19 روش مقاوم سازی ساختمان بتنی و فولادی

مقاوم سازی ساختمان همان طور که از نام آن مشخص است، و در علم مهندسی نیز تعریف می شود، عملیاتی است که برای بالا بردن مقاومت ساختمان ها در برابر حوادثی نظیر زلزله به کار می رود. به دلایل مختلفی ساختمان ها به مقاوم سازی نیاز دارند. مقاوم سازی ساختمان بر خلاف آن چه در تصور مردم عادی وجود دارد، تنها برای ساختمان های قدیمی کاربرد ندارد. هر ساختمانی می تواند در صورت نیاز مقاوم سازی شود. مقاوم سازی در واقع افزایش مقاومت ساختمان در برابر نیروهایی است که به آن وارد می شود. مهمترین نیرو و شاید بتوان گفت پر چالش ترین نیرو زلزله است که ممکن است ساختمان در مقابل آن استحکام کافی را نداشته باشد و با لرزش هایی فرو بریزد. مقاوم سازی اصولی ترین شیوه برای حفظ جان انسان هایی است که در زمان زلزله در یک ساختمان به سر می برند. ممکن است به هر دلیلی ساختمان به مقاوم سازی نیاز داشته باشد که در این صورت در اولین فرصت باید برای انجام آن اقدام شود.

مقاوم سازی ساختمان و دلایل آن

مقاوم سازی ساختمان به علت های مختلفی انجام می شود که می توان آن را به خطاهای انسانی و خطاهای غیر انسانی تقسیم بندی کرد.

مقاوم سازی ساختمان به دلیل خطاهای انسانی

به دلیل وجود اشتباه در طراحی: به دلایل گوناگونی ممکن است در طراحی اشتباه رخ دهد. به عنوان مثال:

• فراموش کردن بندی از آئین نامه و فرضیات اشتباه درباره شرایط و موقعیت ساختمان
• به دلیل به روز نبودن آئین نامه: اگر در آئین نامه اشتباه و یا نقصی وجود داشته باشد، به مهندس مربوط نمی شود، اما ممکن است یک ساختمان که قبل از نشر آئین نامه جدید ایمن به حساب می آمده است، با توجه به این آئین نامه دیگر امنیت کافی نداشته باشد.
• به دلیل وجود مشکلات اجرایی: می توان مهمترین عناصر ساخت یک ساختمان را مجریان آن دانست. داشتن دقت نظر کافی در تمام مراحل اجرایی ساختمان کار بسیار دشواری است. ممکن است در زمان آرماتور بندی، قالب بندی، بتن ریزی، عمل آوری، اندازه گذاری و شاقول کردن ساختمان خطاهایی رخ بدهد که به دلیل جایز الخطا بودن انسان ها امری طبیعی است.

مقاوم سازی ساختمان به دلیل خطاهای غیر انسانی

1-به دلیل مغایرت ویژگی های مصالح به کار رفته با مقادیر در نظر گرفته: یکی از اتفاقات رایج عوض شدن مقادیر ویژگی های مصالح استفاده شده در ساختمان نسبت به مقادیری است که برای آن در نظر گرفته شده است که هم در سازه های بتنی و هم سازه های فولادی اتفاق می افتد. عملیاتی مانند حمل، اختلاط، بتن ریزی و در آخر نگهداری مصالحی را تولید می کند که ویژگی های مکانیکی پراکنده دارند. آئین نامه های بتن همیشه در تلاش بوده اند که با مشخص کردن مقادیر آماری در ساخت به اطمینان بیشتری برسند. اما مقاومت فشاری بتن در مواردی از مقدار مشخص شده برای ساختمان کمتر است و مقاوم سازی می تواند راه چاره این مشکل باشد.

 2- به دلیل خرابی و خوردگی مصالح: فولاد از مصالحی است که تقریباً در تمام ساختمان ها نقش پر رنگی دارد. مصالح فولادی به دو صورت مقاطع فولادی یا مدفون در بتن یا دیگر مصالح بنایی کاربرد دارد

. 3- به دلیل اضافه شدن بار روی ساختمان: اضافه شدن بار ساختمان گریز ناپذیر است. این امر به شکل های مختلف اتفاق می افتد و راه حل آن مقاوم سازی خواهد بود

. 4- به دلیل تغییر کاربری ساختمان: سبک زندگی امروز در شهرهای بزرگ موجب می شود که گاهی از یک واحد مسکونی به جای انبار شرکت استفاده شود و همین امر مقاوم سازی ساختمان را به دنبال خواهد داشت.

5- به دلیل نصب تجهیزات: در صورتی که نیاز باشد روی بام یا هر جای دیگر یک ساختمان ماشین آلات و یا تجهیزات مکانیکی یا مخابراتی نصب شود، انجام مقاوم سازی ساختمان برای تحمل این وسایل حتمی به نظر می رسد.

6- به دلیل تغییر در عناصر سازه ای: گاهی نیز تغییر در سیستم سازه ای مانند حذف یک ستون می تواند مقاوم سازی را برای یک ساختمان اجباری کند.

مقاوم سازی ساختمان به دلیل حوادث طبیعی و غیر مترقبه

زلزله جزء حوادث طبیعی و غیر مترقبه است که شهری مانند تهران در معرض خطر آن قرار دارد و نیاز به مقاوم سازی ساختمان ها ضروری به نظر می رسد. کشور ما روی کمربند زلزله قرار گرفته است، به طوری که زیر همه استان ها یک گسل خطرناک و فعال وجود دارد. همین مسئله پر اهمیت مهندسان را بر آن داشته است که حتماً مقاوم سازی ساختمان ها را در برابر زلزله مد نظر داشته باشند. همان طور که اشاره کردیم ساختمان ها در برابر زلزله عملکردهای متفاوتی از خود نشان می دهند. عملکرد یک ساختمان مسکونی در مقابل زلزله زمانی صحیح است که با وارد شدن نیروها هر چند خسارت هایی به آن وارد می شود، اما هرگز فرو نمی ریزد.

علاوه بر زلزله می توان به حوادث دیگری مانند موارد زیر اشاره کرد:

برخورد کامیون با پایه یک پل • تصادف یک ماشین با یک ساختمان • انفجار • آتش سوزی در کل، می توان گفت که مقاوم سازی ساختمان برای ایجاد امنیت و ایمنی بیشتر در یک ساختمان کارایی دارد. این عملیات می تواند برای مدتی شما را از دغدغه و نگرانی هایی که درباره حوادث غیر مترقبه به خصوص زلزله وجود دارد برهاند.

هدف از مقاوم سازی توسط طرح های دولتی طرح هایی که دولت برای مقاوم سازی ارائه می دهد در کاهش خسارات زلزله تأثیر ندارد. اما این طرح ها دو هدف را دنبال می کنند :

بالا بردن قدرت مقابله با بحران های بعد از زلزله • پایین آوردن خسارت های مالی بر عهده دولت پروژه هایی که برای مقابله با زلزله در قسمت های مهم توسط دولت در حال انجام است، تا حد زیادی موجب کاهش تلفات جانی و همچنین خطرات زلزله خواهد شد.

مراحل مقاوم سازی به این ترتیب است :

•  در اولین قدم بازرسی از ساختمان و ارزیابی اولیه و کیفی صورت می گیرد
• . در مرحله بعد باید بازرسی کامل و مطالعات لازم روی ساختمان انجام شود. در این مرحله است که آزمایش ها و کنده کاری‌ها روی ساختمان صورت می گیرد تا نیاز به مقاوم سازی یا عدم نیاز آن مشخص شود با مشخص شدن هدف از مقاوم سازی طرح مورد نظر ارائه می شود
• مرحله آخر که مهمترین مرحله است اجرای مقاوم سازی است. ممکن است در حین انجام کار نیاز باشد که برخی از بخش های ساختمان به طور موقت تخلیه شوند.

مقاوم سازی ساختمان و انتخاب شیوه هایی که صرفه اقتصادی دارند!

در بسیاری از موارد، مقاوم سازی ساختمان و شیوه های تقویت ستون های فولادی اصلاً مقرون به صرفه نیستند. در این مواقع شاید تغییر کاربری راه بهتری باشد که به این ترتیب کنترل بار زنده سازه اتفاق می افتد. در مواردی نیز مقاوم سازی ساختمان نتیجه ای در بر ندارد و بهتر است کل ساختمان خراب و نوسازی شود. در این موارد هزینه کردن برای مقاوم سازی بیهوده است و موجب به هدر رفتن سرمایه خواهد شد. استفاده از شیوه های مقاوم سازی ساختمان و شیوه های تقویت ستون های فولادی با بررسی مشاوران این حوزه تشخیص داده می شود. مشاوران متخصص با در نظر داشتن مزایا و همچنین هزینه و زمان باید بهترین پیشنهاد مقاوم سازی را ارائه دهند. می توانید برای اطمینان از انتخاب درست شیوه مقاوم سازی از چند متخصص برای این کار مشاوره بگیرید و در نهایت نیز بهترین شیوه را برای ساختمان خود انتخاب کنید. اجرای مقاوم سازی مهم ترین بخش آن است و هرگز نباید مصالح ارزان بی کیفیت را به مصالح با کیفیتی که قیمت بالاتری دارند ترجیح دهید.

هدف از مقاوم سازی سازه های بتنی

هدف از مقاوم سازی سازه های بتنی تحکیم یک ساختمان میباشد. در پی فرسوده و خراب شدن سازه های زیربنایی و لزوم تقویت سازه ها برای تأمین شرایط سخت گیرانه طراحی در دو دهه گذشته، تأکید زیادی روی تقویت، تعمیر و مقاوم سازی سازه های بتنی شده است. هدف از مقاوم سازی سازه های بتنی برای تقویت در جهت تحمل بارهای وارده، بهبود نارسایی ها در اثر فرسایش و افزودن شکل پذیری سازه با کاربرد مصالح مناسب و شیوه های مختلف اجرایی انجام می شود.

  مقاوم سازی با استفاده از روش های سنتی

روش های سنتی مقاوم سازی و بهسازی سازه های فولادی و بتن آرمه می‌تواند شامل تقویت خارجی عضو سازه ای با فولاد معمولی یا پیش‌تنیده، افزایش سطح مقطع عضو بتنی به روش بتن پاشی و شاتکریت و اتصال قطعات پیش ساخته و چسباندن ورق های فولادی باشد.

1- مقاوم سازی افزایش ابعاد تیر، ستون و فونداسیون (ژاکت بتنی یا فلزی)

مقاوم سازی اجزای بتنی ساختمان با ژاکت فولادی و ژاکت بتنی با افزایش مقاومت فشار، مقاومت برشی و تأمین محصور شدگی به منظور افزودن شکل پذیری یا پیوستگی بتن یا بولت صورت می گیرد. با ژاکت فولادی و ژاکت بتنی می توان مقاومت برشی، فشاری و محصور شدگی ستون ها، دیوارها، دال ها و تیرها را بالا برد و ظرفیت باربری آنها در برابر بارهای جانبی را افزایش داد.

 مزایای مقاوم سازی با ژاکت فولادی

• اصلاح مشکلات سازه ای در قالب های بتن
• نیاز نداشتن به قالب بندی
• سرعت نصب بالا نسبت به ژاکت بتنی
• مناسب برای محصور کردن بتن ستون ها
• نبود مشکلات معماری
• مزایای مقاوم سازی با ژاکت بتنی
• اصلاح همزمان تمام مشکلات سختی و مقاومتی در قاب های بتنی
• اصلاح اتصالات در قاب ها
• اصلاح باربری ثقلی ستون ها
• سهولت پیوستگی میان اعضای ساختمان
• نیاز نداشتن به پوشش ضد حریق
• مداخله کم در معماری

  2- مقاوم سازی به روش پس کشیدگی یا پیش تنیدگی

از شیوه پس کشیدگی در جهت پیش تنیده کردن بتن مسلح و مقاوم سازی سازه های بتنی استفاده می کنند. کشیدن ظرفیت باربری فعال عضو را می افزاید. • به کار بردن تسمه های پس کشیده با هدف افزایش ظرفیت برشی تیرها : در این شیوه با بهره وری از تسمه های فولادی که در محل اتصال تیر به ستون در فاصله های منظم نصب شده و با سفت کردن بست فولادی پس کشیده شده اند، ظرفیت برشی افزوده خواهد شد.

3- مقاوم سازی دیوار برشی

هدف اصلی  از طراحی لرزه ای افزایش شکل پذیری و استهلاک انرژی زلزله با ورود سازه به ناحیه غیرخطی می باشد. تعداد بسیاری از سازه های بتنی به دلیل تغییر شکلهای ماندگار فراتر از حد مجاز و هزینه های زیاد بازسازی پس از زلزله تخریب و مجددا" احداث می شوند. جهت جلوگیری از تخریب این گونه سازه ها نیاز به مصالحی با خاصیت ابر کشسانی و توانایی بازیابی تغییر شکل اولیه پس از باربرداری می باشد.

استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی در دیوار برشی بتنی برای برطرف نمودن این مشکل توسط محققین پیشنهاد شده است. دیوار برشی یا دیافراگمِ قائم، به دیواری گفته می‌شود که برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی طراحی شده است و نقش مهمی در انتقال بارهای جانبی ناشی از زلزله یا نیروی باد دارد و باعث مقاوم سازی ساختمان می شود. دلیل نام گذاری این دیوارها به دیوار برشی از آن جهت است که قسمت عمده برش ناشی از نیروهای جانبی را جذب و منتقل می کنند.

انواع دیوار برشی :

فولادی

این دیوارها برای مقاوم سازی ساختمان های فولادی به کار می روند و با اتصالات خود سبب مقاوم سازی  تیر و ستون های اطراف می شوند.

مرکب

این دیوارها شامل  ورق های تقویت شده ی فولادی مدفون در بتن مسلح و خرپاهای ورق فولادی مدفون در داخل دیوار بتن مسلح می باشند.

مصالح بنایی

این دیوارها شامل دیوارهای برشی مسلح نظیر دیوارهای با آجر توخالی و پر شده با دوغاب می باشند.

بتن مسلح

این دیوارها خود نیز دو نوع هستند

در جا

پیش ساخته

انواع دیوار برشی از لحاظ شکل مقطع :

مستطیل شکل با آرماتور گذاری یکنواخت در سراسر مقطع

مستطیل شکل با آرماتور گذاری متمرکز در دو انتهای دیوار

دمبلی شکل یا I شکل

. مزایای دیوار برشی فولادی :

خسارت به عناصر غیر سازه ای را کاهش می دهد.

صرفه جویی در مصرف فولاد

شکل پذیری بالایی دارد.

افزایش فضای مفید طبقات

امکان جانمائی دیوار برشی در فضاهای محدود

دیوارهای برشی میتوانند بعد از ایجاد ترکهای زیاد، بارهای ثقلی که برای آنها طراحی شده‌ است را تحمل کند

4-مقاوم سازی به روش بادبند

افزودن بادبند فولادی موجب مقاوم سازی سازه های بتنی، بالا بردن سختی، کم شدن نیاز به شکل پذیری و بالا بردن مقاومت برشی سیستم خواهد شد. به طور معمول، به کار بردن سیستم های مهار بندی واگرا در سازه های بتنی به علت هزینه بالا و دشواری هایی که در زمان اجرا و تأمین تجهیزات تیر پیوند دارد، مرسوم نیست. در عوض انواع سیستم های مهار بندی همگرا در این نوع بهسازی قابل استفاده هستند.

انواع بادبند :

žبادبند ضربدری در مهاربند یا باند بند ضربدری دو عضو مهاربند به صورت قطری زوایای متقابل یک دهانه را به هم متصل می کنند.

بادبند ٧ و ٨

دراین نوع بادبندها، دو عضو بر روی یک گره و یا زیر تیر با یکدیگر متقارب باشند. مقاله هم درباره وال پست چیست ؟ بخوانید. در این نوع بادبند یک جفت بادبند در یک طرف ستون قرارžمی گیرند و یکدیگر را در نقطه ای بر روی ستون قطع می کنند.

بادبند قطری

در مهاربند یا بادبند قطری یک قطر داخل چشمه وجود دارد. در انتها باید ذکر شود در انتخاب محلهای مناسب برای بادبندها دقت ویژه ای داشته باشید و تا جایی که امکان دارد محل قرارگیری بادبندها در محیط پیرامون سازه باشد تا بازوی  مقاوم بزرگتری در برابر پیچش به وجود بیاورد و یکی از معایب قرارگیری  بادبند در باکس راه پله میتواند همین موضوع باشد.

5-مقاوم سازی به روش شاتکریت بتنی دیوار

به کار بردن شاتکریت بتنی یکی از شیوه های مقاوم سازی دیوار و در نهایت مقاوم سازی سازه های بتنی است. در این شیوه، یک شبکه میلگرد به شکل درست و مهاربندی شده روی دیوار گذاشته می شود. بعد عملیات بتن پاشی با دستگاه شاتکریت انجام می شود. اضافه شدن این پوشش بتنی موجب انسجام مناسب دیوار و همچنین افزایش مقاومت و شکل پذیری درون صفحه و برون صفحه خواهد شد. از مزایای این شیوه می توان به این نکته اشاره کرد که شبکه میلگرد به وجود آمده روی سطح دیوار با بتن پاشیده شده مثل یک لایه بتن مسلح عمل می کند و رفتارهای لرزه ای دیوار را بهبود می بخشد

6-مقاوم سازی سقف بتنی با استفاده از ورق های فولادی

برای کنترل خیز سازه و بالا بردن سختی، مقاومت و یکپارچگی سقف بتنی و در نتیجه مقاوم سازی سازه های بتنی از صفحه های فولادی استفاده می شود. این صفحه ها باید به شکل درست به سقف وصل و سپس مهار شوند و فضای میان سقف و صفحه با گروت پر خواهد شد. به این ترتیب، در حین چسبندگی کافی، عملکرد لرزه ای و انتقال بار مناسب اتفاق خواهد افتاد.

7-مقاوم سازی ستون ها و تیرهای بتنی با صفحه های فولادی

محصور کردن اعضای بتنی مانند تیرها و ستون ها با پروفیل ها و صفحه های فولادی از شیوه های مؤثر مقاوم سازی سازه های بتنی برای افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله است. این شیوه در مقایسه با شیوه افزایش ابعاد این برتری را دارد که با آن ابعاد مقطع خیلی زیاد نمی شود. اما در جهت بالا بردن سختی مقطع برای کنترل برش باید تمهیداتی اندیشیده شود. هدف از مقاوم سازی سازه های بتنی که مقاومت کمی دارند مناسب است.

8-افزایش ظرفیت برشی ستون با استفاده از دستک برشی

در اتصال مستقیم دالها به ستون، تنش برشی ناشی از برش سوراخ کننده یک تنش مهم است. اگر برای مقابله با برش سوراخ کننده ظرفیت برشی بالاتری مورد نیاز باشد اغلب از روش‌های زیر استفاده می‌شود:

افزایش بعد و مقطع ستون

اتصال دستک های برشی فولادی به ستون با استفاده از دتایل و رزین مخصوص

در این روش مقاوم سازی با استفاده از تسمه های فولادی که در محل اتصال تیر به ستون (برش حداکثر) در فواصل منظم نصب و یا سفت کردن بست فولادی پس کشیده شده‌اند، ظرفیت برشی افزیش می یابد.

9-مقاوم سازی اتصالات

در زمان زلزله اتصال تیر به ستون در سازه های قاب خمشی بتن مسلح با تنش های زیادی مواجه می شود. در اثر این تنش ها، گره اتصال دچار صدمه و در مواردی از هم گسیخته می شود. گسیخته شدن گره اتصال ممکن است موجب خراب شدن و فرو ریختن کل ساختمان شود. با در نظر داشتن این موضوع، بیشتر آئین نامه های لرزه ای در سال های اخیر توجه ویژه ای به گره اتصال تیر به ستون داشته و دلیل آن نیز پیچیده بودن رفتار عملکرد اتصال تیر به ستون و عوامل مؤثر روی آن است.

طراحی در آئین نامه های طراحی لرزه ای بر این اساس است که آخرین بخشی که در ساختمان صدمه می بیند، اتصال تیر به ستون باشد. به همین دلیل، مقاوم سازی اتصالات از بخش های مهم مقاوم سازی به شمار می رود. بدون شک اصلاح عملکرد گره اتصال موجب بهبود عملکرد تمام سیستم می شود. موفق شدن در مقاوم سازی لرزه ای به بهره بردن از فنون و مهارت های مدرن مقاوم سازی مربوط است. در میان آنها، FRP جایگاه به خصوصی دارد.

متخصصان مطالعات بسیاری روی مقاوم سازی اتصالات تیر به ستون در قاب های بتن مسلح با بهره بردن از FRP انجام داده اند. بیشتر این مطالعات در حالت میکرو و روی مقاومت برشی و شکل پذیری اتصال انجام شده و راهکارهایی برای بهبود آنها ارائه شده است. اما بر روی پارامترهای لرزه ای مانند ضریب رفتار قاب بتن مسلح مقاوم سازی شده، مقدار جذب انرژی و ظرفیت باربری و تغییر مکان قاب مقاوم سازی شده با FRP در محل اتصال در حالت ماکرو تحقیقات کمتری صورت گرفته است.

مقاوم سازی اتصالات بتنی با الیاف FRP

در سازه های بتنی با اتصالات صلب این اتصالات هستند که وظیفه انتقال نیروها و لنگرها را به عهده دارند. ایجاد تغییر شکل در محل اتصال موجب می شود این عملکرد کامل صورت نگیرد. بعد از وقوع زلزله خرابی های سازه ای در ناحیه اتصالات بیشتر است و گسیختگی دیگر عناصر سازه ای کمتر اتفاق می افتد. با مقاوم سازی اتصالات بتنی با الیاف FRP این امکان وجود دارد که ظرفیت خمشی و برشی اتصال بالا برده شود. به دلیل دورگیری استفاده از این شیوه مقدار شکل پذیری اتصال را نیز بالا می برد.

با به کار بردن FRP می توان بدون افزایش ابعاد اتصال، مقاومت آن را بالا برد. استفاده از تقویت اتصال بتنی با FRP نسبت به روکش فولادی برتری دارد. به دلیل این که اتصال با FRP بر عکس فولاد دچار خوردگی نخواهد شد و همچنین در برابر خوردگی اسیدها، بازها و مواد مهاجم مشابه در دامنه وسیعی از دما مقاومت می کند. به همین دلیل به سیستم های حفاظت از خوردگی نیاز نیست و آماده کردن سطوح اجزا پیش از اتصال بتنی با FRP و نگهداری از آنها پس از نصب راحت تر از ورق های فولادی خواهد بود. در زمان استفاده از FRP بر عکس شیوه تقویت با روکش بتنی به افزودن ابعاد اتصال و عملیات ساختمانی در حجم زیاد نیاز نخواهد بود.

مقاوم سازی اتصالات بتنی

در صورتی که در مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از FRP بخش انتهایی اجزای متصل به محل تقاطع تیر و ستون پوشانده می شود، تقویت برشی در محدوده مفصل پلاستیک تیر و ستون صورت می گیرد. اما هسته اتصال از نظر برشی تقویت نمی شود. اگر FRP به شکل خمشی در بخش لنگر منفی باشد، عملاً مهار کردن نیروی کششی در محدوده اتصال به وجود نمی آید. بنابراین در این نوع تقویت خمشی تیر در بخش اتصال با استفاده از مصالح FRP امکان پذیر نیست و افزایش ظرفیت گیرداری در محل اتصال رخ نمی دهد.

به عنوان یکی از شیوه های دسترسی به هسته اتصال، از مهارهای الیافی در درون سوراخ های کوچک به وجود آمده داخل اتصال استفاده می شود. با توجه به این که لنگر در محل اتصال منفی است و بزرگ ترین میزان لنگر در ناحیه اتصال اتفاق می افتد، بنابراین نمی توان نوارهای FRP را که برای تقویت روی تیر و ستون چسبانده می شوند، در محل اتصال یا پیش از آن قطع کرد، بلکه باید آنها را به شکل مناسبی در انتهای اتصال مهاربندی کرد. با توجه به وضعیت مقاوم سازی و شکل تیرها و ستون ها طرح های مختلفی برای مهاربندی انتهای FRP در اتصالات موجود است.

به علت وجود میلگرد داخلی در مقطع اتصال این مهاربندی فقط زمانی استفاده می شود که عرض نوار FRP ناچیز باشد تا بتواند در سوراخ های به وجود آمده میان دو میلگرد داخل دیوار قرار گیرد. بیشتر شیوه های مرسوم روی مسائلی متمرکز هستند که به همین شکل انتهای FRP مهاربندی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، این نوع مهاربندی عملکرد خوبی دارد و سوراخ های به وجود آمده باید بعد از قرار گرفتن FRP دوباره با ملات اپوکسی پر شود. برای پر کردن این سوراخ ها ملات سیمان مطلوب نخواهد بود، به دلیل این که سیمان موجب تأثیر منفی روی مقاومت مهاربندی FRP  می شود.

10-مقاوم سازی برای انتقال برش بین اعضا

زمانی که یک بار متحرک از روی درز رد می شود، انتقال مناسب برش میان دال ها و دیگر اجزای سازه ای اهمیت زیادی دارد. توانایی درز در انتقال برش از یک سمت به سمت دیگر برای عملکرد دال نیز از اهمیت برخوردار است.

انتقال نامناسب بار موارد زیر را به همراه خواهد داشت:

تغییر شکل های زیاد که باعث بروز پدیده پمپاژ خاک زیر دال خواهد شد.

از بین رفتن تکیه گاه زیر دال که منجر به شکست آن خواهد شد.

شرکت مقاوم سازی آرین تیس با استفاده از روش‌های زیر اقدام به مقاوم سازی و  پایدار سازی برای انتقال برش می‌کند:

میله برشی

انتقال برش با ایجاد سوراخ

شیار اره شده با میله انتقال برش

طره های انتقال برش یک در میان

ورق لولایی

درزگیری و گروت ریزی زیر دال

11-مقاوم سازی ساختمان  با استفاده از FRP

با ایجاد تکنولوژی کامپوزیت های پلیمری FRP در روند پروژهای مقاوم سازی سازه های بتنی و فلزی بهبود حاصل شد و نقاط ضعف سیستم مقاوم سازی با ورق های فولادی و بتن را رفع نمود درسال های اخیر با ایجاد تکنیک های جدیدی در تولید کامپوزیت FRP از قبیل کامپوزیت های مختلط (هیبرید) و کامپوزیت های پیش تنیده کاربری آنها توسعه یافته است. مقید کردن اعضای بتنی به وسیله مواد  FRP باعث افزایش مقاومت خمشی این اعضا می گردد. و همچنین نرمی و سرویس پذیری این اعضا را نیز می توان به این روش افزایش داد. مقاوم سازی ساختمان با frp یکی از شیوه های پر کاربرد مقاوم سازی است که مراحل نصب و اجرای آن نیاز به قوانینی دارد که در ادامه اصول مقاوم سازی ساختمان با frp پیش از نصب آن آورده شده است. در واقع FRP مخفف Fiber Reinforced Polymer است. FRP بیشترین استفاده را برای ترمیم و مقاوم سازی سازه های بتنی دارد. وقتی FRP را روی سطح های بتنی مانند دال ها، تیرها، ستون ها و فونداسیون و دیوارهای بتنی قرار می دهند، به این ترتیب مقاومت بتن را بیشتر می کنند. از FRP در ساختمان ها با کاربری های مختلف به عنوان تکیه گاه ماشین آلات سنگین و در سازه های آبی مثل سدها و کانال ها استفاده می کنند. همچنین، FRP برای مقاوم سازی زیر ساخت های مهندسی مانند پل های جاده ای و ریلی و مخازن نگهدای آب و مواد شیمیایی، سیلوها و برج های خنک کننده به کار می رود.

در زیر به بررسی قسمت های مختلف ساختمان که با استفاده از روش نوین FRP می توان آن ها را مقاوم سازی کرد میپردازیم:

12-مقاوم سازی به روش تیر بتنی

استفاده از FRP ها به علت وزن سبک و کاربرد آسان و همچنین مقاومت و سختی مناسب، بسیار مورد توجه و استفاده مهندسان قرار گرفته و پروژه‌های متعددی در دنیا و کشورمان انجام گرفته است. کاربرد FRP در تیرهای بتنی در جریان انتقال نیروهای ثقلی و جانبی دیافراگم به ستون نقش دارند، از این‌ رو جزئی از سیستم سازه می‌باشند. از روش‌های تقویت المان‌های سازه‌ای می‌توان به ژاکت فولادی و بتنی، استفاده از کامپوزیت‌های FRP جهت افزایش مقاوم سازی ساختمان با FRP ظرفیت باربری عضو و اضافه کردن المان‌های مقاوم لرزه‌ای مانند بادبند و میراگر اشاره کرد.

تقویت خمشی با استفاده از پلیمرهای مسلح شده با الیاف ( FRP ) :

یکی از کاربرد پلیمرهای مسلح شده با الیاف (FRP) تقویت خمشی تیرها و یا دال‌های بتنی در دهانه‌های بلند میباشد. البته این به این معنی نیست که نمی‌توان از FRP  در تیرها و دال‌های با دهانه‌های کوچک استفاده کرد. درصورتی ‌که طراحی اولیه عضو نامناسب باشد می‌توان  با استفاده از الیاف FRP  سختی و مقاومت خمشی  راه افزایش داد. اگر نسبت ضخامت و ارتفاع عضو به دهانه آن کم باشد، سختی آن کم و در نتیجه خیز وسط دهانه عضو ( تیر یا دال )  افزایش می‌یابد.

همچنین اگر مقدار آرماتور خمشی در تیر یا دال از حد نیاز کمتر باشد، ترک‌های خمشی در زیر تیر یا دال  ایجاد می‌شود. این  ترک‌ها به‌صورت قائم بوده و در راستای خمش ( عمود بر راستای آرماتورهای طولی ) در محل لنگر خمشی بیشینه ایجاد می‌شوند. برای افزایش سختی و مقاومت خمشی می‌توان ورق‌های پلیمری کربنی (CFRP) را توسط چسب اپوکسی به وجه کششی عضو خمشی چسباند. درنتیجه وسط تیر ورق‌های پلیمری باید به وجه تحتانی و تکیه‌ گاه این ورق‌ها باید به وجه فوقانی چسبانده شوند. جهت الیاف باید در راستای آرماتورهای فولادی باشند زیرا سختی و مقاومت کششی الیاف در راستای آن بیشترین مقدار را دارند. با وجود ضخامت کم الیاف پلیمری، مدول الاستیسیته بالایی دارند که  سختی تیر یا دال افزایش پیدا می‌کند و درنتیجه خیز آن کاهش می‌یابد.

تقویت برشی با استفاده از الیاف پلیمری و کاربرد FRP در تیرهای بتنی:

در تیرهای بتنی خاموت‌ها که در جهت عمود بر راستای تیر قرار می‌گیرند، نقش تأمین مقاومت برشی آن را ایفا می‌کند. همانطور که می‌دانیم به علت مقاومت برشی کم بتن، از خاموت برای تأمین مقاومت برشی کافی در تیرها استفاده می‌شود. چنانچه تیری فاقد مقاومت برشی کافی باشد، ترک‌های برشی در محل برش بیشینه، برای تکیه‌گاه، به‌ صورت مایل با زاویه حدوداً ۴۵ درجه تشکیل می‌شوند. برای تقویت برشی تیرها معمولاً الیاف پلیمری (FRP) را به‌ صورت مایل یا قائم ( عمود بر راستای ترک‌های برشی)  به طرفین تیر می‌چسبانند. هرچه زاویه بین الیاف با راستای عمود بر ترک‌های برشی کمتر باشد اثر آنها در افزایش مقاومت برشی تیر بیشتر است. نوارهای FRP که برای  تقویت برشی تیر به کار می‌روند می‌توانند  به صورت U  شکل باشند و یا کاملاً پیرامون تیر را بپوشاند. 

کاربرد FRP در تیرهای بتنی :

تیر بتنی مسلح

تیر بتنی پیش تنیده

تیرهای بتنی پیش ساخته

مزایای روش مقاوم‌ سازی تیر بتنی با FRP

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

چسب FRP و کاربرد FRP در تیرهای بتنی :

در حال حاضر چسبهای FRP بسیار قدرتمندی در دسترس می‌باشند که می‌توانند در چسباندن و استفاده از نوارها، لمینیت ها و الیاف FRP مورد استفاده قرار گیرند. با توجه به اینکه مقاومت رزینها و چسبها از مقاومت بتن بیشتر است، به همین دلیل در اغلب حالات مکانیزم شکست در بتن رخ می‌دهد و شکست در لایه چسب به ندرت رخ می‌دهد. تنها در صورت استفاده از چسب نامناسب و یا اجرای غلط و نامطلوب در سیستم FRP، امکان بروز مشکل در لایه چسب وجود دارد. این مشکل در سطح مشترک چسب و الیاف FRP و یا در سطح مشترک بتن و چسب رخ می‌دهد.

تقویت خمشی تیر و کاربرد FRP در تیرهای بتنی :

یکی از موارد کاربرد الیاف پلیمری FRP تقویت خمشی تیرها و یا دال های بتنی در دهانه های بلند می باشد.در این موارد، اگر طراحی اولیه عضو نامناسب باشد می توان با استفاده از الیاف FRP سختی و مقاومت خمشی آنرا افزایش داد. اگر نسبت ضخامت ( یا ارتفاع ) عضو به دهانه آن کم باشد، سختی آن کم و در نتیجه خیز وسط دهانه عضو ( تیر یا دال ) افزایش می یابد. همچنین اگر مقدار آرماتور خمشی در تیر یا دال از حد نیاز کمتر باشد، ترک های خمشی در زیر تیر یا دال ایجاد می شود. این ترک ها بصورت قائم بوده و در راستای خمش (عمود بر راستای آرماتورهای طولی) در محل لنگر خمشی بیشینه ایجاد می شوند.

به بیان دیگر، در وسط تیر ترک های خمشی در وجه زیرین آن و در محل تکیه گاهها ترک های خمشی در وجه فوقانی تیر ایجاد می شوند. برای افزایش سختی و یا مقاومت خمشی عضو می توان ورقهای پلیمری کربنی (CFRP) را توسط چسب اپوکسی به وجه کششی عضو خمشی چسباند. در نتیجه در وسط تیر ورق های پلیمری باید به وجه تحتانی و در بر تکیه گاه ها این ورق ها باید به وجه فوقانی چسبانده شوند. جهت الیاف باید در راستای آرماتور های فولادی باشند، زیرا سختی و مقاومت کششی الیاف در راستای آن بیشترین مقدار را دارند. با وجود ضخامت کم الیاف پلیمری (کمتر۱ میلیمتر) مدول الاستیسیته بالای آنها (۱۰ برابر فولاد) باعث افزایش سختی تیر و در نتیجه کاهش خیز آن می شود. مطلبی را نیز در مورد مقاوم سازی تیر بتنی در این مقاله بخوانید.

تقویت برشی و کاربرد FRP در تیرهای بتنی:

در تیرهای بتنی، خاموت ها، که در جهت عمود بر راستای تیر قرار می گیرند، نقش تامین مقاومت برشی آن را ایفا می کنند. چنانچه تیری فاقد مقاومت برشی کافی باشد، ترکهای برشی در محل برش بیشینه، بر تکیه گاه، به صورت مایل با زاویه حدود ۴۵ درجه تشکیل می شوند. برای تقویت برشی تیرها معمولا الیاف پلیمری را بصورت قائم و یا مایل (عمود بر راستای ترک های برشی) به طرفین تیر می چسبانند. هرچه زاویه بین الیاف با راستای عمود بر ترک های برشی کمتر باشد اثر آن ها در افزایش مقاومت برشی تیر بیشتر است. نوارهای پلیمری که برای تقویت برشی تیر به کار می روند می توانند بصورت U شکل باشند و یا کاملاً پیرامون تیر را بپوشانند.

برای افزایش کارآیی تقویتهای برشی، تامین مهار انتهایی لازم است. با توجه به اینکه طول موجود برای نصب رکابیهای FRP  به ارتفاع تیر محدود می‌شود، بتن موجود باید از کیفیت مناسبی برخوردار باشد. سطح بتن باید متناسب با نیازمندیهای مصالح FRP  مورد استفاده و در صورت لزوم ترمیم شود. به منظور پرهیز از گسیختگی رکابی‌های FRP در اثر تمرکز تنش در گوشه‌های مقطع تیر، این گوشه‌ها باید به شعاع حداقل ۳۰ میلی‌متر گرد شوند.

تقویت خمشی و برشی المان و کاربرد FRP در تیرهای بتنی :

کاهش عرض ترک های موجود در پوشش بتنی به کمک کشش اولیه ایجاد شده در صفحات FRP

محافظت آتی از آرماتورها در برابر شرایط مخرب محیطی

مقاوم سازی پوتر بتنی با FRP برای افزایش مقاومت در برابر حرارت

محافظت از تیر بتنی به علت ایجاد پوشش نارسانای حرارتی

مقاوم سازی تیر بتنی با FRP برای تامین آب بندی کامل المان

افزایش عمر مفید

کاهش سرعت خوردگی

مقاوم سازی تیر بتنی با FRP برای تامین فضای نارسانای الکتریکی

محافظت از تیر بتنی به علت ایجاد پوشش نارسانای الکتریکی

مقاوم سازی تیر بتنی با FRP برای تامین فضای نارسانای مغناطیسی

محافظت از تیر بتنی به علت ایجاد پوشش نارسانای مغناطیسی

ایده آل برای سایت های با دسترسی محدود به علت حجم و وزن اندک

دارای نسبت بالای مقاومت به وزن

دارای چگالی در حدود ۲۰ درصد فولاد

13-مقاوم سازی به روش تیر فولادی

مقاوم سازی تیر فولادی در ساختمان به دلایل زیر میباشد که دارای اهمیت زیادی در مقاوم سازی ساختمان میباشد :

علت خرابی تیرهای فولادی و مقاوم سازی تیر فولادی:

عمده خرابی موجود در تیرهای فلزی شامل کمانش کلی و موضعی بال و جان و گسیختگی در محل درزها و وصله‌ها می‌باشد. از آنجایی که قسمتی از مقطع تحت فشار است، خطر کمانش در این ناحیه وجود دارد و یکی از علل مهم انجام مقاوم سازی تیر فولادی این نوع خرابی می باشد.

این کمانش به دو صورت ممکن است رخ دهد:

کمانش موضعی: بدین ترتیب که بال و یا جان نیمرخ به طور موضعی در مقابل تنش های فشاری کمانش کند.

کمانش کلی: بدین ترتیب که ناحیه فشاری مقطع، همانند ستون تحت فشار به صورت کلی دچار کمانش شود. 

دلایل اصلی این خرابی ها عبارتند از:

１- سطح مقطع کم تیر

۲- لاغری بیشتر از حدود مجاز

۳- عدم فشردگی مقطع

۴- ضعف در جوش ها

۵- زنگ زدگی و خوردگی تیر

۶- ایجاد ناحیه متأثر از حرارت بر اثر جوشکاری زیاد

۷- خستگی

راهکارهای متداول برای مقاوم سازی تیر فلزی :

1-تقویت با روکش فولادی جهت مقاوم سازی تیر فولادی

از جمله راه های مقاوم سازی تیر فولادی، تقویت با روکش فولادی می‌باشد.  با افزایش ضخامت بال از کمانش موضعی بال تیر نیز جلوگیری شده است.

2-اضافه نمودن ورقهای موازی با جان تیر:

اضافه نمودن ورقهای موازی با جان تیر که منجر به افزایش مقاومت برشی می‌شود. در اینجا مقاله دیگری در مورد مقاوم سازی ساختمان با روش ژاکت فولادی قرار داده ایم.

3-اضافه نمودن سخت کننده های جان :

استفاده از  سخت کننده‌های جان یکی از مؤثرین روشهای افزایش مقاومت برشی تیر می‌باشد. سخت کننده‌های عرضی ورق‌هایی هستند که به صورت تیغه‌های قائم و در فواصل معینی از یکدیگر قرار داده می‌شوند و به جان و بال فشاری جوش می‌شوند.

4- استفاده از ژاکت بتنی تیر فولادی برای تقویت تیر فلزی :

با اجرای ژاکت بتنی تیر فولادی، سختی آن افزایش یافته که این امر موجب بالا رفتن سختی برشی و خمشی می‌گردد. در صورتیکه تیر فلزی دچار خوردگی شدید شده باشد، روکش بتنی تیر فولادی به عنوان راه حلی مؤثر توصیه می‌گردد. مقاوم سازی تیر فلزی با روکش بتنی در برابر آتش‌سوزی نیز مقاومت خوبی دارند.

5- استفاده از پیش تنیدگی خارجی برای مقاوم سازی تیر فولادی :

پیش‌ تنیدگی خارجی جزء روش‌های نوین مقاوم سازی تیر فولادی می‌باشد. کابل های پیش‌ تنیدگی بکار گرفته شده برای این کار از همان نوع کابل‌ها و مفتول های متداول در کارهای پیش‌ تنیدگی هستند. مقاوم سازی تیر فلزی  بدین روش می‌تواند موضعی و یا کلی باشد. در حالت کلی نیروهای پیش‌ تنیدگی که بـه سازه مقاوم شده القا می‌گردند، منجر به باز توزیع نیروهای داخلی گشته و باعث کاهش تنشها در اعضا نسبت به حالت اولیه آنها می‌شوند.

با این حال ممکن است در برخی دیگر از اعضای سازه، پیش‌ تنیدگی موجب افزایش تنش گردد. به همین دلیل در استفاده از پیش تنیدگی خارجی باید آنالیز تنش در سازه مقاوم سازی شده به دقت مورد بررسی قرار گیرد. جدا از مسئله مهارها، به هنگام استفاده از کابلهای پیش‌ تنیدگی یک سری المانهای اضافی که اکثراً شامل انواع مختلفی ازسخت کننده هاست، مورد نیاز است. این امر به ویژه در پیش‌ تنیدگی موضعی دیده می‌شود زیرا پیش‌ تنیدگی، نیروهای متمرکز جدیدی شامل نیروهای محوری اضافی در اعضا بوجود می‌آورد، بنابراین اعضا باید بصورت موضعی برای حفظ پایداریشان تقویت شوند.

13-مقاوم سازی به روش ستون بتنی

زمانی که ستون ها تحت بارهای لرزه ای قرار می گیرند، موضوع ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون اهمیت پیدا می کند که استفاده از الیاف 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.

با افزایش میزان بار وارده بر ستون، بتن تمایل دارد در جهت عمود بر جهت اعمال بار از هم باز شود. محصور کردن عرضی بتن با پوشش FRP (دور پیچ کردن) توسط افزودن لایه هایی از الیاف شیشه و کربن مقاومت نهایی ستون را تا 2 برابر افزایش می دهد و البته تاثیر مهم تر این الیاف در افزایش 5 برابری در ظرفیت تغییر شکل بتن است.

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 سبب اجرا و نصب استاندارد و اطمینان از چسبندگی کامل بین بتن و FRP در این روش مقاوم سازی بسیار حائز اهمیت می باشد.

مزایا مقاوم‌ سازی ستون بتنی با  FRP

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

برای اطلاعات بیشتر در مورد مقاوم سازی ستون های بتنی اینجا را کلیک کنید.

14- مقاوم سازی به روش ستون فولادی

ستون ها 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 هستند. عمده خرابی موجود در ستون های فولادی شامل کمانش موضعی، کمانش کلی و گسیختگی در محل درزها و وصله ها است.

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 هم چنین باعث افزایش شکل پذیری اعضا تحت ترکیب نیرو های محوری و خمشی میشود.

مزایای مقاوم سازی ستون فولادی با  FRP

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

15-مقاوم سازی دال بتنی

مقاوم سازی دال بتنی با FRP 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.

برای مقاوم سازی دال بتنی با FRP، مصالح مرکب FRP را می‌توان بصورت نوارها و یا صفحاتی بر روی سطوح تحت کشش برای افزایش مقاومت خمشی اجرا نمود. 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 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.

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 اندازد و در نتیجه باعث بهبود مقاومت برشی دو طرفه اتصال گردد. در مقاوم سازی دال با FRP به دلیل ضخامت کم ورقه های FRP (حدود 05/0 اینچ یا 3/1 میلی متر)، ورقه ها براحتی 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 می باشد.

مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دال بتنی با FRP

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

16-مقاوم سازی دیوار بتنی

لایه های مصالح کامپوزیت پلیمری FRP شرکت افزیر از جنس الیاف شیشه و یا کربن، راه‌حلی ایده‌آل برای تعمیر و مقاوم سازی دیوار بتنی، بنایی غیرمسلح، آجری و جان‌پناه محسوب می‌شوند. از جمله المان های سازه ای که قابل مقاوم سازی ساختمان به کمک مصالح کامپوزیت پلیمری FRP شرکت آرین تیس هستند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

دیوارهای برشی بتنی مسلح

دیوارهای بتنی غیر مسلح

دیوارهای بنایی

 مزایا مقاوم سازی دیوار بتنی  با   FRP

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

بعد از وقوع زلزله‌های مخرب چند دهه اخیر، بحث مقاوم‌ سازی سازه‌های موجود مطرح شد و تحقیقات گسترده‌ای در جهت ارائه روش‌های مؤثر برای تقویت اعضای مختلف سازه‌ای صورت پذیرفت. در این راستا، نواحی ضعیف سازه‌های فولادی و بتنی شناسایی شدند. محل اتصالات تیر به ستون سازه‌ها و به‌خصوص سازه‌های بتنی یکی از نواحی بسیار حساس در سازه است که عدم توجه کافی به طراحی دقیق آن می‌تواند منجر به تخریب کل سازه شود. معمولاً در مرحله طراحی برای ایجاد مقاومت و شکل‌پذیری کافی در اتصالات از خاموت گذاری ویژه و در مقاوم‌ سازی سازه های بتنی از ورق‌های فولادی و FRP استفاده می‌شود.

17-مقاوم سازی اتصلات بتنی با FRP : 

بسیاری از سازه‌های موجود، بر اساس آیین‌ نامه‌های جدید طراحی، در برابر زلزله از ایمنی کافی برخوردار نیستند. همچنین تعداد و تنوع این سازه‌ها و عمر متوسط آنها در دنیا در حال افزایش است، بنابراین ترمیم و محافظت از سازه‌ها امری اجتناب‌ ناپذیر می‌نماید. جایگزینی کلی سازه نیز مستلزم تحمل بار مالی شدید بوده و مطمئناً درصورتی ‌که ترمیم امکان‌پذیر باشد علاوه بر صرفه اقتصادی باعث حفظ منابع طبیعی نیز خواهد شد.

در صورت انتخاب روش مناسب، تقویت لرزه‌ای سازه‌های موجود مؤثرترین راه کاهش خطر زلزله است. در سالیان اخیر مطالعات زیادی در زمینه روش‌های بهسازی اتصال بتنی با الیاف FRP عملکرد لرزه‌ای سازه‌ها بعمل آمده و روش‌های گوناگونی بررسی و پیشنهاد شده است که بسته به نوع و شرایط سازه می‌توان روش تقویت مناسبی را انتخاب نمود. البته علاوه بر چگونگی عملکرد سیستم تقویتی، برخی مسائل از قبیل هزینه، زمان اجرا و تکنولوژی در دسترس از نظر مصالح و اجرا، نیز روی انتخاب تأثیر گذارند. در این بین اتصال تیر به ستون در قاب‌های خمشی بتن مسلح به علت قرارگیری اتصال تحت تلاش‌های رفت و برگشتی در هنگام زلزله جزو بحرانی‌ترین نقاط در عملکرد قاب بتن مسلح خمشی می‌باشد. شما همچنین میتوانید در مورد تست بتن نیز مقاله ای رو مطالعه کنید

در هنگام زلزله چه راهکارهایی مناسب است ؟ 

هنگام وقوع زلزله اتصال تیر به ستون در سازه‌های قاب خمشی بتن مسلح دچار تنش‌های زیادی می‌شود. بر اثر این تنش‌ها اکثراً گره اتصال دچار آسیب شده و حتی بعضاً گسیخته می‌شود. گسیخته شدن گره اتصال می‌تواند باعث خرابی و فرو ریزش کل ساختمان گردد. با توجه به این مسئله در سال‌های اخیر اکثر آیین ‌نامه‌های لرزه‌ای توجه خاصی به گره اتصال تیر به ستون معطوف داشته‌اند و علت این امر نیز پیچیده بودن رفتار عملکرد اتصال تیر به ستون و عوامل تأثیرگذار بر روی آن می‌باشد. در آیین‌نامه‌های طراحی لرزه‌ای، فلسفه طراحی، بر مبنایی استوار است که آخرین قسمتی که در ساختمان آسیب می‌بیند اتصال تیر به ستون باشد.

با توجه به این مطلب طراحی و تقویت گره اتصال از مهم‌ترین قسمت‌های مقاوم‌سازی لرزه‌ای می‌باشد. شکی نیست اصلاح عملکرد گره اتصال باعث بهبود عملکرد کل سیستم خواهد شد. موفقیت در مقاوم‌سازی لرزه‌ای منوط به بهره بردن از فنون و مهارت‌های نوین مقاوم‌سازی است. در میان این نوآوری‌ها،FRP  از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است که در سال‌های اخیر دریچه‌ای نو پیش روی مهندسان گشوده است.

مطالعات گذشته در مورد مقاوم سازی اتصلات بتنی با FRP :

در گذشته مطالعات زیادی روی مقاوم‌سازی اتصالات تیر به ستون در قاب‌های بتن مسلح با استفاده از مصالح FRP صورت گرفته است. بیشتر این مطالعات در حالت میکرو و روی مقاومت برشی و شکل‌پذیری اتصال صورت گرفته و راهکارهایی برای بهبود آن ارائه شده است و تحقیقات کمتری روی پارامترهای لرزه‌ای از قبیل ضریب رفتار قاب بتن مسلح مقاوم‌سازی شده، میزان جذب انرژی آن و همچنین ظرفیت باربری و تغییر مکان قاب مقاوم‌سازی شده با FRP در محل اتصال در حالت ماکرو انجام شده است. در سازه های بتن آرمه با اتصالات صلب وظیفه انتقال کامل نیروها و لنگرها به عهده اتصالات است.

به وجود آمدن تغییر شکل های جزئی در محل اتصال باعث می شود این عملکرد کامل نشود. مشاهدات پس از وقوع زلزله مبین این نکته است که خرابی های سازه ای بیشتر در ناحیه اتصالات بوده و گسیختگی سایر المان های سازه ای کمتر اتفاق افتاده است. در خصوص FRP مطالب بیشتری با لینک کاربرد FRP در مقاوم سازی ساختمان بدانید. داده شده است.

چگونه میتوان ظرفیت خمشی و برشی اتصال را افزایش داد ؟ 

با تقویت و مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP می‌توان ظرفیت خمشی و همچنین ظرفیت برشی اتصال را افزایش داد. به علت دورگیری، بکارگیری این روش میزان شکل‌پذیری اتصال را نیز افزایش می‌دهد. با استفاده از اف آر پی می‌توان بدون افزایش ابعاد اتصال، مقاومت آن را افزایش داد. استفاده از تقویت اتصال بتنی با FRP، نسبت به روکش فولادی ارجحتر است، زیرا تقویت اتصال با FRP برخلاف فولاد دچارخوردگی نمی‌شود و می‌تواند در مقابل خوردگی اسیدها، بازها و مواد مهاجم مشابه در دامنه وسیعی از دما مقاومت کنند.

در نتیجه نیاز به سیستم های حفاظت از خوردگی نمی‌باشد و آماده کردن سطوح اعضا قبل از تقویت اتصال بتنی با FRP و نگهداری از آنها بعد از نصب، آسانتر از ورق فولادی است. لازم بذکر است که در استفاده از FRP بر خلاف روش تقویت با روکش بتنی نیاز به افزایش ابعاد اتصال و عملیات ساختمانی پر حجم نمیباشد.

مقاوم سازی اتصلات بتنی با FRP : 

در صورتیکه در مقاوم سازی و بهسازی اتصال بتنی با الیاف FRP ، انتهای اعضای متصل به محل تقاطع تیر و ستون محصور گردد، تقویت برشی در محدوده مفصل پلاستیک تیر و ستون صورت می‌ پذیرد ولی هسته اتصال از لحاظ برشی تقویت نمی‌گردد و در صورتیکه FRP به صورت خمشی در ناحیه لنگر منفی ( ناحیه فوقانی تیر ) قرار گیرد با توجه به اینکه FRP در حالت معمولی از یک تیر به تیر دیگر از طریق اتصال عبور نمی‌نماید، بلکه از روی تیر به روی ستون قرار می‌گیرد عملاً مهار نیروی کششی در محدوده اتصال ایجاد نمی‌گردد بنابراین نتیجه‌گیری می‌گردد در این تقویت خمشی تیر در ناحیه اتصال با استفاده از مصالح FRP امکان‌پذیر نبوده و افزایش ظرفیت گیرداری در محل اتصال اتفاق نمی‌افتد.

راهکارهای مناسب برای دسترسی به هسته اتصال : 

به عنوان یکی از راه‌حل های دسترسی به هسته اتصال، بکارگیری مهارهای الیافی در داخل سوراخ‌ های ریز ایجاد شده درون اتصال، می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به این مطلب که لنگر در ناحیه اتصال منفی است و بزرگترین مقدار لنگر در محل اتصال رخ می‌دهد بنابراین نمی‌توان نوارها یا صفحاتFRP را که برای تقویت بروی تیر و ستون چسبانده می‌شوند، در محل اتصال و یا قبل از آن قطع کرد بلکه بایـد نوارهای FRP  را به نحو مناسبی در انتهای اتصال مهاربندی کرد. با توجه به شرایط مقاوم سازی و شکل تیر و ستون، طرحهای متفاوتی برای مهاربندی انتهای FRP در اتصالات وجود دارد که استفاده می‌گردد.

مقاوم سازی اتصلات بتنی

بدلیل وجود میلگرد داخلی در مقطع اتصال، این نوع مهاربندی تنها در صورتی می‌تواند استفاده شود که عرض ورق و یا نوارFRP کم باشد تا در سوراخ های ایجاد شده بین دو میلگرد داخل دیوار بتواند قرار گیرد. اغلب روش های مرسوم، بر روی روش هایی متمرکز شده اند که به همین صورت انتهایFRP مهاربندی شده است. نتایج و تجربیات نشان داده است که این نوع مهاربندی عملکرد خوبی دارد و سوراخ های ایجاد شده را نیز باید پس از قرار گرفتن FRP، مجدداً با ملات اپوکسی پر کرد. برای پر کردن این سوراخ ها ملات سیمان مناسب نیست زیرا افت سیمان سبب تأثیر منفی بر مقاومت مهاربندی FRP می‌گردد

18- مقاوم سازی به روش فونداسیون و پداستال

شرایط محیطی بسیار نامطلوب در معادن، پالایشگاه‌ ها و مناطق سواحلی و دریایی سبب خوردگی آرماتور و ایجاد ترک در بتن فونداسیون می‌گردد. در برخی موارد حتی طراحی نامناسب که در آن مقدار المان های تقویتی لحاظ نشده است نیز باید به این مشکلات اضافه گردد. در همه این موارد، محصولات کامپوزیت پلیمری FRP شرکت آرین تیس، راهکاری ایده ‌آل جهت مقاوم سازی فونداسیون‌ و پداستال محسوب می‌گردد. محصول کامپوزیت پلیمری PileLaminateTM شرکت آرین تیس به تازگی ارائه شده‌است می‌تواند همه این مشکلات را در زمانی کوتاه و بدون ایجاد اختلال در بهره‌ برداری، حل کند.

ویژگی های مقاوم سازی فونداسیون‌ و پداستال با استفاده از FRP

• افزایش مقاومت محوری و برشی فونداسیون
• عمل‌کرد به عنوان مانعی برای نفوذ رطوبت و اکسیژن به فونداسیون و پداستال و در نتیجه کاهش شدید خوردگی
• تغییر ابعاد فونداسیون نزدیک صفر
• اجرای سریع و بدون ایجاد اختلال در بهره‌برداری
• ضخامت کم الیاف FRP سبب نازک بودن ورق های کامپوزیت FRP (در حد میلی‌متر) شده و باعث می‌گردد آنها فضای اضافه اشغال نکند.
• قیمت مناسب مصالح کامپوزیت پلیمری FRP شرکت افزیر سبب فروش بالای آن در ایران و سایر کشورها، در سالهای اخیر شده است.
• مصالح کامپوزیت پلیمری FRP دارای وزن پایینی بوده و چگالی مصالح و ورق های FRP حاصل کم می باشد.
• مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بالای مصالح کامپوزیت پلیمری FRP
• اتصال ورق FRP به سطوح مختلف بتن و آهن خوب بوده و همپوشانی آن زیاد نیست. که سبب پایین آمدن قیمت مصالح کامپوزیت پلیمری FRP می‌گردد.
• حمل و نقل آسان بدلیل وزن پایین مصالح کامپوزیت پلیمری FRP

19-مقاوم سازی ساختمان پیش ساخته بتنی

ساختمان های پیش ساخته بتنی با هدف افزایش سرعت ساخت و ساز و انبوه سازی، سال هاست که مورد توجه کشورهای مختلف قرار گرفته اند. رشد سریع جمعیت و افزایش تقاضا، نیاز به کاهش زمان تحویل پروژه های عمرانی و کاهش زمان برگشت سرمایه سرمایه گذاران و عواملی از این قبیل باعث شده اند تا ضرورت ایجاد تحول در شیوه های سنتی صنعت ساختمان روز به روز بیشتر شود.

به دلیل اینکه قطعات این ساختمان ها در کارخانه ساخته می شود و سپس به محل اجرا حمل می‌گردند، دارای کنترل کیفیت بهتری نسبت به ساختمان های بتنی درجا می‌باشند. در این صورت پس از مدتی، این گونه ساختمان‌ها نیز دچار انواع خوردگی، ترک، پوسته‌ پوسته شدن و حتی از بین رفتن عایق رطوبتی یا حرارتی می‌گردند.

باتوجه به این موارد، استفاده از روشی نوین و کارآمد و اقتصادی برای حفظ عمل‌کرد ساختمان‌های بتنی پیش ساخته، امری ضروری است. در روش مقاوم سازی ساختمان پیش ساخته بتنی به کمک محصولات کامپوزیت پلیمری FRP شرکت آرین تیس، علاوه بر افزایش مقاومت سازه، از خوردگی های بعدی نیز جلوگیری می‌شوند.

مزایای مقاوم سازی ساختمان های پیش ساخته بتنی با استفاده از  FRP

• افزایش ظرفیت سازه‌ای حتی بیشتر از ساختمان سالم
• جلوگیری از خوردگی و فرسودگی بتن و فولاد
• اجرای سریع و آسان
• وزن کم
• حمل ایمن و آسان به دلیل سبک وزنی
• اتصال ورق FRP به سطوح مختلف بتن و آهن خوب بوده و همپوشانی آن زیاد نیست. که سبب پایین آمدن قیمت مصالح کامپوزیت پلیمری FRP می‌گردد.

معایب روش های سنتی مقاوم سازی

• هزینه بالا
• کاربری سخت
• خطر خوردگی و پوسیدگی در ورقهای فولادی
• غیر انعطاف پذیری
• تغییر در وزن اجزاء سازه و در نتیجه تغییر فرکانس طبیعی عضو سازه ای
• تغییر سختی کلی سازه
• مشکلات سنگینی مصالح و نصب و حمل و نقل مصالح