مقاوم سازی اتصالات بتنی

تقویت اتصال بتنی – مقاوم سازی اتصالات بتنی

آسیب‌های وارد بر اتصالات بتنی به شرح زیرطبقه‌بندی می‌شود:  
1- گسیختگی برشی
2- کمانش میلگرد طولی ستون
3- کمانش میلگرد طولی تیر
4- وجود درز سرد (اجرایی) در محل اتصال
5- برون محوری اتصال تیر و ستون
6- کمبود میلگردهای مثبت و منفی
که در ادامه به هر یک از این ایرادات، علت به وجود آمدن آنها و نمونه‌ای از این نوع خرابی‌ها در اثر زلزله‌های گذشته اشاره می‌گردد.

 

گسیختگی برشی اتصال

عدم وجود تنگ‌های کافی و مناسب تیر یا ستون در ناحیه بر اتصال، منجر به گسیختگی برشی اتصال می‌گردد. نمونه‌ای از گسیختگی برشی اتصال در شکل 5 نشان داده شده است.

گسیختگی برشی در ناحیه ستون در بر اتصال گسیختگی برشی در ناحیه تیر در بر اتصال

گسیختگی برشی در ناحیه اتصال

شکل 5- گسیختگی برشی در ناحیه اتصال

 

کمانش میلگردهای طولی ستون در ناحیه اتصال

عدم استفاده از تنگ‌های مناسب و کافی در اتصال، منجر به کمانش میلگردهای طولی ستون در ناحیه اتصال می‌گردد.
نمونه‌ای از کمانش میلگردهای طولی ستون در ناحیه اتصال در شکل 6 نشان داده شده است.

کمانش میلگردها ی طولی ستون در ناحیه اتصال

شکل 6 کمانش میلگردهای طولی ستون در ناحیه اتصال  

 

 کمانش میلگردهای طولی تیر در ناحیه اتصال

در اتصالی میانی که میلگردهای طولی تیر با میلگردهای طولی ستون و یا تنگهای مناسب دورگیری نشده باشند، میلگردهای طولی تیرنیزکمانش خواهند نمود. نمونه‌ای از کمانش میلگردهای طولی تیر در ناحیه اتصال در شکل 7 نشان داده شده است.

کمانش میلگردهای طولی تیر در ناحیه اتصال

شکل 7 کمانش میلگردهای طولی تیر در ناحیه اتصال

در اتصالات همواره باید میلگردهای طولی تیر به صورت صاف و مستقیم اجرا شوند، زیرا میلگردهای طولی خمیده، توانایی تحمل نیروهای فشاری را ندارند. جزئیات مناسب و نامناسب میلگردهای طولی تیر در شکل 8 نشان داده شده است.

جزئیات نامناسب میلگردهای طولی تیر و جزئیات مناسب میلگردهای طولی تیر                           

جزئیات میگردهای طولی در اتصال

شکل 8 جزئیات میگردهای طولی در اتصال

 

وجود درز سرد در محل اتصال

وجود درز انقطاع (به دلیل نحوه اجرا) در نزدیکی محل اتصال، منجر به خرابی اتصال و به تبع خرابی سازه می‌گردد. در تراز فوقانی ساختمان که احتمال وجود درز انقطاع در آن بسیار زیاد است، باید طول مهاری میلگردهای طولی و خمهای انتهایی آن به شکل صحیح رعایت شده باشد. نمونه‌ای از خرابی سازه به علت وجود درز انقطاع در محل اتصال در تراز فوقانی ساختمان در شکل9  نشان داده شده است.

وجود درز سرد در محل اتصال

شکل 9-وجود درز سرد در محل اتصال

 

برون محوری امتداد تیر نسبت به امتداد ستون

برون محوری  امتداد تیر نسبت به امتداد ستون، منجر به ایجاد آرماتورش در محل اتصال تیر به ستون و به تبع خرابی اتصال دراثر زلزله می‌گردد. نمونه‌ای از این نوع خرابی در شکل 10 نشان داده شده است.
کمبود میلگردهای مثبت و منفی
کمبود میلگردهای طولی در اتصالات، منجر به خرابی کامل اتصال در اثر بارهای لرزه ای و در نتیجه تخریب کامل سـازه می‌شود. حتی کمبود میلگردهای طولی منفی می‌تواند منجر به آسیب اتصال تحت بارهای ثقلی گردد. با توجه به موارد عنوان شده به جرأت  می‌توان ادعا نمود که بدترین آسیب اتصالات بتنی در اثر کمبود میلگردهای طولی می‌باشد. نمونه‌ای از تخریب اتصال در اثرکمبود میلگرد طولی که منجر به تخریب کلی سازه شده در شکل زیر نشان داده شده است. همان‌گونه که مشاهده میشود کمبود میلگردهای طولی منجر به شکست بتن در نتیجه جدایی کامل اعضای اتصال از یکدیگر می‌گردد.(شکل 11).

 

برون محوری امتداد تیر نسبت به امتداد ستون

برون محوری امتداد تیر نسبت به امتداد ستون

شکل 10 برون محوری امتداد تیر نسبت به امتداد ستون

شکل 11 تخریب اتصال در اثر کمبود میلگرد طولی که منجر به تخریب کلی سازه شده است.

 

در ساختمان‌ های با قاب خمشی، اتصال صلب تیر به ستون عامل اصلی باربری جانبی سازه می‌باشد. خسارات وارده به این نوع قاب‌ها در ناحیه اتصال تیر به ستون رخ می‌دهد. در گذشته تحقیقات و در نتیجه دستورالعمل‌های آیین نامه‌ای در اتصالات بتنی بسیار محدود بود و در نتیجه مهندسین کمتر به جزئیات این ناحیه توجه می‌کردند و تنها خود را ملزم به رعایت تأمین طول مهاری کششی برای میلگردهای منفی تیر می‌دانستند. همچنین جزئیات سخت در آرماتوربندی ناحیه اتصال و اجرای ضعیف آن منجر به نامناسبی رفتار این جزء سازه‌ای شده است. نمونه ای از مقایسه جزئیات آرماتوربندی صحیح و ناصحیح اتصال بتنی تحت بارهای رفت و برگشتی در شکل 1 نشان داده شده است.

مقایسه تأثیر جزئیات آرماتوربندی صحیح و غیرصحیح در رفتار اتصال بتنی

شکل 1-مقایسه تأثیر جزئیات آرماتوربندی صحیح و غیرصحیح در رفتار اتصال بتنی

به منظور شناخت بهتر از رفتار لرزه ای اتصالات بتنی در اشکال شکل 2 و شکل3 نمونه‌ای از آزمایش انجام شده بر روی اتصال بتنی کناری و میانی تحت بار دینامیکی رفت و برگشتی به همراه منحنی نیرو -تغییرمکان و شکل خرابی آنها تحت تغییرمکانهای مختلف نشان داده شده است. مقایسه دو شکل بیانگر رفتار ترد نمونه شکل 2 نسبت به نمونه شکل 3 است.

تغییرمکان اتصال بتنی کناری

شکل 2 نمودار نیرو – تغییرمکان اتصال بتنی کناری

تغییرمکان اتصال بتنی کناری

شکل 3  نمودار نیرو – تغییرمکان اتصال بتنی میانی

آسیب‌های اتصالات بتنی

در بسیاری از زلزله‌ها مفصل پلاستیک در تیر و نزدیکی ستون تشکیل می‌گردد که در نتیجه ترک در تمام عمق تیر گسترش می‌یابد. گسترش خرابی تیر در نزدیکی ستون باعث گسترش تسلیم میلگرد تا داخل اتصال و کاهش طول مهاری در میلگرد تحت بارعرضی به علت لغزش میلگردهای افقی در اتصال می‌گردد. در اتصالات میانی، تیر مسلح در دو طرف ستون تحت تنش‌های مختلفی (فشاری و کششی) قرار می‌گیرد. بنابراین باید برای اتصال بهتر تیر مسلح به ستون، دقت بیشتری نمود.
همانگونه که در شکل 4 نیز مشاهده می‌شود، خرابی اتصال منجر به خرابی کلی سازه می‌شود و این خود نشان دهنده اهمیت  مقاوم سازی اتصال بتنی خصوصاً مقاوم سازی لرزه ای آنها می‌باشد.

نمونه ای از شکست در اتصالات ضعیف بتنی

شکل 4 نمونه ای از شکست در اتصالات ضعیف بتنی

 

روش های مقاوم سازی اتصال بتنی  

چنانچه اتصال توانایی تحمل لنگرها و نیروهای طراحی را نداشته باشد با یکی از روشهای زیر اتصال را می‌توان مقاوم سازی نمود:

  • تعمیرات جزئی
  • روکش بتنی
  • روکش فولادی (ورق فولادی مسلح کننده)
  • استفاده از تنگ خارجی برا ی افزایش ظرفیت برشی اتصالات

 

تعمیرات جزئی  
تزریق چسب اپوکسی را می‌توان برای تعمیر ترکهای با عرض کم بکار برد. در این روش هیچ تخریبی در بتن ایجاد نمی‌شود. البته این روش برای بتن آسیب دیده کاربرد ندارد. در این روش باید ترک به وجود آمده در بتن را کاملاً با روش‌هایی مانند دمیدن هوا در ترک پاک نمود و سپس با تزریق چسب ترک را پر نمود.

روکش بتنی  
روکش بتنی باید به گونه‌ای اجرا گردد که کلیه اعضای اتصال به صورت یکپارچه عمل نماید. عموماً این روش زمانی بکارمیرود که هم تیر و هم ستون اتصال مستعد ترک خوردگی باشند. برای اتصال مناسب بین بتن قدیم و جدید و همچنین برای جوش نمودن میلگردهای جدید و موجود باید قسمت پوشش بتنی میلگردها را تخریب نمود. ضخامت مناسبی برای روکش بتنی در نظرگرفته شود تا کلیه میلگردهای طولی تیر و ستون و همچنین تنگها را در برگیرد. در استفاده از این روش بکارگیری خاموتها با فاصله مناسب بسیار حائز اهمیت می‌باشد.
میلگردهای قائم و افقی و خاموتها باید به گونه‌ای تعبیه شوند که محدوده مسلح شده‌ای در اتصال بوجود آید. در طراحی اتصال، محصور شدن اتصال توسط اعضایی که عمود بر صفحه نیروهای مورد نظر هستند، نقش بسیار مهمی را ایفا می‌نماید.پروکش بتنی باید تمام وجه تیرها و ستونهای منتهی به اتصال را در برگیرد. تنگهای افقی مقاومت برشی مورد نیاز را تامین می‌نماید. میلگردهای قائم عرضی توسط تنگهای عرضی به یکدیگر متصل می‌شوند. در استفاده از این روش، روکش بتنی همواره باید سطح رویی دال را نیز بپوشاند ( شکل 12).

برون محوری امتداد تیر نسبت به امتداد ستون

شکل 12 اجرای روکش بتنی تنها در ناحیه اتصال

در مواردی که تنها ستون منتهی به اتصال ضعیف بوده و یا ضابطه ستون قوی، تیر ضعیف در اتصال رعایت نشده باشد، می‌توان با تقویت ستون با روکش بتنی و امتداد آن تا روی اتصال مانند شکل 13 ستون و اتصال را تقویت نمود. در این روش با سوراخ نمودن تیرهای منتهی به اتصال میلگردهای برشی از داخل تیرها عبور داده می‌شوند.
در مواردی که جزئیات اتصال و اعضای منتهی به آن بسیار ضعیف بوده و یا اینکه ترکهای عمیقی در اتصال دیده شود، بهتر است روکش بتنی در اطراف تیر و ستون منتهی بـه اتصال و نیز خود اتصال اجرا گردد( شـکل 14). در این روش میلگردهای اضافی از اتصال عبور داده می‌شوند. ازخاموتهای افقی و قائم نیز برای تامین مقاومت برشی استفاده می‌شود. در قسمت فوقانی و تحتانی مقطع تیر، خاموتهای افقی ستون در ناحیه اتصال باید با فاصله‌های مناسب و نزدیک به یکدیگر قرار گیرند.

در  اتصالات خارجی بسته به عملکرد نیروها در ناحیه اتصال باید میلگردهای مناسبی در اتصال تعبیه شود(شـکل 15).
میلگردهای افقی و عمودی اضافی تیر و ستون باید در داخل اتصال نفوذ نمایند. شبکه جوش شده باید مانند شکل16در دوسمت اتصال تعبیه شود. شبکه جوشی را باید با جوش به میلگردهای اصلی متصل نمود. در غیر این صورت می‌توان آنها را با میخچه به بتن متصل نمود. خاموت‌های تیر به ستون نزدیک به اتصال منجر به اصلاح رفتار اتصال می‌گردد.

اجرای روکش بتونیاجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف تیر و ستون منتهی به اتصال و خود اتصال

شکل 14 اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف تیر و ستون منتهی به اتصال و خود اتصال

 

اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف اتصال خارجی

شکل 15- اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف اتصال خارجی

 

اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف اتصال خارجی

شکل 16 -اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف اتصال خارجی (ادامه)

 

روکش فولادی (ورق فولادی مسلح کننده)
استفاده از ورق فولادی مسلح کننده روشی است که با استفاده از آن می‌توان بدون افزایش ابعاد اتصال، مقاومت آن را افزایش داد. در روش استفاده از ورق فولادی مسلح کننده موقعیت اتصال تأثیر بسزایی بر میزان افزایش مقاومت اتصال دارد.(شکل 17).
ورق فولادی تقویت کننده بهتر است با چسب اپوکسی به اتصال چسبانده شود و سپس با آرماتور های پیش تنیده به اتصال محکم گردد. چسب یا گروت اپوکسی می‌تواند سطوح ناهموار اتصال را نیز اصلاح نماید. حداقل ضخامت ورق تقویت 4 میلیمترمی‌باشد. قبل از انجام عملیات فوق ضروریست که اتصال به طور موضعی مرمت شود. ورقهای فولادی مسلح کننده ضعف‌های عمده سازه‌های بتن مسلح یعنی فقدان میلگرد برشی کافی و نیاز به میلگردهای محصور کننده هسته بتنی را کاهش می‌دهد.
به منظور بهسازی لرزه ای اتصالات کناری و میانی در صورتی می‌توان از ژاکت فولادی استفاده نمود که ورقهای فولادی مسلح کننده را در کلیه وجوه تیر و ستون بکار برد و آنها را مستقیماً و یا از طریق نبشی به یکدیگر جوش نمود. (شکل 18).

اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف اتصال خارجی

شکل 17 روشهای تقویت اتصال بتنی کناری

روش های بهسازی اتصالات

در مواردی که فقط ستون منتهی به اتصال ضعیف بوده و یا ضابطه ستون قوی، تیر ضعیف در اتصال رعایت نشده باشد، می‌توان با  مقاوم سازی اتصال با ورق فولادی و امتداد آن تا روی اتصال مانند شکل 19 ستون و اتصال را تقویت نمود. در این روش با سوراخ نمودن تیرهای منتهی به اتصال میلگردهای برشی از داخل تیرها عبور داده می‌شوند.
برای مکانهایی که در آنها خوردگی شیمیایی زیاد است، در صورتی می‌توان از مقاوم سازی اتصال با ورق فولادی استفاده نمود که ابتدا با انجام آزمایش هایی خاص میزان خوردگی فولاد را اندازه‌گیری نموده و در صورت کمتر بودن میزان خوردگی از رواداریهای مجاز، این روش را بکار برد.

ژاکت فولادی

ژاکت فولادی را با ورقه این‌گونه نیز می‌توان اجرا نمود. در این روش نیروهای کششی و فشاری بالهای فوقانی و تحتانی تیر به کمک ورق‌های گونه به ستون انتقال داده می‌شود. رعایت جزئیات اجرایی در این روش مقاوم سازی بسیار مهم و روش اجرای آن نیز بسیار مشکل می‌باشد. نمونه‌ای از جزئیات  مقاوم سازی اتصال با ورق فولادی در شکل 20نشان داده شده است.

مقاوم سازی اتصال بتنی با ورق فولادی

شکل 20 مقاوم سازی اتصال بتنی با ورق فولادی

ژاکت فولادی را با ورق های موجدار نیز می‌توان اجرا نمود. اتصالات ضعیف توسط ورقهای فولادی موجدار روکش می‌شوند و فاصله موجود بین ورق و سطح بتن با گروت منبسط شونده پر می‌شود. روکش را می‌توان بر روی ستون و اتصال اجرا نمود، ولی برای افزایش مقاومت برشی تیر بهتر است روکش را تا روی تیر نیز امتداد داد. ورق فولادی موجدار در برابر بارهای سیکلی رفتار بهتری نسبت به ورقهای مسطح از خود نشان می‌دهند.

 

استفاده از روکش فلزی اتصالات بتنی برای افزایش ظرفیت برشی اتصالات  
پس از آنکه ایرادات ترک‌های سطحی با تزریق چسب اپوکسی بر طرف شدند و سطح بتن کاملاً تمیز شد، اتصال با استفاده از تنگ‌های خارجی که پیش‌تنیده شده‌اند، تقویت می‌شود. پس از این مرحله اتصال با شبکهای از مفتول‌های به هم جوش شده پوشانده شده و بتن پاشی می‌شود. وقتی که چهار تیر به اتصال وارد می‌شود استفاده از تنگ در دو طرف ممکن نیست زیرا قادر به عبور از اتصال نیستند. لازم به ذکر است استفاده از تنگ خارجی در یک جهت به هیچ عنوان برای بارهای لرزه ای مناسب نمی‌باشد زیرا این تنگ‌ها کششی کار کرده و به هیچ عنوان ظرفیت تحمل نیروی فشاری را ندارند. نمونه‌ای از روکش فلزی اتصالات بتنی برای افزایش ظرفیت برشی اتصالات در شکل 24 نشان داده شده است.

تقویت اتصال بتنی در ساختمان‌های با قاب خمشی، اتصال صلب تیر به ستون عامل اصلی باربری جانبی سازه می‌باشد. خسارات وارده به این نوع قاب‌ها در ناحیه اتصال تیر به ستون رخ می‌دهد.در گذشته تحقیقات و در نتیجه دستورالعمل‌های آیین نامه‌ای در اتصالات بتنی بسیار محدود بود و در نتیجه مهندسین کمتر به جزئیات این ناحیه توجه می‌کردند و تنها خود را ملزم به رعایت تأمین طول مهاری کششی برای میلگردهای منفی تیر می‌دانستند. همچنین جزئیات سخت در آرماتوربندی ناحیه اتصال و اجرای ضعیف آن منجر به نامناسبی رفتار این جزء سازه‌ای شده است. نمونه ای از مقایسه جزئیات آرماتوربندی صحیح و ناصحیح اتصال بتنی تحت بارهای رفت و برگشتی در شکل 1 نشان داده شده است. شکل 1-مقایسه تأثیر جزئیات آرماتوربندی صحیح و غیرصحیح در رفتار اتصال بتنی به منظور شناخت بهتر از رفتار لرزه ای اتصالات بتنی در اشکال شکل 2 و شکل3 نمونه‌ای از آزمایش انجام شده بر روی اتصال بتنی کناری و میانی تحت بار دینامیکی رفت و برگشتی به همراه منحنی نیرو -تغییرمکان و شکل خرابی آنها تحت تغییرمکانهای مختلف نشان داده شده است. مقایسه دو شکل بیانگر رفتار ترد نمونه شکل 2 نسبت به نمونه شکل 3 است. تغییرمکان اتصال بتنی کناری شکل 2 نمودار نیرو – تغییرمکان اتصال بتنی کناری تغییرمکان اتصال بتنی کناری شکل 3 نمودار نیرو – تغییرمکان اتصال بتنی میانی آسیب‌های اتصالات بتنی در بسیاری از زلزله‌ها مفصل پلاستیک در تیر و نزدیکی ستون تشکیل می‌گردد که در نتیجه ترک در تمام عمق تیر گسترش می‌یابد. گسترش خرابی تیر در نزدیکی ستون باعث گسترش تسلیم میلگرد تا داخل اتصال و کاهش طول مهاری در میلگرد تحت بارعرضی به علت لغزش میلگردهای افقی در اتصال می‌گردد. در اتصالات میانی، تیر مسلح در دو طرف ستون تحت تنش‌های مختلفی (فشاری و کششی) قرار می‌گیرد. بنابراین باید برای اتصال بهتر تیر مسلح به ستون، دقت بیشتری نمود. همانگونه که در شکل 4 نیز مشاهده می‌شود، خرابی اتصال منجر به خرابی کلی سازه می‌شود و این خود نشان دهنده اهمیت مقاوم سازی اتصال بتنی خصوصاً مقاوم سازی لرزه ای آنها می‌باشد. نمونه ای از شکست در اتصالات ضعیف بتنی شکل 4 نمونه ای از شکست در اتصالات ضعیف بتنی آسیب‌های وارد بر اتصالات بتنی به شرح زیرطبقه‌بندی می‌شود: 1- گسیختگی برشی 2- کمانش میلگرد طولی ستون 3- کمانش میلگرد طولی تیر 4- وجود درز سرد (اجرایی) در محل اتصال 5- برون محوری اتصال تیر و ستون 6- کمبود میلگردهای مثبت و منفی که در ادامه به هر یک از این ایرادات، علت به وجود آمدن آنها و نمونه‌ای از این نوع خرابی‌ها در اثر زلزله‌های گذشته اشاره می‌گردد. گسیختگی برشی اتصال عدم وجود تنگ‌های کافی و مناسب تیر یا ستون در ناحیه بر اتصال، منجر به گسیختگی برشی اتصال می‌گردد. نمونه‌ای از گسیختگی برشی اتصال در شکل 5 نشان داده شده است. گسیختگی برشی در ناحیه ستون در بر اتصال گسیختگی برشی در ناحیه تیر در بر اتصال گسیختگی برشی در ناحیه اتصال شکل 5- گسیختگی برشی در ناحیه اتصال کمانش میلگردهای طولی ستون در ناحیه اتصال عدم استفاده از تنگ‌های مناسب و کافی در اتصال، منجر به کمانش میلگردهای طولی ستون در ناحیه اتصال می‌گردد. نمونه‌ای از کمانش میلگردهای طولی ستون در ناحیه اتصال در شکل 6 نشان داده شده است. کمانش میلگردها ی طولی ستون در ناحیه اتصال شکل 6 کمانش میلگردهای طولی ستون در ناحیه اتصال کمانش میلگردهای طولی تیر در ناحیه اتصال در اتصالی میانی که میلگردهای طولی تیر با میلگردهای طولی ستون و یا تنگهای مناسب دورگیری نشده باشند، میلگردهای طولی تیرنیزکمانش خواهند نمود. نمونه‌ای از کمانش میلگردهای طولی تیر در ناحیه اتصال در شکل 7 نشان داده شده است. کمانش میلگردهای طولی تیر در ناحیه اتصال شکل 7 کمانش میلگردهای طولی تیر در ناحیه اتصال در اتصالات همواره باید میلگردهای طولی تیر به صورت صاف و مستقیم اجرا شوند، زیرا میلگردهای طولی خمیده، توانایی تحمل نیروهای فشاری را ندارند. جزئیات مناسب و نامناسب میلگردهای طولی تیر در شکل 8 نشان داده شده است. جزئیات نامناسب میلگردهای طولی تیر و جزئیات مناسب میلگردهای طولی تیر جزئیات میگردهای طولی در اتصال شکل 8 جزئیات میگردهای طولی در اتصال وجود درز سرد در محل اتصال وجود درز انقطاع (به دلیل نحوه اجرا) در نزدیکی محل اتصال، منجر به خرابی اتصال و به تبع خرابی سازه می‌گردد. در تراز فوقانی ساختمان که احتمال وجود درز انقطاع در آن بسیار زیاد است، باید طول مهاری میلگردهای طولی و خمهای انتهایی آن به شکل صحیح رعایت شده باشد. نمونه‌ای از خرابی سازه به علت وجود درز انقطاع در محل اتصال در تراز فوقانی ساختمان در شکل9 نشان داده شده است. وجود درز سرد در محل اتصال شکل 9-وجود درز سرد در محل اتصال برون محوری امتداد تیر نسبت به امتداد ستون برون محوری امتداد تیر نسبت به امتداد ستون، منجر به ایجاد آرماتورش در محل اتصال تیر به ستون و به تبع خرابی اتصال دراثر زلزله می‌گردد. نمونه‌ای از این نوع خرابی در شکل 10 نشان داده شده است. کمبود میلگردهای مثبت و منفی کمبود میلگردهای طولی در اتصالات، منجر به خرابی کامل اتصال در اثر بارهای لرزه ای و در نتیجه تخریب کامل سـازه می‌شود. حتی کمبود میلگردهای طولی منفی می‌تواند منجر به آسیب اتصال تحت بارهای ثقلی گردد. با توجه به موارد عنوان شده به جرأت می‌توان ادعا نمود که بدترین آسیب اتصالات بتنی در اثر کمبود میلگردهای طولی می‌باشد. نمونه‌ای از تخریب اتصال در اثرکمبود میلگرد طولی که منجر به تخریب کلی سازه شده در شکل زیر نشان داده شده است. همان‌گونه که مشاهده میشود کمبود میلگردهای طولی منجر به شکست بتن در نتیجه جدایی کامل اعضای اتصال از یکدیگر می‌گردد.(شکل 11). برون محوری امتداد تیر نسبت به امتداد ستون شکل 10 برون محوری امتداد تیر نسبت به امتداد ستون شکل 11 تخریب اتصال در اثر کمبود میلگرد طولی که منجر به تخریب کلی سازه شده است. روش های مقاوم سازی اتصال بتنی چنانچه اتصال توانایی تحمل لنگرها و نیروهای طراحی را نداشته باشد با یکی از روشهای زیر اتصال را می‌توان مقاوم سازی نمود: تعمیرات جزئی روکش بتنی روکش فولادی (ورق فولادی مسلح کننده) پوشش FRP استفاده از تنگ خارجی برا ی افزایش ظرفیت برشی اتصالات تعمیرات جزئی تزریق چسب اپوکسی را می‌توان برای تعمیر ترکهای با عرض کم بکار برد. در این روش هیچ تخریبی در بتن ایجاد نمی‌شود. البته این روش برای بتن آسیب دیده کاربرد ندارد. در این روش باید ترک به وجود آمده در بتن را کاملاً با روش‌هایی مانند دمیدن هوا در ترک پاک نمود و سپس با تزریق چسب ترک را پر نمود. روکش بتنی روکش بتنی باید به گونه‌ای اجرا گردد که کلیه اعضای اتصال به صورت یکپارچه عمل نماید. عموماً این روش زمانی بکارمیرود که هم تیر و هم ستون اتصال مستعد ترک خوردگی باشند. برای اتصال مناسب بین بتن قدیم و جدید و همچنین برای جوش نمودن میلگردهای جدید و موجود باید قسمت پوشش بتنی میلگردها را تخریب نمود. ضخامت مناسبی برای روکش بتنی در نظرگرفته شود تا کلیه میلگردهای طولی تیر و ستون و همچنین تنگها را در برگیرد. در استفاده از این روش بکارگیری خاموتها با فاصله مناسب بسیار حائز اهمیت می‌باشد. میلگردهای قائم و افقی و خاموتها باید به گونه‌ای تعبیه شوند که محدوده مسلح شده‌ای در اتصال بوجود آید. در طراحی اتصال، محصور شدن اتصال توسط اعضایی که عمود بر صفحه نیروهای مورد نظر هستند، نقش بسیار مهمی را ایفا می‌نماید.پروکش بتنی باید تمام وجه تیرها و ستونهای منتهی به اتصال را در برگیرد. تنگهای افقی مقاومت برشی مورد نیاز را تامین می‌نماید. میلگردهای قائم عرضی توسط تنگهای عرضی به یکدیگر متصل می‌شوند. در استفاده از این روش، روکش بتنی همواره باید سطح رویی دال را نیز بپوشاند ( شکل 12). برون محوری امتداد تیر نسبت به امتداد ستون شکل 12 اجرای روکش بتنی تنها در ناحیه اتصال در مواردی که تنها ستون منتهی به اتصال ضعیف بوده و یا ضابطه ستون قوی، تیر ضعیف در اتصال رعایت نشده باشد، می‌توان با تقویت ستون با روکش بتنی و امتداد آن تا روی اتصال مانند شکل 13 ستون و اتصال را تقویت نمود. در این روش با سوراخ نمودن تیرهای منتهی به اتصال میلگردهای برشی از داخل تیرها عبور داده می‌شوند. در مواردی که جزئیات اتصال و اعضای منتهی به آن بسیار ضعیف بوده و یا اینکه ترکهای عمیقی در اتصال دیده شود، بهتر است روکش بتنی در اطراف تیر و ستون منتهی بـه اتصال و نیز خود اتصال اجرا گردد( شـکل 14). در این روش میلگردهای اضافی از اتصال عبور داده می‌شوند. ازخاموتهای افقی و قائم نیز برای تامین مقاومت برشی استفاده می‌شود. در قسمت فوقانی و تحتانی مقطع تیر، خاموتهای افقی ستون در ناحیه اتصال باید با فاصله‌های مناسب و نزدیک به یکدیگر قرار گیرند. در اتصالات خارجی بسته به عملکرد نیروها در ناحیه اتصال باید میلگردهای مناسبی در اتصال تعبیه شود(شـکل 15). میلگردهای افقی و عمودی اضافی تیر و ستون باید در داخل اتصال نفوذ نمایند. شبکه جوش شده باید مانند شکل16در دوسمت اتصال تعبیه شود. شبکه جوشی را باید با جوش به میلگردهای اصلی متصل نمود. در غیر این صورت می‌توان آنها را با میخچه به بتن متصل نمود. خاموت‌های تیر به ستون نزدیک به اتصال منجر به اصلاح رفتار اتصال می‌گردد. اجرای روکش بتونیاجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف تیر و ستون منتهی به اتصال و خود اتصال شکل 14 اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف تیر و ستون منتهی به اتصال و خود اتصال اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف اتصال خارجی شکل 15- اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف اتصال خارجی اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف اتصال خارجی شکل 16 -اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف اتصال خارجی (ادامه) روکش فولادی (ورق فولادی مسلح کننده) استفاده از ورق فولادی مسلح کننده روشی است که با استفاده از آن می‌توان بدون افزایش ابعاد اتصال، مقاومت آن را افزایش داد. در روش استفاده از ورق فولادی مسلح کننده موقعیت اتصال تأثیر بسزایی بر میزان افزایش مقاومت اتصال دارد.(شکل 17). ورق فولادی تقویت کننده بهتر است با چسب اپوکسی به اتصال چسبانده شود و سپس با آرماتور های پیش تنیده به اتصال محکم گردد. چسب یا گروت اپوکسی می‌تواند سطوح ناهموار اتصال را نیز اصلاح نماید. حداقل ضخامت ورق تقویت 4 میلیمترمی‌باشد. قبل از انجام عملیات فوق ضروریست که اتصال به طور موضعی مرمت شود. ورقهای فولادی مسلح کننده ضعف‌های عمده سازه‌های بتن مسلح یعنی فقدان میلگرد برشی کافی و نیاز به میلگردهای محصور کننده هسته بتنی را کاهش می‌دهد. به منظور بهسازی لرزه ای اتصالات کناری و میانی در صورتی می‌توان از ژاکت فولادی استفاده نمود که ورقهای فولادی مسلح کننده را در کلیه وجوه تیر و ستون بکار برد و آنها را مستقیماً و یا از طریق نبشی به یکدیگر جوش نمود. (شکل 18). اجرای ژاکت بتنی اتصالات در اطراف اتصال خارجی شکل 17 روشهای تقویت اتصال بتنی کناری روش های بهسازی اتصالات در مواردی که فقط ستون منتهی به اتصال ضعیف بوده و یا ضابطه ستون قوی، تیر ضعیف در اتصال رعایت نشده باشد، می‌توان با مقاوم سازی اتصال با ورق فولادی و امتداد آن تا روی اتصال مانند شکل 19 ستون و اتصال را تقویت نمود. در این روش با سوراخ نمودن تیرهای منتهی به اتصال میلگردهای برشی از داخل تیرها عبور داده می‌شوند. برای مکانهایی که در آنها خوردگی شیمیایی زیاد است، در صورتی می‌توان از مقاوم سازی اتصال با ورق فولادی استفاده نمود که ابتدا با انجام آزمایشهایی خاص میزان خوردگی فولاد را اندازه‌گیری نموده و در صورت کمتر بودن میزان خوردگی از رواداریهای مجاز، این روش را بکار برد. ژاکت فولادی ژاکت فولادی را با ورقه این‌گونه نیز می‌توان اجرا نمود. در این روش نیروهای کششی و فشاری بالهای فوقانی و تحتانی تیر به کمک ورق‌های گونه به ستون انتقال داده می‌شود. رعایت جزئیات اجرایی در این روش مقاوم سازی بسیار مهم و روش اجرای آن نیز بسیار مشکل می‌باشد. نمونه‌ای از جزئیات مقاوم سازی اتصال با ورق فولادی در شکل 20نشان داده شده است. مقاوم سازی اتصال بتنی با ورق فولادی شکل 20 مقاوم سازی اتصال بتنی با ورق فولادی ژاکت فولادی را با ورق های موجدار نیز می‌توان اجرا نمود. اتصالات ضعیف توسط ورقهای فولادی موجدار روکش می‌شوند و فاصله موجود بین ورق و سطح بتن با گروت منبسط شونده پر می‌شود. روکش را می‌توان بر روی ستون و اتصال اجرا نمود، ولی برای افزایش مقاومت برشی تیر بهتر است روکش را تا روی تیر نیز امتداد داد. ورق فولادی موجدار در برابر بارهای سیکلی رفتار بهتری نسبت به ورقهای مسطح از خود نشان می‌دهند. مقاوم سازی اتصال بتنی با frp با تقویت اتصال 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 این روش می‌توان بدون افزایش ابعاد اتصال، مقاومت آن را افزایش داد. استفاده از تقویت اتصال بتنی با frp نسبت به روکش فولادی ارجح است، زیرا تقویت اتصال بتنی 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. در نتیجه نیازبه سیستمهای حفاظت از خوردگی نمی‌باشد و آماده کردن سطوح اعضا قبل از مقاوم سازی اتصال بتنی با frp و نگهداری از آنها بعد ازنصب، آسانتر از صفحات فولادی است. لازم به ذکر است که در استفاده از این روش بر خلاف روش مقاوم سازی با روکش بتنی نیازبه افزایش ابعاد اتصال و عملیات ساختمانی پر حجم نمی‌باشد. در صورتیکه مقاوم سازی اتصال بتنی با frp انتهای اعضای متصل به اتصال (تیر وستون) را محصور نماید، تقویت برشی در محدوده مفصل پلاستیک تیر وستون صورت می‌پذیرد ولی هسته اتصال از لحاظ برشی تقویت نمی‌گردد و در صورتیکهFRP 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) عملا مهار نیروی کششی در محدوده اتصال ایجاد نمی‌گردد بنابراین نتیجه‌گیری می‌گردد تقویت خمشی تیر در ناحیه اتصال با این روش نیز امکان‌پذیر نمی‌باشد و افزایش ظرفیت گیرداری در محل اتصال اتفاق نمی‌افتد. به عنوان راه حل برای دسترسی به هسته اتصال، بکارگیری مهارهای الیافی در داخل سوراخ‌های 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 مقاوم سازی بروی تیر و ستون چسبانده می‌شوند، در محل اتصال و یا قبل از آن قطع کرد بلکه بایـد نوارهایFRP 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 پیشنهاد شده است. بدلیل وجود فولاد داخلی در مقطع اتصال، این نوع مهاربندی تنها در صورتی می‌تواند استفاده شود که عرض نوارFRP کم باشد تا در سوراخهای ایجاد شده بین دو میلگرد داخل دیوار بتواند قرار گیرد. اغلب آزمایشات انجام یافته، بروی مدلهایی متمرکز شدکه به همین صورت انتهایFRP مهاربندی شده است. نتایج نشان داد که این نوع مهاربندی عملکرد خوبی دارد سوراخهای ایجاد شده را نیز باید پس از قرار گرفتن FRP، مجدداً با ملات اپوکسی پر کرد. برای پر کردن این سوراخها ملات سیمان مناسب نیست زیرا افت سیمان سبب تأثیر منفی بر مقاومت مهاربندی می گردد. تقویت اتصال بتنی با FRP شکل 22 – تقویت اتصال بتنی با FRP تقویت اتصال بتنی با FRP شکل 23 – مقاوم سازی اتصال بتنی با frp استفاده از روکش فلزی اتصالات بتنی برای افزایش ظرفیت برشی اتصالات پس از آنکه ایرادات ترک‌های سطحی با تزریق چسب اپوکسی بر طرف شدند و سطح بتن کاملاً تمیز شد، اتصال با استفاده از تنگ‌های خارجی که پیش‌تنیده شده‌اند، تقویت می‌شود. پس از این مرحله اتصال با شبکهای از مفتول‌های به هم جوش شده پوشانده شده و بتن پاشی می‌شود. وقتی که چهار تیر به اتصال وارد می‌شود استفاده از تنگ در دو طرف ممکن نیست زیرا قادر به عبور از اتصال نیستند. لازم به ذکر است استفاده از تنگ خارجی در یک جهت به هیچ عنوان برای بارهای لرزه ای مناسب نمی‌باشد زیرا این تنگ‌ها کششی کار کرده و به هیچ عنوان ظرفیت تحمل نیروی فشاری را ندارند. نمونه‌ای از روکش فلزی اتصالات بتنی برای افزایش ظرفیت برشی اتصالات در شکل 24 نشان داده شده است. الف: استفاده ژاکت فولادی اتصالات بتنی در یک جهت ب: استفاده از ژاکت فولادی اتصالات بتنی در دو جهت شکل 24- بهسازی ظرفیت برشی اتصالات با استفاده از روکش فلزی اتصالات بتنی در یک و یا دو جهت

الف: استفاده ژاکت فولادی اتصالات بتنی در یک جهت

ب: استفاده از ژاکت فولادی اتصالات بتنی در دو جهت

شکل 24- بهسازی ظرفیت برشی اتصالات با استفاده از روکش فلزی اتصالات بتنی در یک و یا دو جهت

مقاوم سازی اتصالات بتنی
5 (100%) 1 vote