بسیاری از سازه های بتن‌آرمه یا به اصطلاح بتنی به دلایل مختلفی از جمله خطاهای حین طراحی و یا ساخت، تغییر کاربری سازه و از دست رفتن بخشی از ظرفیت سازه به علت خوردگی میلگردهای فولادی نیاز به مقاوم سازی، ترمیم، تقویت و بهسازی پیدا می‌کنند. یافتن راهکارهای مقاوم سازی سازه های بتنی و ارتقای ظرفیت باربری چنین سازه‌ هایی همواره دغدغه‌ طراحان و مجریان سازه‌ها بوده است.

دلایل مقاوم سازی سازه های بتنی

سازه های بتنی به عنوان بخش گسترده ای از سازه ها چنانچه بر حسب محاسبات دقیق و روابط شکل پذیری طراحی و اجرا شوند ساختمان های بسیار مطلوبی خواهند بود اما کیفیت ساخت در برخی سازه ها به دلایل مختلف بسیار نامطلوب است.

کیفیت بد بتن، آرماتور گذاری نامناسب، اجرای بد بتن ریزی، مصالح نامرغوب، خطاهای طراحی، خطاهای اجرایی، افزایش بار سازه، تاثیر شرایط محیطی مخرب و خطر زلزله در اکثر نقاط کشور ایران از جمله عواملی هستند که باعث ضعف سازه های بتنی و نیاز آن ها به مقاوم سازی ساختمان می شوند.

بسیاری از سازه‌های بتن‌آرمه موجود که بر مبنای آئین‌نامه‌های قبل از سال 1970 طراحی و اجرا گردیده‌اند، دارای جزئیات ضعیف آرماتورگذاری بوده که مشکلاتی همچون ظرفیت تغییر مکان جانبی پایین، قابلیت استهلاک انرژی پائین، زوال مقاومت و بروز مکانیزم در محل‌های نامطلوب در سازه را به همراه داشته که کلیه این موارد منجر به فروپاشی و انهدام سازه می‌گردد. جزئیات غیرشکل‌پذیر در یک سازه بتن‌آرمه در قالب مواردی همچون مقاومت برشی ضعیف اتصال بواسطه عدم آرماتورگذاری عرضی در هسته اتصال، ظرفیت برشی پائین ستون منتهی به اتصال، کم بودن طول هم‌پوشانی آرماتورهای طولی ستون، عدم رعایت ناحیه خاموت گذاری فشرده در تیر و طول مهاری ناکافی آرماتورهای تیر در ناحیه اتصال مطرح می باشد. ضعف در ناحیه اتصال تیر به ستون به همراه عامل نامطلوب ستون ضعیف-تیر قوی پایداری سازه را به مخاطره می‌اندازد. وقوع مکانیزم در تیر در مقایسه با ستون ارجح بوده و مکانیزم ستون در مقایسه با ناحیه اتصال غیر بحرانی‌تر می باشد. بروز مکانیزم و تشکیل مفصل در ناحیه اتصال تیر به ستون، منجر به دوران‌های فزاینده در تیر و ستون گشته که باعث از بین رفتن ظرفیت باربری ستون می‌گردد و ایمنی سازه را متأثر می‌نماید.

پیشنهاد برای مطالعه

روش‌های مقاوم سازی ساختمان فولادی

جهت بررسی مقاوم سازی سازه های بتنی، بدون تردید شناسایی گونه‌های مختلف خسارت در ساختمان های بتنی امری مهم و اجتناب ناپذیر می‌باشد. بنابراین انواع مختلف ضعف‌های سازه های بتنی به شرح زیر می‌باشد:

  • ایجاد ترک های مورب در هسته بتن
  • ورقه ورقه شدگی هسته مرکزی بتن دراکثر ترکهای مورب رفت و برگشتی ناشی از زلزله
  • جدا شدگی پوشش بتن
  • کنده شدن تنگها و خاموتها و خارج شدن از محل های خود
  • شکست برشی المان‌های کوتاه یا اعضایی که به اطراف متصل شده اند و طول موثر آزاد آنها کم است.
  • پدیده کمانش در آرماتورهای طولی
  • خارج شدن میلگردها از محل‌های اولیه و در رفتن به نواحی تنش های متناوب زیاد
  • گسیخته شدگی دال ها بتن آرمه در کناره های غیر ممتد
  • ترک های مورب در دیوار برشی، بخصوصبه صورت متمرکز در اطراف بازشوها
  • ایجاد ترک برشی در محل گره ها و محل اتصال تیر ستون
اشکالات رایج دال بتنی- خوردگی و شن نما شدگی بتن
شن نما شدگی دال بتنی

بتن مصالح ساختمانی با مقاومت فشاری نسبتا خوب و مقاومت کششی پایین است و در صورتی که عضو بتنی بدون میلگرد در نظر گرفته شود با اعمال بار در عضو ترک خوردگی ایجاد شده و این ترک خوردگی تا تخریب نهایی عضو پیش می رود (گسیختگی بتن تنها به صورت ترد و ناگهانی می باشد). در بتن مسلح با استفاده از آرماتورهای تقویت کششی این مشکل بر طرف می‌گردد. این مسئله از جمله نقاط ضعف سازه های بتنی مسلح و پیچیدگی آن در امر تقویت، ترمیم و مقاوم سازی آن می باشد. ارزیابی و انتخاب مصالح تعمیری موجود مرحله دشواری در تعمیر بتن و بازسازی بتن می باشد ضرورت تعداد بیشمار مصالح تعمیری و تقویتی جدید در سال‌های اخیر، باعث توسعه روشهای مختلف مقاوم سازی سازه های بتنی شده است می‌باشد.

پیشنهاد برای مطالعه

راهکارهای مقاوم سازی ساختمان قدیمی در برابر زلزله

مقاوم سازی با ژاکت بتنی و ژاکت فولادی

یکی از ایده های ابتدایی و تکنیک‌های مرسوم بهسازی و مقاوم سازی سازه های بتنی و تقویت سازه‌ها، شکافتن پوشش بتنی عضو سازه ای و قرار دادن میلگردهای فولادی اضافی در المان و سپس پوشاندن آن قسمت به وسیله‌ چسب‌ها و رزین های پر مقاومت بوده است. این ایده علی رغم آنکه ظرفیت سازه را مقداری بهبود می‌بخشد لیکن هم چنان مشکل خوردگی میلگردهای فولادی را بی پاسخ می‌گذارد؛ تکنیک دیگری که برای تقویت سازه های بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بکارگیری ورق های فولادی یا تکنیک ژاکت فولادی هست که در آن ورقهای فولادی از بیرون به اجزاء بتنی چسبانده می‌گردد. روش اتصال ورق فولادی، روشی ساده و اقتصادی است؛ اما از جهات زیر مسئله‌ ساز است:

  • وزن بالای ورق های فولادی و مشکلات ساخت این اجزاء
  • دسترسی سخت به اجزاء و نیاز داشتن داربست
  • ضعف ایجاد شده در چسبندگی بین فولاد و بتن که ناشی از خوردگی فولاد می‌باشد
  • داشتن محدودیت طولی در انتقال ورقهای فولادی به کارگاه با توجه به این نکته که در پروژه های مقاوم سازی سازه های بتنی، طولهای تیر عموماً بلند می‌باشند.

روش سنتی دیگر در مقاوم ‌سازی سازه های بتنی، استفاده از ژاکت های بتنی یا پوشش‌هایی از نوع بتن‌آرمه، می‌باشد. استفاده از این روش سبب افزایش سختی و شکل ‌پذیری و در مجموع تقویت سازه های بتنی می‌باشد؛ از ضعف های این روش افزایش ابعاد مقاطع و بار مرده سازه بتنی می‌باشد. استفاده از این روش همچنین نیازمند تخلیه ساختمان و تخریبهای زیاد سازه بتنی است و باعث افزایش نامطلوب سختی اعضای بتنی می‌گردد.

افزایش ظرفیت باربری و بهسازی با ژاکت بتنی- مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی با ژاکت بتنی

مقاوم سازی با دیوار برشی فولادی

در سال های اخیر به طور مکرر دیوارهای برشی فولادی به عنوان سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی درطراحی و مقاوم سازی سازه ها به کار برده می شوند. هزینه ساخت کم، نصب سریع، پتانسیل جذب انرژی بالا و… دیوار برشی فولادی را یک سیستم بسیار مناسب جهت مقاوم سازی سازه های موجود ساخته و این سیستم در حال حاضر در کشورهایی مثل ایالات متحده، ژاپن و کانادا در مقاوم سازی ساختمان ها کاربرد بسیاری یافته است. دیوار برشی فولادی می تواند به آسانی به قاب های فلزی موجود اضافه شود، اما مقاوم سازی لرزه ای قاب های بتنی توسط دیوار برشی فولادی مراحل ابتدائی پیشرفت خود را طی می کند.

با مقایسه رفتار قاب های بتنی با و بدون دیوار برشی فولادی مشخص گردیده است که تاثیر پارامتر مقاومت فشاری بتن برظرفیت قاب های بتنی با دیوار برشی ورق فولادی بیشتر است که علت آن را میتوان تاثیر ورق فولادی بر عناصر مرزی دانست.

افزایش ظرفیت باربری و سختی جانبی با دیوار برشی فولادی - مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی ساختمان با دیوار برشی فولادی

پیشنهاد برای مطالعه

کدام ساختمان ها نیاز به مقاوم سازی دارند؟

مقاوم سازی با استفاده از مهاربندهای فولادی

اضافه نمودن مهاربندی های فولادی به سازه بتنی، افزایش سختی، کاهش نیاز شکل پذیری و افزایش مقاومت برشی سیستم را به همراه خواهد داشت ضمن آنکه افزایش ناچیزی را در وزن سازه موجب می شود. عموما استفاده از سیستم های مهاربندی واگرا (EBF) در ساختمان های بتنی به دلیل پر هزینه بودن و مشکلات موجود در اجرا و تامین جزییات تیر پیوند مرسوم نمی باشد. اما انواع سیستم های مهاربندی همگرا می تواند در این نوع بهسازی مورد توجه قرار می گیرد.

بهسازی لرزه ای و افزایش سختی جانبی با افزودن بادبند و مهاربند - مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی ساختمان بتنی با افزودن مهاربند

مقاوم سازی با استفاده ازمیان قاب های صفحه ای بتنی یا بنایی

افزایش مقاومت و سختی سیستم و همچنین کاهش نیاز شکل پذیری اعضا و اجزای سازه را می توان با اضافه نمودن میان قاب های صفحه ای بتن مسلح و یا دیوارهای آجری ایجاد نمود که یکی از رایج ترین روش ها در سازه های بتنی است. دیوارهای اضافه شده می توانند به صورت دیوار های برشی جدید که در محل اجرا شده و یا دیوارهای بنایی شاتکریت شده باشند.

در بهسازی سازه ها با استفاده از این روش باید به این موضوع توجه نمود که آیا قاب بتنی موجود می تواند به عنوان قسمتی از سیستم مرکب باشد یا خیر. به عبارت دیگر باید کفایت باربری ستون های موجود سازه در صورتی که به عنوان اعضا و اجزای مرزی دیوارهای برشی عمل نمایند مورد کنترل قرار می گیرد.در صورت عدم کفایت مقاومتی ستون های سازه می توان دیوار برشی را به صورت کامل به همراه اعضا و اجزا مرزی و به صورت مجزا از قاب بتنی موجود احداث نمود و یا با تقویت ستون های سازه دیوار بتنی را به این اعضا متصل نمود. مزیت حالت دوم استفاده از بار محوری فشاری ستون های موجود در کاهش بار برکنش اعمالی ناشی از زلزله می باشد.

بهسازی و مقاوم سازی با اضافه کردن میان قاب بتنی و بنایی- مقاوم سازی ساختمان
جزئیات اجرایی مقاوم سازی با افزودن میان قاب

اضافه کردن قاب های خمشی

قاب های خمشی در صورت ارضای ضوابط تعیین شده ، دارای شکل پذیری و اتلاف انرژی بسیار بالایی می باشند . به علت سختی کم پاسخ این سیستم به نیروهای جانبی باتغییر شکل های فزاینده همراه است که برای اجزای غیر سازه ای مشکلاتی را بوجود می آورد و همچنین با افزایش تغییرشکل های ثانویه حتی به ناپایداری کلی سازه منجر می شود. این سیستم ها با توجه به سختی کمتر و نرم بودن ، پس از خرابی سیستمهای سخت، می توانند نیرو جذب کنند و در صورت پاسخگو نبودن سیستم مقاوم اصلی، از خرابی سازه جلوگیری نمایند. لازم به ذکر است قابهای اضافه شده می توانند بصورت خارجی نیز باشند

بهسازی با اضافه کردن قاب خمشی در خارج از ساختمان
جزئیات اجرایی مقاوم سازی با اضافه کردن قاب خمشی

مقاوم سازی با الیاف FRP

با توجه به موارد اشاره شده، در امر مقاوم سازی سازه های بتنی نیاز به مصالحی احساس می‌شود که علاوه بر افزایش مناسب ظرفیت سازه بتواند در مقابل شرایط محیطی نامساعد نیز دوام خوبی را برای بتن از خود نشان دهد. گسترش تکنولوژی های جدید علم مواد و پلیمرها با مشخصات مکانیکی مختلف، جامعه مهندسی را برآن داشته تا از قابلیت‌ها و کاربردهای متنوع محصولات پلیمری و کامپوزیتی استفاده نموده و جایگزینی آنها را با مصالح و مواد سنتی اجتناب ناپذیر ساخته است. با ورود پلیمرهای مسلح شده با الیاف FRP به صنعت ساختمان، به عنوان یکی از جالب‌ترین و نوید بخش ترین فناوری‌ها، بسیاری از مشکلات فرا روی فعالان امر بهسازی و مقاوم سازی ساختمان  برطرف شد و روش‌های نوینی در زمینه‌ تقویت و ترمیم سازه‌ های بتنی پدیدار گشت. در این روش‌ها از اشکال مختلف مصالح FRP نظیر الیاف، ورقه و آرماتور به منظور بهبود ظرفیت باربری، ترمیم، تقویت و مقاوم سازی سازه‌ ها بتنی استفاده می‌گردد.

همانگونه که اشاره شد، مصالح کامپوزیتی FRP، کاربردهای فراوانی را برای مقاوم ‌سازی سازه های بتنی به ‌خود اختصاص داده است. FRP ماده کامپوزیتی با مقاومت کششی بالاست که با رزین اپوکسی آغشته می‌گردد و بدلیل مقاومت کششی بالا، وزن پایین و دوام مناسب (در مقابل خوردگی و شرایط محیطی سخت) دارای کاربرد گسترده‌ای در مقاوم سازی سازه های بتنی در مقابل نیروی زلزله است. از این رو استفاده از ورق FRP در سال های اخیر، گزینه مناسبی جهت تقویت و مقاوم سازی ساختمان های بتنی بوده است. سهولت استفاده، عدم نیاز به نیروی کار ماهر، سبکی و مقاومت کم، FRP را راهکار مناسبی جهت ترمیم سازه های بتنی، تقویت و مقاوم سازی بدون بر هم زدن عملکرد عادی فضا ساخته، به همین دلیل این مصالح مورد توجه معماران به ویژه در ترمیم سازه ها و بهسازی و تقویت سازه های بتنی و  بناهای قدیمی قرار گرفته است. روش تسلیح خارجی با مصالح FRP و روش‌های خانواده‌ آن، رایج‌ترین روش‌ها در تقویت سازه های بتنی می‌باشند. با این حال این روش‌ها با چالش‌هایی جدی نظیر جداشدگی زودرس عامل تقویت کننده و آسیب‌پذیری سازه بتنی در مقابل شرایط نامساعد محیطی نظیر تغییرات شدید دمایی، ضربه، آتش‌سوزی و خرابکاری مواجه می‌باشند.

پیشنهاد برای مطالعه

مقاوم سازی ساختمان با FRP چگونه انجام می گیرد؟

تقویت سازه ‌های بتنی با مواد FRP

در دهه 80 میلادی سیستم های پلیمر مسلح شده با الیاف Fibre Reinforced Polymers به نام اختصاری FRP در دنیامعرفی شدند که به دلیل داشتن دو جزء اصلی شامل الیاف و ماده چسباننده آن ها به یکدیگر به عنوان نوعی ماده مرکب یا کامپوزیت به شمار می رود. در کامپوزیت ها مشخصات شیمیایی و فیزیکی هر کدام از اجزای متشکله به تنهایی محفوظ است، اما در کنار یکدیگر تشکیل ماده ای جدید با خصوصیات فیزیکی و رفتار مکانیکی تازه ای را می دهند که کاربردهای ویژه دارند.

در کامپوزیت های FRP مشخصات فیزکی جدید، سبکی وزن، نازک بودن، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت کششی بالا و چندین برابر فولاد و ضریب ارتجاعی مناسب که تقریبا در حدود فولاد است، کاربردهای آن ها را در مقاوم سازی و بازسازی سازهای بتنی، فولادی و بنایی بسیار فراگیر و گسترده کرده است.

مقاوم سازی تیر بتنی با الیاف FRP
مقاوم سازی تیر بتنی با الیاف FRP

مزایای کامپوزیت های پلیمری FRP:

  • وزن کم
  • انعطاف پذیری بالا
  • سهولت در حمل و نصب
  • عدم نیاز به سیستم های محافظ در برابر خوردگی
  • برشکاری در قطعات دلخواه
  • نسبت بالای مقاومت به وزن
  • مقاومت و سختی بالا
  • امکان تقویت به دو صورت داخلی و خارجی

 معایب کامپوزیت پلیمری FRP:

  • آسیب پذیری در مقابل اتش سوزی
  • کم تجربگی مشاوران و پیمانکاران
  • عدم امکان استفاده از ورق های FRP در سطوح ناصاف
  • افزایش وقوع شکست ترد با مصرف این گونه کامپوزیت ها

کامپوزیت ها می توانند به صورت ورقه هایی با جنس های مختلف باشند که به دسته های GFRP، CFRP و AFRP تقسیم بندی می شوند که اولی از جنس کربن، دومی از جنس شیشه و سومی نیز از جنس آرامید می باشد.

الیاف FRP را می‌توان جایگزین ورق های فولادی کرد. مصالح FRP  برخلاف فولاد، زوال الکتروشیمیایی نداشته و در مقابل خوردگی ناشی از اسیدها، بازها و نمک‌ها در دماهای مختلف مقاومت بالایی دارند. این مزیت سبب کاهش هزینه در نصب پوشش های حفاظت از خوردگی ‌باشد. همچنین آماده سازی سطوح بتن قبل از نصب مصالح و ورقه های FRP، سهل‌تر از ورق‌های فولادی است.

از الیاف FRP به منظور افزایش ماکزیمم بازدهی و کارایی می‌توان در شکل های مشخص و در نسبت ها و جهات مختلف درون رزین استفاده کرد. سیستم‌های FRP بسیار سبکتر از صفحات فولادی بوده و در عوض مقاومت و سختی بالایی در جهت الیاف دارند. وزن سبک FRP سبب می شود حمل و نقل آنها راحت تر بوده و به داربست کمتری جهت اجرای آن نیاز باشد. سیستم‌های FRP در محل‌هایی که دسترسی محدودی دارند، بسیار گزینه کاربردی می‌باشند و پس از نصب، بار اضافی به سازه بتنی تقویت شده تحمیل نمی‌کنند.

جدول 1: چگالی مواد FRP رایج بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب

AFRP CFRP GFRP STEEL
کامپوزیت آرامید کامپوزیت کربن کامپوزیت شیشه فولاد
1/5 – 1/2 1/6 – 1/5 2/1 – 1/2 7/9

ضریب انبساط حرارتی

ضریب انبساط حرارتی مواد FRP تک جهتی در جهت طولی و عمود بر آن متفاوت است و به نوع الیاف، رزین و مقدار الیاف به کار رفته بستگی دارد. جدول زیر ضریب های طولی و عرضی انبساط حرارتی برای مواد FRP تک جهتی رایج را نشان می دهد.

جدول2- ضریب انبساط حرارتی مواد FRP

ضریب انبساط حرارتی (سانتی گراد) جهت
AFRP CFRP GFRP
2- تا 6- 0 تا 1- 10 تا 6 طولی
80 تا 60 50 تا 22 23 تا 19 عرضی

مشخصات مکانیکی مواد مرکب FRP

تاکنون از هر سه نوع FRP یعنی GFRP، CFRP و AFRP برای مقاصد عملی مقاوم سازی استفاده شده است. جدول زیر مشخصات بدست آمده از مصالح FRP با الیاف یک جهتی یا خطی را نشان می دهد. باید یادآور شد که این ارقام و محدوده ها برای مصالح معمولی و متداول FRP تهیه شده است و ممکن است محصولی خاص در شرایطی خاص، مشخصات دیگری را از خود بروز دهد. همچنین وقتی الیاف دو یا سه جهتی باشند، مشخصات FRP با آنچه ذکر شده، متفاوت خواهد بود.

جدول3- مشخصات مصالح FRP با الیاف خطی

جنس مدول الاستیسیته (GPa) مقاومت کششی (MPa) حد نهایی کرنش کششی (%)
با مقاومت زیاد 235 – 215 4800 – 2500 2 – 4/1
با مقاومت بسیار زیاد 235 – 215 6000 – 4500 3/2 – 5/1
با مدول زیاد 500 – 350 3100 – 2500 9/0 – 5/0
با مدول بسیار زیاد 700 – 500 2400 – 2100 4/0 – 2/0
E 70 3000 – 1900 5
S 90 – 85 4800 – 3500 5/5 – 4/5
با مدول متوسط 80 – 70 4100 – 3500 5 – 3/4
با مدول زیاد 130 – 115 4000 – 2500 5/3 – 5/2

دو روش متداول برای استفاده از FRP در مقاوم سازی سازه های بتن مسلح وجود دارد. روش اول چسباندن تر است. در این روش در محل اجرا از رزین برای آغشته سازی الیاف به هم بافته نشده یا الیاف در یک جهت نگه داشته شده استفاده می شود.

روش دوم استفاده از مصالح FRP پیش ساخته است. مصالح پیش ساخته FRP را می توان به اشکال متفاوتی تولید کرد که هم مناسب برای مقاوم سازی تیرها در برابر خمش باشند و هم به شکل صفحاتی باشند (لمینیت FRP ) که بتوان از آن ها برای دور پیچ کردن ستون ها و مقاوم سازی خمشی تیر ها از آن استفاده کرد. مصالح FRP به طور معمول به صورت بسته بندی شده و همراه با دستورالعمل استفاده عرضه می شود. از جمله خصوصیات فیزیکی این گونه مصالح می توان به موارد زیر اشاره کرد که به صورت ازمایشگاهی نیز اثبات شده اند.

مقاوم سازی و بهسازی تیر بتنی با لمینیت FRP- مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی و بهسازی تیر بتنی با لمینیت FRP

الیاف FRP را می‌توان دور ستون های بتنی به منظور افزایش ظرفیت و شکل ‌پذیری پیچاند؛ این امر سبب تغییر در سختی نمی‌شود. در استفاده از مصالح FRP باید دقت شود که درجه مقاوم‌ سازی یا نسبت مقاومت المان مقاوم سازی شده بتنی به مقاومت عضو مقاوم سازی نشده محدود گردد تا تعادل سازه بتنی در حوادثی شبیه حریق و آتش ‌سوزی و نیز دست کاری و خرابک اری عضو مقاوم سازی شده، حفظ گردد.

مدفون ساختن عامل تقویت کننده در پوشش عضو بتنی در تکنیک نصب در نزدیک سطح (NSM)، در زمینه‌ برطرف کردن این مشکلات توفیق بیش‌تری دارد. هم چنین در روش NSM می‌توان از نوارها، آرماتورهای FRP و نیز میله های دست ساز MM FRP به عنوان عامل تقویت سازه های بتنی استفاده نمود. میله هایMM FRP از پیچاندن ورقه های FRP حول یک هسته‌ تولید می‌شوند. مزیت کلیدی این نوع میله‌ها امکان تعبیه‌ سیستم مهاری بر روی آن‌ها می‌باشد که عملکرد پیوستگی آن‌ها را بهبود می‌بخشد و در رفتارکلی تقویت سازه های بتنی تاثیر می‌گذارد.

بررسی مقاوم سازی خمشی با کامپوزیت FRP:

به دلیل برخی خواص رفتاری مواد کامپوزیتی FRP، مودهای گسیختگی یک عضو بتن آرمه تقویت شده در خمش به وسیله FRP به حالت های زیر تقسیم می شود:

  • شکست در اثر گسیختگی FRP در اثر کشش ناشی از خمش
  • شکست در اثر خرد شدن بتن فشاری تیر در اثر فشار ناشی از خمش در وجه بالایی تیر
  • شکست برشی
  • جدا شدن پوشش بتن
  • جدا شدن انتهای لایه مقاوم کننده چسبانده شده از بتن
  • از بین رفتن چسبندگی در سطح تماس FRP

دال ها متداول ترین نوع پوشش کف را در سازه های بتن آرمه تشکیل می دهند. دال ها با توجه به رفتار خمشی به دو دسته دال های یکطرفه و دوطرفه تقسیم می گردند و از نظر ساخت به دال های تیر و دال و تخت و قارچی و مجوف و انواع دیگر اجرا می گردند. در حالی که تحقیقات موجود در زمینه مقاوم سازی خمشی تیرها در بسیاری موارد در مورد دال ها هم قابل استفاده است، اما این دو بحث تفاوت هایی با هم دارند. در هر صورت، اساس مقاوم سازی خمشی در دال ها بر استفاده از مصالح مرکب FRP و چسباندن نوارها یا صفحات FRP بر روی سطوح تحت کشش استوار است.

بررسی مقاوم سازی برشی با کامپوزیت FRP:

برای درک بهتر نحوه انتقال بار در مقاطع تحت برش، پدیده ترک خوردگی، نوع گسیختگی و نقش آرماتورهای برشی و چگونگی مقاوم سازی برشی تیرها، بررسی رفتار تیرهای بتنی تحت برش در مراحل مختلف بارگذاری ضروری است.

شکست های برشی و خمشی، دو حالت عمده شکست در تیرهای معمولی بتن مسلح هستند.

افزایش مقاومت برشی تیرها به روش چسباندن صفحات FRP، احتمال گسیختگی خمشی را نسبت به گسیختگی برشی بیشتر کرده و در نتیجه عضو سازه ای شکل پذیرتر می شود.

طرح های مختلفی برای استفاده از مصالح FRP در مقاوم سازی برشی پیشنهاد شده است. این طرح ها شامل چسباندن FRP به سطوح جانبی تیر، استفاده از پوشش U شکل برای سطوح جانبی و سطح زیرین تیر و نیز دورپیچ کردن مقطع با استفاده ار الیاف و نوارهای FRP است.

بررسی مقاوم سازی محوری در ستون های بتنی با کامپوزیت FRP:

به طور کلی هر عضوی که تحت بار محوری فشاری یا کششی قرار داشته باشد، یک عضو محوری نامیده می شود. این نامگذاری شامل اعضایی که به طور هم زمان تحت خمش قرار دارد نیز می شود. متدال ترین روش مقاوم سازی ستون ها با FRP، دورپیچ کردن سطح خارجی ان ها با نوارهای FRP است. اساس این مقاوم سازی که در واقع محصور کردن ستون و ایجاد فشار جانبی بر بتن آن است، بر این اصل استوار است که وجود فشار محیطی بر روی یک المان بتنی، سبب افزایش مقاومت فشاری و شکل پذیری آن می شود.

روش های مقاوم سازی ستون را می توان به سه گروه عمده تقسیم بندی کرد :

  1. دورپیچ کردن مقطع ستون
  2. پیچیدن مارپیچی
  3. پوشاندن با پوسته های پیش ساخته

سوالات متداول

هدف از مقاوم سازی سازه بتنی چیست؟

کیفیت بد بتن، آرماتور گذاری نامناسب، اجرای بد بتن ریزی، مصالح نامرغوب، خطاهای طراحی، خطاهای اجرایی، افزایش بار سازه، تاثیر شرایط محیطی مخرب و خطر زلزله در اکثر نقاط کشور ایران از جمله عواملی هستند که باعث ضعف سازه های بتنی و نیاز آن ها به مقاوم سازی ساختمان می شوند.

عمده ضعف ها و آسیب های وارده به سازه های بتنی کدام است؟

ایجاد ترک های مورب در هسته بتن ، ورقه ورقه شدگی هسته مرکزی بتن دراکثر ترکهای مورب رفت و برگشتی ناشی از زلزله ، جدا شدگی پوشش بتن ، کنده شدن تنگها و خاموتها و خارج شدن از محل های خود ، شکست برشی المان‌های کوتاه یا اعضایی که به اطراف متصل شده اند و طول موثر آزاد آنها کم است. ، پدیده کمانش در آرماتورهای طولی ، خارج شدن میلگردها از محل‌های اولیه و در رفتن به نواحی تنش های متناوب زیاد ، گسیخته شدگی دال ها بتن آرمه در کناره های غیر ممتد ، ترک های مورب در دیوار برشی، بخصوصبه صورت متمرکز در اطراف بازشوها ، ایجاد ترک برشی در محل گره ها و محل اتصال تیر ستون

روش های مقاوم سازی سازه های بتنی چیست؟

مقاوم سازی با ژاکت بتنی و ژاکت فولادی ، مقاوم سازی با دیوار برشی فولادی ، مقاوم سازی با استفاده از مهاربندهای فولادی ، مقاوم سازی با استفاده ازمیان قاب های صفحه ای بتنی یا بنایی ، اضافه کردن قاب های خمشی ، مقاوم سازی با الیاف FRP ، تقویت سازه ‌های بتنی با الیاف FRP

مزیت مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از الیاف FRP نسبت به روش های متداول چیست؟

روش های متداول مانند استفاده از ژاکت بتنی و یا فولادی علاوه بر افزایش وزن سازه صرفه هزینه بیشتری دارد همچنین فضای بیشتری از محیط اشغال میکند که ممکن است زیبایی شناسی معماری را از بین ببرد در صورتی که استفاده از الیاف FRP تاثیر چشمگیری در وزن سازه نداشته و سرعت اجرا آن بسیار بالاتر است همچنین این الیاف با ضخامت کم تاثیری در معماری سازه نداشته و فضایی اشغال نمی کند.

محصولات مرتبط

راهکارهای مرتبط

4.8/5 - (39 امتیاز)