مقاوم سازی ستون بتنی

بهسازی و مقاوم سازی ستون بتنی

مقاوم سازی ستون بتنی مطابق آیین نامه‌های طراحی باید از حداقل بعد عرضی کافی برخوردار باشند. زمانی که ستونهای بتنی دارای نسبت طول به عرض زیاد می‌باشند تحت خمش‌های دو محوره دچار خرابی می‌گردند.

تقویت ستون بتنی به منظور افزایش مقاومت محوری، خمشی و برشی و همچنین برای افزایش ظرفیت شکل‌پذیری ستون در نزدیکی محل اتصال به تیر و مقاوم نمودن محل وصله‌های ضعیف نیز صورت می‌پذیرد.

خرابی های ستون بتنی ناشی از موارد زیر است:

  •  ایجاد ترک و خرد شدگی
  •  خوردگی میلگردهای فولادی
  • کمبود مقدار و موقعیت آرماتورهای موجود
  • کمبود مقاومت فشاری درجای بتن
  • طول وصله ناکافی
  • کمانش میلگردهای طولی
  • شکست های ناشی از برش
  • شکست های ناشی از خمش و اندرکنش برش و خمش
  • شکست ستون کوتاه

 

نمونه‌ای از خوردگی میلگرد و شکست برشی ستون

شکل 1-  نمونه‌ای از خوردگی میلگرد و شکست برشی ستون

شکست تُرد و برشی ستون‌های بتنی به دلیل ماهیت ناگهانی آن بدترین نوع شکست می‌باشد. به همین دلیل همواره سعی بر آن است که مکانیسم کنترل کننده خرابی ستون بصورت خمشی باشد و ستون نباید به عنوان عضوی ضعیف در قاب سازه‌ای عمـل نماید. در شکل 1 نمونه‌ای از شکست برشی ستون دیده می‌شود.

از دیگر خرابی‌های ستون می‌توان به کمانش آرماتورهای طولی، عدم دورگیری مناسب و طول ناکافی وصله‌ها اشاره نمود که در اشکال 2-الف، ب و پ به ترتیب نشان داده شده‌اند.

خاموت‌هایی که دارای اعوجاج بوده و یا تحت زاویه 135 درجه و با طول مناسب خم نمی‌گردند، نمی‌توانند از کمانش میلگردهای طولی جلوگیری کرده و یا دورگیری مناسبی برای بتن ایجاد نمایند. این امر منجر به شکست ستون قبل از تشکیل مفصل پلاستیک در تیر می‌گردد.

در ستون های بتنی به علت لغزش آرماتورهای طولی در محل وصله‌ها، مفصل پلاستیک در این نواحی ایجاد می‌گردد و طی چند سیکل ابتدایی خمش غیر الاستیک، ظرفیت باربری ستون به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد.

روشهای مقاوم سازی ستون‌ بتنی 

در سالهای اخیر روشهای تقویت ستون مختلفی برای بهبود ظرفیت خمشی، برشی و شکل‌پذیری ستون ها توسط افزایش دورگیری جانبی ناحیه مفصل پلاستیک ارائه شده است که عملکرد مناسبی طی زلزله های مختلف داشته‌اند. این روش‌های تقویت ستون عبارتند از:

  1. ژاکت بتنی
  2. ژاکت فولادی ستون بتنی
  3. روش تقویت ستون با FRP

1. استفاده از ژاکت بتنی 

ژاکت بتنی شامل لایه‌ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموتهای بسته می‌باشد. ژاکت بتنی مقاومت خمشی و برشی ستون را افزایش می‌دهد و افزایش شکل‌پذیری 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. ژاکت بتنی بسته به شرایط می‌تواند دور تا دور ستون و یا در یک وجه آن اجرا شود.

مناسب بودن طرح ژاکت بتنی به پیوستگی آن با عضو بستگی دارد. اگر ضخامت ژاکت بتنی کم باشد، افزایش سختی درستون مقاوم سازی شده محسوس نمی‌باشد. ژاکت بتنی ستون باعث افزایش ابعاد ستون می‌گردد که علاوه بـر مسائل معماری، وزن ساختمان را نیز افزایش می‌دهد.

گاهی عملکرد مرکب بتن قدیم و روکش‌، صرفاً از طریق چسبندگی بین آنها (با توجه به زبر بودن سطح بتن قدیمی) تأمین می‌گردد که می‌توان برای ایجاد اتصال قوی‌تر بین قفس قدیم و جدید از آرماتور Ω  که به میلگردهای قدیمی و جدید جوش  شـده‌اند، استفاده نمود. البته درشرایطی که ابعاد ستون مقاوم سازی شده بزرگ باشد و دورگیری تمام میلگردهای جدید به صورت حداقل یک در میان امکان‌پذیر نباشد، استفاده از تنگ های متصل کننده بمنظور جلوگیری از کمانش میلگردهای طولی، ضروری خواهد بود. (شکل 2)

کمانش آرماتور طولی به علت عدم دورگیری مناسب آنها

شکل2- نحوه ایجاد اتصال مناسب بین بتن جدید و قدیم   الف) بدون استفاده از تنگ‌های متصل کننده و ب) با استفاده از تنگ‌های متصل کننده

نحوه ایجاد اتصال مناسب بین بتن جدید و قدیم از یک وجه ستون

شکل 3-  نحوه ایجاد اتصال مناسب بین بتن جدید و قدیم از یک وجه ستون

در صورتیکه ژاکت بتنی ستون تنها در قسمتی از ستون اجرا گردد، باید خاموتهای قدیم نمایان شده و خاموتهای جدید به آنها جوش شوند.

اگر بنا به دلایلی افزایش ظرفیت برشی بدون افزایش ظرفیت خمشی مد نظر باشد، پوشش بکار گرفته شده می‌تواند به سقف و تیرها متصل نباشد و اگر افزایش ظرفیت خمشی ستون نیز مد نظر است پوشش بکار گرفته شده باید از سقف عبور نماید (شکل4).

استفاده از ژاکت بتنی

شکل 4-  استفاده از ژاکت بتنی   الف-  تقویت ستون بتنی (خمشی)       ب-تقویت ستون بتنی (برشی)

به هنگام استفاده از راهکار بهسازی ستون بتنی با ژاکت بتنی ستون، اگر افزایش ظرفیت خمشی ستون مدنظر باشد، آرماتورهای اضافه شده طولی باید در فونداسیون مهار شده و به صورت پیوسته از داخل سقف‌ها نیز عبور نمایند. نمونه‌ای از این امر در شکل 5 نشان داده شده است. میلگردهای طولی اضافی معمولاً در چهار گوشه ستون قرار می‌گیرند و به هنگام عبور از سقف نباید با تیرها برخورد نمایند. افزایش خاموتها در ژاکت بتنی ستون منجر به افزایش مقاومت برشی ستون می‌شود.

خاموتها را به علت وجود ستون نمی‌توان با یک میلگرد منفرد اجرا نمود و برای اجرای آنها استفاده از حداقل دو میلگرد که به آرماتورهای طولی متصل شده باشند، ضروری است. خم خاموتها باید دارای طول کافی بوده و حداقل زاویه آنها 135 درجه باشد.

جزییات تقویت ستون بتنی بوسیله ژاکت بتنی ستون به هنگام عبور از سقف

شکل 5- جزییات تقویت ستون بتنی بوسیله ژاکت بتنی ستون به هنگام عبور از سقف

اجرای ژاکت بتنی

اجرای ژاکت بتنی بهتر است با قالب و بتن خود تراکم اجرا گردد ولی اگر روکش بتنی ضخامت کمی داشته باشد، استفاده از روش بتن پاشی بهتر از بتن‌ریزی می‌باشد. در شکل اجرای روکش بتنی با قالب نشان داده شده است. در ایـن روش پس از بستن آرماتورها به دور ستون، قالب‌بندی و  بتن‌ریزی به صورت مرحله‌ای انجام می‌شود. ارتفاع قالب در هر مرحله باید طوری باشد که  بتن‌ریزی و تراکم آن امکان‌پذیر باشد.  بتن‌ریزی در قسمت فوقانی زیر سقف مشکل‌ترین قسمت است. در شکل اجرای روکش بتنی ستون با روش بتن پاشی نشان داده شده است. برای اجرای بتن شاتکریت مطـابق شـکل از کرمبندی استفاده می‌شود.

برای اطمینان از عمل مرکب بتن قدیم و جدید باید سطح بتن قدیم را با تیشه یا قلم مضرس نمود و یـا سطح آنها را با چسبهای شیمیایی پوشاند. آزمایشات و تجارب گذشته نشان می‌دهد که زبر نمودن سطح بتن برای پیوستگی بتن قدیم و جدید کافی می‌باشد، ولی با کاشت میخچه در فاصله 300 تا 500 میلیمتر عمل مرکب بین بتن قدیم و جدید بـه شکل کاملاً مشه%D

مقاوم سازی ستون بتنی
4.4 (88.33%) 12 votes
به اشتراک بگذارید: