-تهران - کوی نصر - خیابان علالی غربی (پیروزی) -پلاک ۱۱۵- طبقه دوم - واحد۳ | تلفکس :۹ - ۸۸۴۸۶۷۷۸ | ۸۸۲۵۹۷۹۳ مشاوره رایگان : ۰۹۱۲۱۰۰۱۷۶۳

تلفکس :۹ - ۸۸۴۸۶۷۷۸ | ۸۸۲۵۹۷۹۳ مشاوره رایگان : ۰۹۱۲۱۰۰۱۷۶۳

مشاوره رایگان

۰۹۱۲۱۰۰۱۷۶۳

مقاوم سازی ستون های بتنی

مقاوم سازی با سازه های بتنی

مقاوم سازی با سازه های بتنی مسلح با استفاده از غلاف فولادی یا FRP بر مبنای این حقیقت استوار است که محصورشدگی جانبی بتن، سبب افزایش قابل توجه مقاومت فشاری محوری، محوری ـ خمشی و شکل پذیری ستون می گردد.

توان‌بخشی (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 سازه های بتنی به دنبال حصول شرایط جدید در مقاوم سازی با سازه های بتنی از نظر بهره برداری و یا بارگذاری می باشیم.

عملیات مقاوم سازی با سازه های بتنی می تواند به علل زیر مورد نیاز باشد :

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

توضیحاتی در مورد عملیات مقاوم سازی با سازه های بتنی : 

پر واضح است که در گزینه اول ما نیاز به شرایطی بوده ایم  یا نیازمند آن می باشیم که به علت اشتباهات در طرح و اجرا الان دارای آن نبوده و نیازمند آن می باشیم که 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. همچنین 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. یا ما سازه ایی داریم که اکنون عمر مفید آن اتمام یافته و یا در شرف اتمام است و ما تصمیم داریم چند سال دیگر از سازه بهره برداری نماییم. همچنین ممکن است ما سازه و ساختمان داشته باشیم که طرح و اجرای آن براساس ساختمان مسکونی انجام شده باشد و در آینده ما تصمیم بگیریم از آن کاربری آموزشی و یا اداری داشته باشیم.

مقاوم سازی با سازه های بتنی : 

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. امروز روش های مختلفی برای مقاوم سازی با سازه های بتنی وجود دارد. هر یک از این روشها 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.

برخی از انواع روش های مقاوم سازی با سازه های بتنی به شرح ذیل می باشد :

  • استفاده از الیاف FRP
  • ژاکت بتنی
  • ژاکلت فلزی
  • افزایش ابعاد عضو باربر
  • افزایش ظرفیت برابر بستر ( مقاوم سازی فونداسیون )
  • افزایش دیوارهای برشی
  • افزایش اعضا باربر و کاهش بار وارده به عضو باربر

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

  • روش های مقاوم سازی با سازه های بتنی در ساختمان و سازه های صنعتی
  • تأثیر دورپیچ کردن ستونهای بتن مسلح (با مقطع دایروی) با مصالح FRP در رفتار خمشی ـ محوری

روشهای مقاوم سازی با سازه های بتنی در قدیم : 

تا پیش از دهه ۱۹۹۰، دو روش مرسوم برای مقاوم سازی با سازه های بتنی مسلح بی کفایت وجود داشت. یکی اجرای یک غلاف بتن مسلح اضافی به دور ستون موجود و دیگری استفاده از غلاف فولادی با تزریق دوغاب. استفاده از روش غلاف فولادی، به دلیل آنکه غلاف بتن مسلح فضای بیشتری اشغال کرده و وزن سازه را نیز افزایش می داد، فراگیرتر و مؤثرتر بوده است. البته هر دو روش یاد شده، نیازمند نیروی کار زیاد بوده و اغلب برای انجام در کارگاه مشکل می باشند. همچنین غلاف فولادی در مقابل حمله شرایط جوی مقاومت کمی دارد.

کاربرد روش مقاوم سازی با سازه های بتنی مسلح : 

در سالهای اخیر کاربرد روش مقاوم سازی با سازه های بتنی مسلح با استفاده از مصالح FRP به جای غلاف فولادی بطور گسترده ای توسعه یافته است. مرسومترین شکل مقاوم سازی با سازه های بتنی مسلح با مصالح FRP شامل دورپیچ کردن بیرونی ستون با استفاده از ورقها یا نوارهای FRP است. مقاوم سازی با سازه های بتنی مسلح با استفاده از غلاف فولادی یا FRP بر مبنای این حقیقت استوار است که محصورشدگی جانبی بتن، سبب افزایش قابل توجه مقاومت فشاری محوری، محوری ـ خمشی و شکل پذیری ستون می گردد. مطالعات بسیاری در مورد مقاومت فشاری و رفتار تنش ـ کرنش بتن محصور شده با FRP انجام شده است.  

مقاوم سازی با سازه های بتنی

مشکلات اجرایی سازه های بتنی موجود و بهسازی آنها : 

حرکت استمراری علم در عرصه مهندسی سازه ـ زلزله موجب گردیده است تا نوسازی و بهسازی در سالهای در اخیر از روشهای نوین و مصالحی جدید بهره گیرد که در پیشینه طولانی ساخت و ساز سابقه نداشته است در میان این نوآوری ها FRP (مواد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه برخوردار می باشد تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان FRP را باید مصالح ساختمانی هزاره سوم نامید. کامپوزیت FRP که ابتدا در صنایع هوا و فضا بکار برده شد با داشتن ویژگی های ممتاز چون نسبت بالای مقاومت به وزن، به وزن، دوام در برابر خوردگی، سرعت و سهولت در حمل و نصب، دریچه ای نو پیش روی مهندسین عمران گشوده است به گونه ای که امروز سازه های متعددی در سرتا سر دنیا با استفاده از این مواد تقویت شدند استفاده از مصالح کامپوزیت به طور قابل توجهی در صنعت ساختمان یک بازار تکان دهنده و با سرعت در حال توسعه می باشد.

اولین تحقیقات انجام شده در این زمینه از اوایل دهه ۱۹۸۰ آغاز شده است، زلزله ۱۹۹۰ کالیفرنیا و ۱۹۹۵ کوبه ژاپن نیز از جمله عوامل مؤثرتری برای بررسی کاربرد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیافFRP جهت تقویت و مقاوم سازی سازه های بتنی و بنایی در مناطق زلزله خیز گردید.

محدودیت و کاربرد استفاده از کامپوزیت : 

محدودیت استفاده و کاربرد کامپوزیت در مهندسی ساختمان به قیمت بالای آنها برمی گردد البته هزینه و قیمت آنها به تدریج رو به کاهش می باشد به این ترتیب استفاده از آنها بیشتر و بیشتر خواهد شد. استفاده از FRP در زمینه مقاوم سازی، هر چند که هزینه بالایی در بردارد، اما با توجه به هزینه اجرای کم و نیز سایر مزایای FRP، در کل به صرفه ترین و مؤثر ترین راه مقاوم سازی سازه های بتنی امروزه به شمار می رود.

در مقاله ارائه شده مقاوم سازی ساختمان بتنی پیش ساخته با FRP را نیز بازخوانی نمایید. در این حین، جهت استفاده صحیح و مناسب از این ماده و طراحی مقاوم سازی سازه های بتنی، آیین نامه ها، راهنماها و گزارشهایی در سراسر جهان منتشر گردید با توجه به شروع رشد و استفاده از مواد FRP ، در ایران تدوین راهنمایی برای طراحی مقاوم سازی به کمک این مواد، بسیار ضروری است.

مقاوم سازی با سازه های بتنی موجود با بکارگیری الیاف FRP : 

  • مقاوم سازی اعضای بتنی با مصالح کامپوزیتی FRP روش نسبتاً جدیدی به شمار می رود. مصالح FRP خواص فیزیکی مناسبی دارند که می توان به مقاومت کششی بالا و ضخامت و وزن کم آنها اشاره نمود . در ستونهای بتنی استفاده از FRP ضمن افزایش ظرفیت برشی ستون، مدگسیختگی آن را از حالت برشی به خمشی تغییر داده و شکل پذیری را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

 

  • دورپیچی اعضای فشاری با الیاف FRP باعث افزایش مقاومت فشاری آنها می گردد. این امر همچنین باعث افزایش شکل پذیری اعضا تحت ترکیب نیروهای محوری و خمشی می شود.
  • برای محصور کردن عضو بتنی، لازم است راستای الیاف تا حد امکان عمود بر محور طولی عضو باشد . در این وضعیت، الیاف حلقوی مشابه تنگ های بسته یا خاموت های مارپیچی فولادی عمل می کنند. در محاسبه مقاومت فشاری محوری عضو باید از سهم الیاف موازی با راستای طولی آن صرف نظر گردد.
  • هنگامی که ستون یا عضو فشاری تحت بارهای لرزه ای قرار می گیرد، مسئله ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون اهمیت می یابد. در ا ین ارتباط مقاوم سازی یا بهسازی آن عضو با افزایش شکل پذیری انجام می گیرد.

 

مقاوم سازی با ستون با استفاده از روکش بتنی (Concrete jacket)
  • روکش بتنی شامل لایه ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموت های بسته می باشد. روکش بتنی مقاومت خمشی و برشی ستون را افزایش می دهد و افزایش شکل پذیری ستون در این حالت کاملاً مشهود است.
  • روکش بتن آرمه در مواردی که میزان شدت آسیبهای وارده به ستون زیاد باشد و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد، بکار گرفته میشود.
  • روکش بتنی بسته به شرایط می تواند دور تا دور ستون و یا در یک وجه آن اجرا شود.مناسب بودن طرح روکش بتنی به پیوستگی آن با عضو بستگی دارد
  • اگر ضخامت روکش بتنی کم باشد، افزایش سختی در ستون مقاوم سازی شده محسوس نمی باشد.

 

  • روکش بتنی باعث افز ایش ابعاد ستون می گردد که علاوه بر مسائل معماری، وزن ساختمان را نیز افزایش میدهد.
  • روکش بتن آرمه در مواردی که میزان شدت آسیبهای وارده به ستون زیاد باشد و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد، بکار گرفته میشود.
  • روکش بتنی بسته به شرایط می تواند دور تا دور ستون و یا در یک وجه آن اجرا شود. مناسب بودن طرح روکش بتنی به پیوستگی آن با عضو بستگی دارد
  • اگر ضخامت روکش بتنی کم باشد، افزایش سختی در ستون مقاوم سازی شده محسوس نمی باشد.
  • روکش بتنی باعث افز ایش ابعاد ستون می گردد که علاوه بر مسائل معماری، وزن ساختمان را نیز افزایش میدهد.

 

زایای  استفاده از ژاکت بتنی : 
  1. امکان اصلاح همزمان کلیه مشکلات سختی و مقاومتی در قابهای بتنی
  2. اصلاح اتصالات در قابها
  3. امکان اصلاح باربری ثقلی ستونها
  4. سهولت ایجاد پیوستگی بین اعضا
  5. عدم نیاز به پوشش ضد حریق
  6. دخالت ناچیز در معمار

 

معایب استفاده از ژاکت بتنی : 
  1. افزایش وزن قابل توجه در سازه
  2. افزایش ابعاد تیر و ستونها و کاهش فضای مفید
  3. زمان زیاد برای اجرای طرح
  4. هزینه نسبتا زیاد
  5. نیاز به قالب بندی و عملیات اجرایی متعدد

 

مقاوم سازی ستونها با استفاده از روکش فولادی (steel jacket)
  • محصور نمودن ستون های بتنی با پوشش فولادی (روکش فولادی) از دیگر روش های بهسازی لرزه ای ستون های بتنی می باشد.
  • در این روش، افزایش ناچیزی در ابعاد و وزن ستون بوجود می آید. موثر بودن این روش منوط به سختی مناسب روکش در برابر تغییر شکل های جانبی بتن می باشد.
  • ورق های فولادی روکش در تمامی طول خود به هم جوش می شوند و فضای اندک بین روکش و ستون توسط ملات منبسط شونده پر میگردد.
  • برای بهبود عملکرد مجموعه می توان از کاشت میلگرد برای انتقال برش بین ورق و بتن استفاده نمود.

 

عایب و مزایای مقاوم سازی و تقویت ستون بتنی  ژاکت فولادی  steeljacket
  • روکش فولادی مقاومت برشی و تا حدودی دورگیری ستون را افزایش می دهد.
  • در صورت عدم پیوستگی بین روکش های فولادی ستون در طبقات مختلف، ظرفیت نیروی محوری ستون افزایش نمی یابد.
  • تا زمانی که نتوان ورق های روکش فولادی را به فونداسیون متصل کرد و پیوستگی بین روکش فولادی طبقات مختلف را از میان دال ایجاد نمود، مقاومت خمشی ستون افزایش نمی یابد.

 

ثبت نظر

ارسال