به طور کلی زمانی که بحث مقاوم سازی و یا بهسازی و تقویت ساختمان ها در برابر زلزله در میان باشد، باید به نوع ساختمان نیز توجه کرد. ساختمان ها می توانند از اسکلت های فولادی، اسکلت های بتنی، دیوار باربر و … بهره برده باشند. در اینصورت روش های به خصوص و منحصر بفردی برای هر یک از انواع ساختمان های ذکر شده قابل بررسی است. به طور مثال افزودن بادبند در ساختمان های فلزی خیلی ساده بوده در حالی که در ساختمان های بتنی این کار می تواند مشکلات اجرایی عدیده ای را بدنبال داشته باشد. از طرفی افزودن دیوار برشی می تواند راهکار عملی بهتری برای ساختمان های بتنی باشد. در مورد ساختمان های بتنی راهکارهای مختلفی برای تقویت ساختمان تاکنون ارائه شده است.

تا کنون برای مقاوم سازی سازه ها، روش های متعددی ارائه شده اند. از جمله این روش ها می توان به موارد زیر اشاره کرد :

• استفاده از بادبندهای هم محور یا برون محور فولادی
• استفاده از پس کشیدگی
• استفاده از میان قاب با مصالح بنایی
• استفاده از دیوار برشی
• استفاده از ورق های پوششی یا غلاف FRP
• استفاده از میراگرهای اصطکاکی، هیسترزیس و ویسکوالاستیک
• استفاده از جدایش گرهای پایه
• استفاده از پوشش و غلاف فولادی
• استفاده از لایه های پوششی بتنی با ملات مسلح

تکنیک های تعمیر و تقویت ساختمان هایی با اسکلت بتنی و فلزی

برای کاهش ضعف ایمنی ساختمان های بتن آرمه در برابر نیروی زلزله، و به طبع آن جبران ضعف های ساختمان های موجود، در مقابل زلزله روش های متفاوتی تاکنون به کار گرفته شده است که در ادامه به بررسی این شیوه ها می پردازیم :

اضافه کردن دیوار برشی، راه کاری عملی برای مقابله با زلزله

با وجود این که این روش، تکنیکی کار آمد برای تقویت ساختمان ها به شمار می رود و اصولا اولین راه حلی است که درباره یک ساختمان بتنی به کار گرفته می شود اما ممکن است با مشکلات مختلفی دست به گریبان باشد که مانع استفاده از این روش گردد. برای مثال ممکن است معماری ساختمان به گونه ای باشد که استفاده از دیوار برشی غیر ممکن باشد و یا افزودن دیوار کاربری ساختمان را کم کرده و یا حتی در مواردی تغییر دهد. ممکن است ضعف ساختمان به قدری نباشد که نیاز به دیوار برشی حس شود و یا اصولا ممکن است به کار بردن دیوار برشی مخارج زیادی را به همراه داشته باشد.

از آغاز دهه ۱۹۷۰ تاکنون دیوارهای برشی فولادی به عنوان سیستم اصلی باربر جانبی در بسیاری از ساختمان ها به کار برده شده اند. در طی دهه ۱۹۷۰ دیوارهای برشی فولادی عموما به عنوان سیستم های باربر جانبی در ساختمان های نوساز در ژاپن و برای مقاوم سازی ساختمان های موجود در آمریکا مورد استفاده قرار گرفتند. در دهه های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ دیوارهای برشی فولادی که فاقد سخت کننده بودند در مقیاس کم در برخی ساختمان ها در آمریکا و کانادا به کار گرفته شدند، در برخی موارد نیز این گونه دیوارها با لایه هایی از بتن پوشانده می شدند که با یکدیگر نوعی سیستم مرکب تشکیل می دادند. در سال ۱۹۷۰ بنای اولین ساختمانی که در آن از سیستم دیوار برشی فولادی استفاده شده بود به پایان رسید.

ساختمان معروفی که معمولا از آن تحت عنوان ساختمان فولادی نیپون یاد می شود در توکیوی ژاپن واقع است. سیستم باربر جانبی در این ساختمان ترکیبی از قاب های خمشی و واحدهایی از دیوارهای ورق های فولادی است. از دیگر نمونه ساختمان هایی که در دهه 1970 به این روش ساخته شده اند و دارای دیوار برشی فولادی هستند، می توان به ساختمان مرتفع ۵۳ طبقه دیگری در شهر توکیو اشاره کرد. این ساختمان در ابتدا قرار بود که دارای دیوارهای برشی بتنی باشد ولیکن بعدها به دلیل بروز برخی مشکلات در آن از دیوارهای برشی فولادی استفاده گردید.

از دیوارهای برشی فولادی در مناطقی که شدت لرزه خیزی کم ولی باد نسبتا شدیدی دارند نیز استفاده شده است. به عنوان مثالی از این نوع سازه ها، ساختمان سی طبقه هتلی در دالاس تگزاس را می توان نام برد. از سوی دیگر در شهر لس آنجلس ایالت کالیفرنیا از دیوارهای برشی فولادی برای ساخت بیمارستانی ۶ طبقه استفاده شده است که نمونه ای از کاربرد این سیستم را در منطقه ای با شدت لرزه خیزی بسیار بالا و بنایی با اهمیت زیاد را نشان می دهد. در این بیمارستان تمامی بارهای قائم توسط قاب های فولادی و بارهای جانبی در دو طبقه اول به واسطه دیوارهای برشی بتنی و در طبقات بعدی به واسطه دیوار برشی فولادی تحمل می شوند. نمونه های این چنین سازه هایی کم نیستند.

از مهم ترین و اصلی ترین سازه هایی که دارای دیوار برشی بوده و در عین حال در منطقه ای با شدت لرزه خیزی بالا قرار گرفته است، ساختمانی ۳۵ طبقه واقع در کوبه ژاپن می باشد. این ساختمان در سال ۱۹۸۸ بنا گردید و در زلزله سال ۱۹۹۵ کوبه عملکرد بسیار خوبی از خود نشان داده است. سیستم باربر جانبی در این سازه ترکیبی از قاب های خمشی فولادی و دیوارهای برشی فولادی می باشد. لازم به ذکر است که در سه طبقه زیرزمینی این ساختمان دیوارهای برشی بتنی، در دو طبقه اول دیوار کامپوزیت بتن مسلح و فولاد و در سایر طبقات این ساختمان صرفا دیوارهای برشی فولادی کار گذاشته شده اند که انتخاب هوشمندانه ای بوده و عملکرد بسیار خوبی از خود نشان داده اند.

از وظایف اصلی یک سیستم دیوار برشی فولادی میتوان به مقابله در برابر برش افقی طبقات و لنگر واژگونی حاصل از نیروهای جانبی اشاره کرد. در حالت کلی یک سیستم دیوار برشی فولادی شامل یک دیوار ورق فولادی، دو ستون مرزی و تعدادی تیرهای افقی می باشد. این مجموعه با یکدیگر به مانند یک تیر ورق عمودی عمل می نماید. بدین ترتیب که ستون ها نقش بال ها و دیوار ورق فولادی نقش جان را ایفا می نمایند، در این میان تیرهای افقی طبقات نقش سخت کننده های عرضی را دارند. و کل مجموعه در هماهنگی با هم و ایجاد هارمونی بالا بار مقاوم سازی ساختمان را بر دوش می کشند.

راهکارهای مقاوم سازی ستون ها

مقاوم سازی ستون ها به کمک تکنیک ژاکت بتنی

همواره ترمیم و مقاوم سازی ستونهای بتنی و فلزی با استفاده از ژاکت بتنی به عنوان راه حلی موثر توصیه می‌گردد. در این تکنیک ستون هایی که دارای ضعف باربری بوده و یا نیاز به ترمیم اساسی دارند، با اضافه کردن لایه‌ای از بتن، میلگردهای طولی و همچنین خاموتهای بسته تقویت می گردد.

در مواردی که آسیب های وارده به ستون بتنی زیاد بوده و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد استفاده از روش ژاکت بتنی برای مقاوم سازی ستون ها پیشنهاد می گردد. همچنین از این روش 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 بالا بردن کارایی و مقاومت، 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 بتن ‌ریزی عمل خواهد کرد.

نقش روش ژاکت فولادی در مقاوم سازی ساختمان

نتیجه ی تقویت ستون ها به کمک تکنیک ژاکت فولادی، افزایش مقاومت فشاری، برشی و همچین تامین محصور شدگی جهت افزایش شکل پذیری آن می باشد. به کمک این تکنیک مقاوم سازی می‌ توان 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 بالا رفته و در نتیجه سازه ای مقاوم تر را تشکیل خواهد داد.

نقش کامپوزیت های FRPدر مقاوم سازی ستون ها

زمانی که ستون تحت بارهای لرزه ای قرار می گیرد، مسئله ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون اهمیت بالایی پیدا می کند. در این مرحله است 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.

در نتیجه ی افزایش میزان بار وارده بر ستون، بتن تمایل شدیدی دارد در جهت عمود بر جهت اعمال بار از هم باز شود. محصور کردن عرضی بتن با پوشش FRP ( یا در اصطلاح دور پیچ کردن) بوسیله ی افزودن لایه هایی از الیاف شیشه و کربن مقاومت نهایی ستون را تا میزان نهایی 2 برابر افزایش می دهد و البته تاثیر مهم تر این الیاف در افزایش 5 برابری در ظرفیت تغییر شکل بتن است و این همان نتیجه ای است که پیشگامان این صنعت در پی دستیابی به آن هستند.

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 ترتیب اجرا و نصب استاندارد و اطمینان از چسبندگی کامل بین بتن و FRP در این روش مقاوم سازی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار خواهد بود که درخور بذل توجه می باشد.

برخی از مزایا و خصوصیات مقاوم‌سازی ستون بتنی با FRP در ذیل آورده شده است :

• افزایش مقاومت خمشی ستون
• افزایش مقاومت فشاری ستون
• افزایش مقاومت در برابر خوردگی
• افزایش مقاومت برشی ستون
• ضخامت کم ورق های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
• افزایش دوام و عمر
• کنترل گسترش ترک و عرض ترک
• هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر
• سهولت در اجرا
• افزایش شکل پذیری

ستون فولادی و نقش موثر آن در مقاومت ساختمان

ستون ها در واقع جزو اصلی ترین بخش های یک سازه به حساب می آیند و به بیان دیگر 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 قرار می گیرند. 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 علاوه بر مورد ذکر شده، باعث افزایش شکل پذیری اعضا تحت ترکیب نیرو های محوری و خمشی میشود.

 

برخی مزایای مقاوم سازی ستون فولادی با FRPبه قرار زیر هستند

• قابلیت افزایش مقاومت محوری، برشی و خمشی ستون
• کمترین افزایش در ابعاد پایه در بین روش ها مشابه
• سرعت بالای مقاوم سازی بدون توقف بهره برداری از سازه
• افزایش شکل پذیری و قابلیت جابه جایی نسبی نهایی بیشتر

افزودن ورق های فولادی به منظور تقویت ساختمان

در ساختمان های فولادی با اضافه کردن ورق پوششی به بال ستون و یا اضافه نمودن ورق موازی با جان ستون، می توان ستون فولادی را مقاوم سازی نمود. در صورت عملی سازی حالت اول و با افزایش ضخامت بال از کمانش موضعی بال ستون جلوگیری شده و اضافه نمودن ورق موازی با جان ستون، نیز نقش موثری در تبدیل مقطع به شکل جعبه ای ایفا کرده و افزایش ممان اینرسی درامتداد موازی با جان را در پی خواهد داشت.

راهکارهای مقاوم سازی دال بتنی

افزایش ضخامت دال بتنی

در بسیاری موارد و بعلت مشکلات عدیده ای همچون افزایش بار وارده بر دال بتنی، خوردگی آرماتورهای فولادی، ضعف در طراحی دال و یا وجود ترک در دال بتنی می توان از تکنیک افزایش ضخامت برای تقویت دال بتنی بهره برد. در صورتی 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 این عمل 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، باید ضخامت دال بتنی را در وجه تحتانی آن افزایش دهیم.

مراحل مقاوم سازی دال بتنی به کمک تکنیک 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 به کمک روش های مناسب در جهت عمود بر دال و در راستای 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 در راستای مقاوم سازی هر چه بیشتر سازه

از روش های مرسوم و بسیار پر کار برد در زمینه ی کنترل خیز سازه و افزایش سختی، مقاومت و یکپارچگی کف ها و همچنین سقف های بتنی، استفاده از صفحات و ورق های فولادی است. این ورق ها باید به صورت صحیح به سقف متصل شده 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 به وسیله ی کامپوزیت های FRP

مقاوم سازی دال بتنی در مبحث مقاوم سازی ساختمان از اهمیت بالایی برخوردار است. در رابطه با مقاوم سازی دال بتنی به وسیله ی FRP  باید گفت این کار 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.

به منظور مقاوم سازی دال بتنی به کمک  FRP، مصالح مرکب FRP را می ‌توان بصورت نوارها و یا صفحاتی بر روی سطوح تحت کشش برای افزایش مقاومت خمشی اجرا کرد. 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 ذکر این نکته بسیار پر اهمیت است که 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.

با 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 انداخت و در نتیجه ی این عمل بهبود مقاومت برشی دو طرفه اتصال را به ارمغان آورد. در مقاوم سازی دال با FRP به دلیل ضخامت کم ورق های FRP (حدود 05/0 اینچ یا 3/1 میلی متر)، ورق ها به آسانی 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 از مزایاس این طرح است.

تقویت اعضا و اجزای بتنی با استفاده از روکش بتنی و یا فولادی، موجب بالا رفتن مقاومت فشاری، برشی و همچین تامین محصور شدگی جهت افزایش شکل پذیری یا پیوستگی بتن و آرماتور می ‌شود. با این روش مقاوم سازی می‌ توان 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 به طرز چشم گیری افزایش می ‌یابد.

مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دال بتنی به کمک الیاف FRP

• افزایش مقاومت خمشی دال های یک طرفه
• تقویت و افزایش مقاومت برشی
• افزایش سختی و کاهش خیز در بارهای سرویس
• افزایش مقاومت خمشی دال های دو طرفه
• افزایش شکل پذیری
• ترمیم و تقویت ناشی از خوردگی
• صرفه اقتصادی نسبت به روش های معمول
• سهولت در اجرا
• افزایش مقاومت در برابر خوردگی

استفاده از دیوار های برشی فولادی نیز از جمله روش های افزایش مقاومت ساختمان ها می باشد.

به عنوان برخی از فواید استفاده از دیوارهای برشی فولادی می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1. در صورتی که دیوارهای برشی فولادی به درستی طراحی شوند، سیستم هایی با شکل پذیری و ظرفیت استهلاک انرژی بالا حاصل می شود. در نتیجه این رویداد دیوارهای برشی فولادی را می توان سیستم های باربر جانبی بسیار کارآمد و اقتصادی طلقی کرد.
2. سیستم دیوار برشی فولادی در مقایسه با سیستم های باربر جانبی دیگر دارای سختی اولیه به نسبت بالاتری است، بر این اساس این سیستم تغییر مکان های جانبی نسبی را کاهش می دهد.
3. دیوارهای برشی فولادی در مقایسه با دیوارهای برشی بتنی بسیار سبک تر می باشند که این مساله به نوبه خود می تواند باعث کاهش بارهای وارده بر ستون ها و فونداسیون سازه و همچنین کاهش بارهای جانبی زلزله در نتیجه وزن کمتر سازه باشد. که به نوعی می توان آن را دستاوردی مهم و حیاتی به شمار آورد.
4. چنانچه در نصب دیوارهای برشی فولادی از جوش کارگاهی و پیچ های پای کار استفاده شود، فرآیند نصب سریع تر و هزینه های ساخت و ساز، بازدید و کنترل با کاهش چشمگیری رو برو خواهد بود.

از سوی دیگر استفاده از بتن پیش ساخته تقریبا تاریخی صد ساله را در کارنامه ی خود دارد و نخستین نمونه های آن به اواخر سده نوزدهم باز می گردد. در اواسط قرن بیستم با بکارگیری اعضای بتنی پیش ساخته در انواع سازه ها، استفاده از بتن پیش ساخته گسترش و رواج بیشتری یافت و پس از آن با گذشت ۲۰ الی ۳۰ سال پیشرفت ها در زمینه سیستم های قاب پیش ساخته به قدری بود که در بسیاری از کشورهای اروپایی سهم قابل توجهی در ساخت و ساز را به خود اختصاص دادند.

در حالت کلی تفاوت های موجود میان بتن پیش ساخته و درجا از دو دیدگاه سازه ای و غیر سازه ای قابل بررسی و مقایسه می باشد. از نقطه نظر تفاوت های غیر سازه ای می توان به مواردی چون سرعت و هزینه های اجرا و همچنین دقت کار اشاره نمود. اما از دیدگاه دیگر که به عبارت همان دیدگاه سازه ای می باشد، می توان گفت بزرگ ترین تفاوت میان بتن پیش ساخته و درجا در اتصالات آن ها و به ویژه اتصالات تیر به ستون به چشم می خورد.

برخلاف سازه های بتنی درجا که دارای اتصالات صلب و یک پارچه می باشند و در آن ها تعادل میان لنگرهای خمشی و پیچشی با مسلح نمودن اتصالات حاصل می گردد، در سازه های پیش ساخته اتصالات معمولا توانایی انتقال لنگرها را ندارند و عملکرد آن ها در برابر بارهای جانبی وارده غالبا به صورت مفصلی و یا نیمه صلب در نظر گرفته می شود. با توجه به نکات و مطالب ذکر شده لزوم استفاده از انواع سیستم های باربر جانبی در سازه های بتنی پیش ساخته کاملا هویدا می باشد، این سیستم های باربر جانبی می توانند شامل برخی سیستم های متداول مانند دیوارهای برشی بتنی پیش ساخته نیز باشند.

افزودن بادبند:

با وجود این که اضافه کردن بادبند چه از نوع بتنی و چه از نوع فولادی آن به ساختمان های بتنی ممکن بوده و راه حل مناسبی برای افزایش مقاومت ساختمان در برابر بارهای جانبی می باشد و می توان از انواع شکل های X و K آن استفاده کرد، اما باید توجه داشت مشکل اتصال این اعضا با سازه موجود همچنین مشکلاتی که ممکن است در معماری سازه به وجود آید از معایب این روش می باشد.

پر کردن دهانه قاب ها با مصالح بنایی مقاوم: این عمل باعث افزایش باربری افقی سازه به میزان قابل توجهی نمی شود و بنابراین برای ساختمان هایی که ضعف زیادی دارند مطلوب نیست. همچنین در ساختمان های بلند افزایش وزن طبقات با استفاده از این مصالح می تواند به جذب نیروی زیادتری در هنگام زلزله منجر گردد. از سویی تیرهایی که بار این مصالح را حمل می کنند ممکن است خود نیاز به تقویت پیدا کنند و در کل در ساختمان های بلند روش مناسبی نیست ولی برای ساختمان های با تعداد طبقات کم مناسب می باشد.

تقویت ساختمان های بتن مسلح با استفاده از پانل و بادبند فلزی

از جمله تکنیک های مقاوم سازی که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، تقویت سازه های بتن مسلح با بادبند فلزی می باشد. جالب است بدانید کارهای مطالعاتی؛ تحقیقاتی و آزمایشگاهی گسترده ای نیز در این زمینه انجام گرفته است. در ژاپن ساختمان های زیادی با این روش تقویت شده است. روش های مختلفی که تاکنون جهت اجرای بادبند فلزی در ساختمان های بتن مسلح پیشنهاد شده است به قرار زیر هستند:

 

• استفاده از یک قاب فلزی مخصوص، جهت نصب بادبند یا پانل فلزی؛ که این قاب به قاب بتنی مسلح فیکس می شود.
• مانند حالت اول ولی قاب فلزی مخصوص وجود نداشته باشد
• برای اتصال بادبند یا پانل فلزی به قاب بتن مسلح، از ملات یا بتن و میلگرد اتصال که در بدنه قاب نصب شده استفاده می شود. این روش را روش غیر مستقیم می نامند.
• بادبند مستقیما به وسیله ی جوش به قاب بتن مسلح اتصال می یابد که این روش را روش اتصال مستقیم می خوانند.

مزایا و معایب تقویت ساختمان به کمک بادبند و پانل های فلزی

معایب

این نوع تقویت نیاز به اتخاذ تدابیر مخصوصی دارد تا از حوادثی مانند آتش سوزی و زنگ زدگی جلوگیری کند. در تغییر شکل های بزرگ بادبندها کمانه می کنند. جهت نصب بادبند یا پانل فلزی باید در ابتدا، دیوارهای غیر سازه ای تخریب و میلگردهای اتصال در بدنه تیر و ستون قاب بتنی نصب گردد. پس از آن بادبند یا پانل فلزی که قبلا با قاب فلزی مخصوص به صورت پیش ساخته موجود می باشد در محل قرار گرفته و پس از بستن میلگردهای اسپیرال، درز بین قاب فلزی و قاب بتنی با ملات ماسه سیمان یا ملات اپوکسی پر می شود.

مزایا ی این طرح

این نوع تقویت دارای خواص شکل پذیری بوده و در اثر تقویت وزن ساختمان اضافه نمی شود. امکان نصب پنجره و هواکش و غیره در دهانه های بادبندی شده وجود دارد ( در تقویت توپر این امکان نیست). امکان عمل بهتر، کنترل بهتر و دقت کافی در ساخت را دارد.به کمک مقاوم کردن دیوار ها نیز می توان مقاومت سازه را تا حد قابل چشمگیری بالا برد

راهکارهایی برای مقاوم سازی دیوارها

شاتکریت بتنی دیوار

یکی از راهکار 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 چشمگیری دارد. در این روش باید در ابتدا یک شبکه میلگرد به طور صحیح و مهاربندی شده بر روی دیوار قرار گیرد و پس از آن با استفاده از دستگاه شاتکریت عملیات بتن پاشی صورت پذیرد.

این پوشش بتنی علاوه بر ایجاد انسجام کافی در دیوار، سبب افزایش و بالا رفتن مقاومت و شکل پذیری درون صفحه و برون صفحه نیز می شود. از دیگر از مزیت‌ های 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 گردد.

مقاوم سازی دیوار به کمک کامپوزیت های FRP

مصالح کامپوزیت پلیمری FRP معمولا از جنس الیاف شیشه و یا کربن هستند، که به عنوان راه ‌حلی ایده ‌آل برای تعمیر و مقاوم سازی و همچنین بهسازی دیوار بتنی، بنایی غیرمسلح، آجری و جان ‌پناه به حساب می آیند. از جمله المان های سازه ای که قابل مقاوم سازی ساختمان به کمک مصالح کامپوزیت پلیمری FRP هستند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

• دیوارهای برشی بتنی مسلح
• دیوارهای بنایی
• دیوارهای بتنی غیر مسلح

مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دیوار بتنی به کمک الیاف    FRP

• افزایش مقاومت خمشی و برشی دیوارها
• سبکی و افزایش حداقلی وزن دیوار
• افزایش مقاومت کل دیوار حتی درصورت پوشاندن سطح کوچکی از آن
• حداکثر افزایش ضخامت دیوار به میزان 5 میلی‌متر
• عمل‌کرد آب‌بندی
• کاهش بسیار زیاد نرخ خوردگی دیوار
• عدم نیاز به هم پوشانی زیاد و در نتیجه ارزان تر بودن این روش
• قابلیت اتصال مناسب به انواع دیوار اعم از بتنی، آجری و …

روش های کارآمد جهت مقاوم سازی اتصالات

اتصال تیر به ستون در قاب های خمشی بتنی مسلح  به علت قرارگیری اتصال تحت تنش های رفت و برگشتی زلزله جزء بحرانی ترین نقاط در عملکرد قاب بتن مسلح خمشی می‌باشد که نیازمند صرف وقت و انرژی لازم می باشد. بنابراین اصلاح عملکرد گره اتصال و مقاوم سازی آن باعث بهبود عملکرد کل سیستم و مقاوم سازی کل ساختمان خواهد شد. روشهای متنوعی برای تقویت اتصالات به شرح زیر موجود می‌باشد که با توجه به معیارهای مختلف یک یا ترکیبی از آنها برای بهبود عملکرد اتصال و تقویت آن در برابر زلزله انتخاب  می‌شود:

 

• تزریق رزین اپوکسی در ژاکت فولادی اتصالات بتنی
• استفاده از طوق های پیش تنیده X شکل
• مقاوم سازی و تقویت اتصالات با استفاده از FRP
• ایجاد قفس فولادی در اتصالات بتنی
• پیش تنیدگی اتصالات
• نصب جاکت ورق فولادی در اتصالات بتنی
• ایجاد ژاکت بتنی در اتصالات

با تقویت و مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP می‌توان ظرفیت خمشی و همچنین ظرفیت برشی اتصال ساختمان را بالا برد. به سبب دورگیری، بکارگیری این روش میزان شکل ‌پذیری اتصال را نیز بالا خواهد برد. به کمک FRP می‌توان بدون افزایش ابعاد اتصال، مقاومت آن را افزایش داد. استفاده از تقویت اتصال بتنی با FRP ، نسبت به روکش فولادی از ارجحیت بالا تری برخوردار است، زیرا تقویت اتصال با FRP بر خلاف فولاد دچارخوردگی نمی‌شود و می‌تواند در مقابل خوردگی اسیدها، بازها و مواد مهاجم مشابه در دامنه وسیعی از دما مقاومت کنند.

راهکارهای مقاوم سازی شالوده و پی

افزایش ابعاد شالوده

مراحل بالا بردن ابعاد شالوده در راستا ی افزایش ظرفیت باربری فونداسیون به قرار زیر است:

 

• خالی کردن اطراف فونداسیون
• کاشت میلگرد ریشه به فاصله 25-30سانتی متری در هر دو جهت با استفاده از چسب سازه ای و کاشت
• تمیز کردن و مضرس کردن سطح بتن
• مهار آرماتورهای جدید به میلگرد های ریشه با استفاده از سیم های فولادی. قطر و تعداد آرماتورها باید بر مبنای طراحی انتخاب گردد.
• اجرای بتن جدید قبل از خشک شدن مصالح پیوند دهنده. بتن جدید می بایست دارای افزودنی های کاهنده جمع شدگی باشد.
• استفاده از مصالح مناسب بر روی سطح شالوده به منظور اتصال مناسب بین بتن قدیم و جدید.

 

اضافه کردن شناژ به فونداسیون

در این تکنیک مقاوم سازی با استفاده روش اتصال فونداسیون ها به یکدیگر، کلیه فونداسیون در تحمل بارهای جانبی مشارکت می کند. به همین منظور شناژ بتنی در قالب دال اتصال بین پی های ستونی و پی زیر دیوار باربر قرارداده می شود.

تقویت از زیر پی

تکنیک تقویت از زیر پی به عبارتی همان مقاوم سازی فونداسیون یک ساختمان از طریق عمیق تر کردن آن و در نتیجه قرار گرفت فونداسیون بر روی بستر خاک مقاوم تر می باشد.بهسازی فونداسیون به روش تقویت از زیر پی معمولا در موارد زیر انجام می گیرد:

 

• در صورتی که در ساختمان نشست و یا ترک خوردگی مشاهده گردد، می توان نتیجه گرفت سیستم فونداسیون موجود توانایی لازم برای تحمل وزن ساختمان را ندارد.
• مشکلات به وجود آمده برای ساختمان موجود بعلت احداث یک ساختمان جدید با فونداسیون عمیق تر در مجاورت آن
• تغییر کاربری ساختمان موجود و در نتیجه افزایش بار وارد بر ساختمان در مقایسه با بار طراحی

ترمیم بتن آسیب دیده

بتن را می توان یکی از پر کاربردترین مصالح در ساخت ساختمان به شمار آورد. بتن و ساختمان های بتنی در طول فرآیند بهره‌ برداری و ساخت ممکن است متحمل آسیب و تخریب شده که در نتیجه برای حصول نتیجه ی بهتر ترمیم بتن را ایجاب می‌کند. انواع آسیب های رایج وارد بر بتن در ساختمان ها عبارتند از:

 

• ترک خوردگی در بتن
• خوردگی بتن
• کنده شدن و آسیب های فیزیکی وارد بر سطح بتن
• کرموشدن بتن

جهت ترمیم بتن ها می توانید از راه کار های زیر بهره ببرید.

ترمیم بتن به کمک ملات تعمیری

ترمیم کننده پایه پلیمری بتن با گرانروی بالا، ملاتی با مقاومتی برابر یا بیشتر از مقاومت بتن پایه و دارای خاصیت گیرش سریع و چسبندگی مناسب با سطح بتن است. از ملات تعمیراتی بتن می توان برای ترمیم و تعمیر بتن در قسمت هایی که دچار آسیب و ضعف شده است استفاده نمود.

ملات تعمیراتی بتن در دو نوع پایه سیمانی و پایه اپوکسی موجود می باشد که از آن ها برای تعمیر و ترمیم انواع سطوح و المان های بتنی و مقاوم سازی ساختمان ها استفاده میشود. با استفاده از انواع ملات تعمیراتی بتن قادر به ترمیم و تعمیر انواع آسیب های وارد شده به اعضای بتنی شامل آسیب های وارد شده ناشی از اجرا و بهره برداری نظیر کرموشدگی بتن و آسیب های وارد شده ناشی از شرایط محیطی مخرب هستیم.

تزریق رزین اپوکسی برای ترمیم بتن آسیب دیده

ترک های موجود در بتن با توجه به اهمیت سازه و علل وقوع آن ها دسته بندی و تعمیر و بازسازی نمود. تزریق رزین اپوکسی تحت فشار به منظور ترمیم ترک خوردگی در عضو بتنی ، از جمله روش های مقاوم سازی کاربردی می‌باشد.

مراحل ترمیم بتن ترک خورده به روش تزریق به شرح زیر است:

 

• الگو گذاری و مشخص کردن محل سوراخ ها
• نصب نیپل ها و پکرها
• سوراخ کاری محل های مشخص شده در مرحله قبل
• انجام عملیات تزریق با پمپ تزریق

بهسازی سیستم سازه ای ساختمان

الحاق دیوار برشی

در روش مقاوم سازی الحاق دیوار برشی به سازه بتنی یا فولادی می‌توان سختی سازه را تغییر داده و علاوه بر بالا بردن ظرفیت تحمل بارهای ثقلی، ظرفیت تحمل بارهای جانبی ناشی از زلزله را نیز افزایش داد.

افزودن بادبند

اضافه نمودن مهاربند فولادی برای مقاوم سازی ساختمان بتنی، افزایش سختی، کاهش نیاز به شکل پذیری و افزایش مقاومت برشی سیستم را به همراه خواهد داشت. عموماً استفاده از سیستم های مهاربندی واگرا (EBF) در مقاوم سازی و تقویت ساختمان های بتنی به دلیل پر هزینه بودن و مشکلات موجود در اجرا و تأمین جزییات تیر پیوند مرسوم نمی‌باشد اما انواع سیستم های مهاربندی همگرا می توانند در این نوع بهسازی و تقویت سازه های بتنی و فولادی مورد توجه قرار گیرند.

اضافه کردن قاب خمشی

تکنیک اضافه کردن قاب خمشی جهت رفع مقاومت و یا سختی موضعی و یا کلی ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش معمولا قاب های خمشی فولادی بلافاصله در مجاورت تیرها و یا ستون های موجود و یا نزدیکی باز شو طبقه اول قرار داده می شود. قاب های خمشی در مکان های غیر از موارد اشاره شده و یا طبقات بالاتر از طبقه اول قرار داده نمی شود.

جداساز لرزه ای در بهسازی ساختمان

سیستم های جداساز لرزه ای یکی از روش های متداول حفاظت از ساختمان ها در برابر بارهای لرزه ای وارد بر آن می باشد. جداسازهای لرزه ای شامل المان های سازه ای می باشد که ساختمان های بلند مرتبه را از فونداسیون آن که بر روی بستر لرزه خیز قرار گرفته است جدا کرده و در نتیجه عملکرد یکپارچه و ایمن ساختمان رادر برابر زمین لرزه فراهم می سازد.

میراگر در بهسازی ساختمان

ساختمان های بلندمرتبه نیازمند راهکارهای مقاوم سازی بهینه تری می باشند. میراگرها عبارتند از جاذب های انرژی وارد شده به ساختمان شما. دمپر ها که در محل های از پیش تعیین شده در ساختمان قرار داده می شود نیروهای زمین لرزه را به خود جذب کرده و از آسیب وارده به ساختمان و در برخی موارد فروپاشی آن جلوگیری می کند.