نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن، ضرورت استفاده از روش‌ها و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت، سبک سازی، افزایش عمر مفید و نیز مقاوم سازی ساختمان ها بتنی و فولادی در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است، این امر سبب شده است که تعداد زیادی شرکت مقاوم سازی امروزه در امر بهسازی لرزه ای سازه ها و مقاوم سازی بناهای فرسوده در برابر زلزله فعالیت کنند.
هدف از بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان‌ها بهبود عملکرد اجزاء سازه است. مقاوم سازی به مجموعه تمهیداتی گفته می‌شود که قابلیت انجام وظیفه یا وظایفی در سازه ایجاد می‌کنند که سازه قبل از انجام مقاوم سازی قادر به انجام آنها به طور کامل نبوده است.
امروزه از این اصطلاح بیشتر در مورد نیروی زلزله استفاده می‌شود. از دیدگاه علمی، مقاوم‌سازی واژه کاملاً درستی برای این منظور نیست. چرا که منظور از اصطلاح «مقاوم سازی» به‌طور قطع بالا بردن مقاومت در برابر نیروی زلزله نیست بلکه منظور بهبود عملکرد اجزاء در برابر نیروی زلزله است. به همین دلیل اصطلاح «بهسازی» و در حالت خاص برای نیروی زلزله، «بهسازی لرزه‌ای» اصطلاح درست تری است. به طور کلی مقاوم سازی زیر مجموعه بهسازی لرزه ای و یکی از روشهای آن می‌باشد.
مقاوم سازی وظیفه کیست؟ چه ساختمان‌هایی نیاز به مقاوم سازی دارند؟ روش انجام مقاوم سازی چیست؟ هزینه انجام مقاوم سازی چقدر است؟ نتایج مقاوم سازی تا چه حد قابل اطمینان است؟ آیین نامه‌های طراحی مقاوم سازی کدام است؟ طرح‌های مقاوم سازی چه نتایجی در بر دارد؟ و …، این‌ها همه سوالاتی هستند که به ذهن هر کسی خطور میکند و این نوشته سعی میکند به تمامی سوالات شما در مورد مقاوم سازی پاسخ دهد.
در مقایسه با ساختن یک سازه جدید، تقویت سازه موجود حتی می‌تواند پیچیده تر باشد؛ زیرا شرایط سازه ای از قبل ثابت شده است. علاوه بر این همواره دسترسی به نواحی که نیاز به تقویت سازه دارند ساده نیست.
روشهای مرسوم استفاده شده به عنوان تکنیک های تقویت ساختمان در برابر زلزله و بارهای ثقلی مرده و زنده، نظیر انواع مختلف پوشش های های مسلح (نظیر مقاوم سازی با ژاکت فولادی و مقاوم سازی با ژاکت بتنی)، شاتکریت، کابل‌های پس تنیدگی قرار گرفته در خارج از سازه و استفاده از صفحات و ورق های فولادی مقید شده به سازه، معمولاً نیاز به فضای زیادی دارند و اغلب در برابر شرایط محیطی نیز آسیب پذیر می‌باشند.
حرکت استمراری علم در عرصه مهندسی سازه و مهندسی زلزله موجب شده است تا برای بهسازی و مقاوم سازی ساختمان و سازه در سالهای اخیر از روشهای نوین و مصالح جدیدی بهره گرفته شود که در میان این فناوری ها، روش مقاوم سازی با FRP (مصالح کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه ای برخوردار است تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان، پلیمرهای تقویت شده با الیاف یا همان FRP را باید مصالح هزاره سوم نامید که در جدیدی را در پیش روی مهندسان سازه و ساختمان و نیز شرکت های مقاوم سازی گشوده است. البته استفاده از روش مقاوم سازی FRP، همچون دیگر راهکارها محدویت‌هایی دارد. برای شناخت این محدودیت‌ها، پیشنهاد می‌کنیم مقاله ” شرایط و محدودیت‌های استفاده از FRP، کدام است ؟ ” را مطالعه نمایید.
پیشنهاد برای مطالعه
مطالعات مورد نیاز در این زمینه، علل الخصوص برآورد و تخمین آسیب پذیری سازه ها و ارائه راهکار برای مقاوم سازی و تقویت سازه ها جهت برآورده ساختن ضوابط موجود در آیین نامه های بارگذاری و زلزله کنونی که ساختمان موجود، مقاومت کافی در برابر نیروهای وارده ثقلی و زلزله را ندارد؛ یکی از مهمترین رسالت های شرکت مقاوم سازی افزیـــر می‌باشد.
برای مقاوم سازی ساختمان هایی که قرار است تغییر کاربری بدهند یا طبقات سازه ای آن قرار است افزایش پیدا کند؛ باید توجه داشت که بارهای زنده، ضریب اهمیت ساختمان و همچنین سطح عملکرد ساختمان تغییر پیدا میکند در نتیجه نیاز به طراحی مجدد سازه و تعیین سطح عملکرد آن توسط شرکت مقاوم سازی می‌باشد.
در ایران، ساختمان‌های قدیمی، بناهای فرسوده،پل‌های قدیمی، خانه‌های خشتی، سازه‌های تاریخی و… زیادی وجود دارد که مدت‌ها از عمرمفید آنها می‌گذرد. تخریب و ساخت مجدد برخی از این بناها، به علت ارزش تاریخی امکان پذیر نمی‌باشد. بنابراین باید ترمیم و مرمت شوند. تخریب و ساخت مجدد دیگر بناهای موجود، نسبت به مقاوم سازی آنها، به هزینه زیادتر و زمان بیشتری نیاز دارد. بنابراین می‌توان با هزینه کمتر و همچنین در مدت زمان کوتاه‌تر عمرمفید و ظرفیت عملکرد آنها را با روشهای مختلف مقاوم‌ساری، تقویت نمود. برای مثال، مدارس بسیار زیادی در ایران وجود دارد که سال‌ها از عمرمفیدشان می‌گذرد و ادامه فعالیت آنها ممکن است خطرآفرین باشد.
از طرفی تخریب و ساخت مجدد تمامی این مدارس،موجب مصرف شدن سهم زیادی از بودجه کشور می‌شود. علاوه بر این، نمی‌توان به طور همزمان همه مدارس فرسوده را تخریب کرد و دوباره از نو ساخت. زیرا این فرآیند، به روند آموزشی کشور آسیب جبران ناپذیری اعمال میکند. از طرفی می‌توان با آنالیز و متره و برآورد هزینه تخریب و ساخت و همچنین هزینه مقاوم‌سازی مدارس و مقایسه نتایج آنها،به صرف اقتصادی و زمانی مقاوم سازی مدارس در مقایسه با تخریب و ساخت مجدد آن نیز پی‌برد. نتایج مثبت مقاوم‌سازی، با طراحی و اجرای اصولی آن حاصل می‌شود.در غیر این صورت، ممکن است مقاوم‌سازی نه تنها موجب بهبود عملکرد سازه نشود،بلکه باعث افزایش آسیب سازه نیز شود. به طور کلی طراحی و اجرای مقاوم سازی بر اساس ایمن‌سازی ساختمان در برابر زلزله انجام می‌شود.
همچنین مقاوم سازی ساختمان هایی که اعضای سازه ای آن شبیه تیرها، ستون ها و سقف ها دچار خوردگی و پوسیدگی شده باشند؛ یا ساختمان هایی که در اثر ضعف سازه ای، ترکهایی در سازه های بتنی و یا ترکها و اعوجاج و لهیدگی در المان‌ها و جوش سازه های فولادی مشاهده میگردد را می‌توان با روشهای مقاوم سازی ارائه شده توسط شرکت مقاوم سازی افزیر تقویت کرد.
ساختمان‌هایی که در حین ساخت خطاهای اجرایی باعث بروز ضعف سازه ای در آنها شده است، نظیر کیفیت و اجرای نامناسب بتن ریزی، عدم کارگذاری دقیق میلگرد در اجزای سازه ای در ساختمان‌های بتنی، مقاومت پایین بتن و استفاده از مصالح نامرغوب در سازه‌های بتن آرمه و عدم جوشکاری نامناسب و غیر قابل قبول در سازه‌های فولادی را نیز می‌توان با روشهای مختلف مقاوم سازی کرد.
پیشنهاد برای مطالعه
برای تعیین نیاز به مقاوم‌سازی ساختمان، باید به چندین عامل توجه کرد. ابتدا، عمر ساختمان مهم است؛ سازه‌های قدیمی‌تر که بیش از ۳۰ سال از ساخت آنها گذشته، احتمالاً به مقاوم‌سازی نیاز دارند. وضعیت ظاهری ساختمان نیز اهمیت دارد؛ ترکها، تغییر شکل‌ها، نشست‌های غیرمعمول و زنگ‌زدگی در قسمت‌های فلزی نشانه‌هایی از ضعف سازه‌ای هستند. انجام آزمایش‌های غیرمخرب، مانند اسکن و آزمایش‌های اولتراسونیک، می‌تواند به شناسایی نقاط ضعف و ترک‌های پنهان در سازه کمک کند.
علاوه بر این، اگر ساختمان در منطقه‌ای با لرزه‌خیزی بالا قرار دارد، تغییرات عمده‌ای در کاربری آن ایجاد شده باشد یا حوادث طبیعی نظیر زلزله‌های اخیر رخ داده باشند، بررسی مقاوم‌سازی ضروری است. فرسایش ناشی از شرایط محیطی مثل رطوبت زیاد نیز می‌تواند دلیلی بر نیاز به مقاوم‌سازی باشد. در نهایت، اگر استانداردهای ساختمانی و آیین‌نامه‌ها تغییر کرده باشند، ساختمان‌های قدیمی‌تر ممکن است با استانداردهای جدید سازگار نباشند و نیاز به مقاوم‌سازی پیدا کنند. برای اطمینان از ایمنی سازه، بهتر است با یک متخصص مقاوم‌سازی ساختمان مشورت کرده و ارزیابی دقیقی از وضعیت ساختمان انجام شود.
براي مقاوم سازی تيرهاي بتن مسلح و فولادی مي توان از راهكارهاي زير استفاده نمود:
هر يك از روشهای مقاوم سازی تیر به تفكيك در زير مورد بررسي قرار گرفته اند.
یکی از تکنیک‌های مرسوم افزایش ظرفیت باربری ثقلی تیرها (بتنی و یا فولادی) در مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتنی ویا مقاوم‌سازی ساختمان‌های فولادی، اجرای ژاکت بتنی می‌باشد. در این روش تیرهایی که دارای ضعف باربری بوده و یا دچار آسیب دیدگی می‌باشند با اضافه کردن آرماتورها و قالب‌بندی و اجرای بتن ریزی (معمولا بتن خودتراکم) مجدد مقاوم سازی می‌گردند. در مواقعی که ژاکت بتنی ضخامت کمی داشته باشد می‌توان از شاتکریت بتنی جهت اجرای بتن استفاده نمود. همچنین در تيرها مي توان از ژاکت بتني در سه و يا چهار وجه تير براي مقاوم سازی آن استفاده نمود. طراحان مقاوم سازی ساختمان به این نکته توجه داشته باشند که اجراي ژاکت بتني در هر چهار وجه تير موثرترين روش در مقایسه با اجرای ژاکت بتني در سه وجه می باشد. همچنین طراحان و مجریان مقاوم سازی ساختمان باید به این نکته توجه داشته باشند که در اين شيوه ضخامت بتني كه به وجه بالايي تير افزوده مي گردد بايد در ضخامت سقف گم شود. همچنین با محصور نمودن تیر فولادی با ژاکت بتنی می توان سختي برشي و خمشي تیر فولادی را افزایش داد. جهت آشنایی بیشتر با این روش صفحه مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت بتنی را مطالعه نمایید.
از جمله دیگر راه‌های مقاوم سازی تیرها در ساختمان، استفاده از ژاکت فولادی یا روکش فولادی می‌باشد. دیتیل های پیشنهادی جهت مقاوم سازی تیر با ژاکت فولادی عبارتند از:
پيش تنيدگي خارجي جز روش هاي نوين مقاوم سازي تیر بتنی و فولادی ساختمان مي باشد که به دو روش موضعي و يا كلي می تواند اجرا گردد. در روش مقاوم سازی نيروهاي پيش تنيدگي كه با استفاده از كابل هاي پيش تنيدگي به تیر مقاوم شده القا مي گردند، منجر به باز توزيع نيروهاي داخلي گشته و باعث كاهش تنش ها در تیر نسبت به حالت اوليه آنها مي شوند. همچنین از تکنیک پیش تنیدگی می توان در اجرای سیستم مقاوم سازی با FRP استفاده نمود. در این حالت می توان نوارها يا صفحات FRP را قبل از چسباندن بر روي بتن تیر پيش تنيده كرد. سهیم شدن نوارهای پیش تنیده شده در باربری تیر و پس از چسباندن بر روی تیر، مزیت اصلی استفاده از تکنیک پیش تنیدگی در مقاوم ساز تیر با FRP می باشد. بطور كلي پيش تنيدگي در صفحات FRP دارای مزایای زیر می باشند:
پیشنهاد برای مطالعه
از روش مقاوم سازی کامپوزیت FRP می توان جهت افزايش مقاومت خمشي، مقاومت برشي و مقاومت پيچشي تير در ساختمان استفاده نمود. مقاوم سازی تیر بتنی با مصالح FRP در طی 4-3 روز به 3 برابر مقاومت کششی فولاد می‌رسند، از این رو با توجه به اینکه الیاف FRP مقاومت کششی بسیار بالایی نسبت به ورقه‌های فولادی دارند،اتصال مصالح FRP به ناحيه كششي تیر بتنی به طوري كه راستاي الياف آن در جهت طولي يك عضو خمشي باشد، باعث افزايش مقاومت خمشي تیر ميگردد. طراحان مقاوم سازی باید به این نکته توجه کنند که هنگام استفاده از روش FRP جهت افزایش ظرفیت خمشی تیر، عضو بايد بتواند نيروي برشي مربوط به افزايش ظرفيت خمشي مقطع را تحمل كند.به منظور افزایش ظرفیت باربری برشی تیر می توان از الیاف FRP به عنوان رکابی خارجی استفاده نمود. در این حالت و جهت افزايش مقاومت برشي مقاطع، الیاف کربن به وجوه جانبي و تحتانی تير چسبانده مي شود بطوري كه راستاي الياف عمود بر محور طولي تير یا مایل باشد.
عوامل متعددی مانند ابعاد مقطع تیر بتنی، مساحت و مشخصات مکانیکی میلگردهای موجود و میلگرد FRP مورد استفاده و همچنین مقاومت بتن موجود، در میزان افزایش مقاومت تیر بتنی تقویت شده با استفاده از سیستم‌های FRP دخیل می‌باشند. در ادبیات فنی این افزایش مقاومت از 10 تا 160 درصد گزارش شده است. به طور کلی، ویژگی‌ها، مشخصات مکانیکی و فیزیکی الیاف FRP، سبب شده تا سیستم FRP به عنوان جایگزین راهکارهای مقاوم سازی مرسوم، به خوبی در تقویت تیر، ستون، دیوار و…عمل کند.
مزایای روش مقاوم سازی تیر بتنی با FRP عبارتند از:
مزایای روش مقاوم سازی تیر فولادی با FRP عبارتند از:
در سازه های فولادی که تیرها وظیفه تحمل بارهای وارده از کف سازه و انتقال آنها به ستون‌ها را بر عهده دارند. در صورتی که تیر فولادی بنابر هر علتی ظرفیت خمشی کافی برای تحمل بارها را نداشته باشد نیاز به مقاوم سازی پیدا میکند.
همانند تقویت تیر بتنی، تیر فولادی را نیز می‌توان با چسباندن FRP به قسمتی از مقطع که تحت کشش قرار می‌گیرد تقویت نمود. بدین ترتیب می‌توان با تقویت بال تحتانی تیر فولادی دو سر مفصل آن را تقویت نمود. همچنین برای تیرهای دو سر گیردار و یا تیرهایی که در قابهای چند دهانه استفاده می‌شوند، می‌توان با تقویت بال تحتانی بوسیله FRP در میانه طول عضو و نیز بال فوقانی در نواحی نزدیک تکیه گاه، اقدام به تقویت خمشی عضو نمود.
مقاله جامع و کاربردی “ بررسی و مقایسه عملکرد تیرهای فولادی تقویت شده به روش RBS و FRP ” اطلاعات مفیدی را در رابطه با مکانیزم FRP و مزایای استفاده آن در تقویت تیرهای فولادی، ارائه می‌دهد.
ترمیم و مقاوم سازی ستون‌های بتنی و فلزی با استفاده از ژاکت بتنی به عنوان راه حلی موثر توصیه میگردد. در این روش ستون‌هایی که دارای ضعف باربری بوده و یا نیاز به ترمیم دارند، با افزودن لایه‌ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموت‌های بسته تقویت میگردد. در مواقعی که آسیب‌های وارده به ستون بتنی زیاد بوده و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد استفاده از طرح ژاکت بتنی برای مقاوم سازی ستون پیشنهاد میگردد. همچنین از این تکنیک مقاوم سازی می‌توان برای افزایش سختی برشی در ستون‌های فولادی با مقاطع I و H شکل استفاده نمود. در حالتی که ستون فولادی مقطعی بسته داشته باشد، می‌توان به منظور تقویت، ستون را با بتن پر نمود. اجرای تکنیک ژاکت بتنی بهتر است با قالب و بتن خود تراکم صورت گیرد ولی در صورتی که لایه بتن اضافه شده ضخامت کمی داشته باشد، استفاده از روش شاتکریت بهتر از بتن‌ریزی می‌باشد.
تقویت ستون‌ها با استفاده ژاکت فولادی، سبب افزایش مقاومت فشاری، برشی و همچین تامین محصور شدگی جهت افزایش شکل پذیری آن می‌شود. با این روش مقاوم سازی می‌توان ظرفیت برشی، فشاری و محصور شدگی ستون‌ها را تامین کرد و بدین ترتیب ظرفیت باربری آنها در مقابل بارهای جانبی زلزله و قائم ثقلی نیز افزایش می‌یابد.
هنگامی که ستون تحت بارهای لرزه ای قرار می‌گیرد، مسئله ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون اهمیت می‌یابد. به کارگیری روش مقاوم سازی با FRP جهت افزایش ظرفیت باربری ستون در ساختمان با توجه به مقاومت كششي بالا و ضخامت و وزن كم الیاف، منجر به افزايش ظرفيت برشي ستون و شکل پذیری تحت تركيب نيروهاي محوري و خمشي شده و همچنین مد گسيختگي آن را از حالت برشي به خمشي تغییر می دهد.
با افزایش میزان بار وارده بر ستون، بتن تمایل دارد در جهت عمود بر جهت اعمال بار از هم باز شود. به هنگام اجرای FRP برای محصور کردن ستون و یا به اصطلاح دورپیچ نمودن ستون با الیاف FRP، لازم است راستاي الياف FRP تا حد امكان عمود بر محور طولي ستون باشد .محصور کردن عرضی بتن با پوشش FRP (دور پیچ کردن) توسط افزودن لایه‌هایی از الیاف شیشه و کربن مقاومت نهایی ستون را تا 2 برابر افزایش می‌دهد و البته تاثیر مهم تر این الیاف در افزایش 5 برابری در ظرفیت تغییر شکل بتن است.در اين وضعيت، الياف حلقوي مشابه تنگ هاي بسته يا خاموت هاي مارپيچي فولادي عمل مي كنند.
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 تغییرشکل‌های عرضی در ستون بتنی موجود منفعل بوده و تحت تنش قرار نگرفته و تاثیری در باربری عضو ندارد. بدین سبب، استانداردهای اجرا و نصب سیستم FRP باید رعایت شود. علاوه بر این، اطمینان از چسبندگی کامل بین بتن و FRP در این روش مقاوم سازی بسیار حائز اهمیت می‌باشد. بدین منظور، استفاده از اسپایک و انکر FRP، به منظور مهار الیاف FRP، توصیه میگردد.
مزایا و خصوصیات مقاوم سازی ستون بتنی با FRP عبارتند از:
مزایای مقاوم سازی ستون فولادی با FRP عبارتند از:
ستون‌ها اجزایی از ساختمان های فولادی هستند که قسمت اعظم نیروی وارد بر آنها به صورت فشاری می‌باشد و اغلب به صورت عمود بر سطح زمین می‌باشند. عمده خرابی موجود در ستون‌های فولادی شامل کمانش موضعی، کمانش کلی و گسیختگی در محل درزها و وصله ها می‌باشد.
استفاده از روکش FRP در مقاطع بسته همانند مقاوم سازی ستون‌های بتنی می‌باشد که در آن الیاف به طور دورپیچ ستون‌های فولادی را محصور میکند و باعث افزایش مقاومت فشاری آنها میگردد. این امر همچنین باعث افزایش شکل پذیری اعضا تحت ترکیب نیروهای محوری و خمشی می‌شود.
در ساختمان‌های فولادی با اضافه کردن ورق پوششی به بال ستون و یا اضافه نمودن ورق موازی با جان ستون، می‌توان ستون فولادی را مقاوم سازی نمود. در حالت اول و با افزایش ضخامت بال از کمانش موضعی بال ستون جلوگیری شده و اضافه نمودن ورق موازی با جان ستون، مقطع را به شکل جعه ای تبدیل کرده، افزایش ممان اینرسی درامتداد موازی با جان را در پی خواهد داشت.
در برخی مواقع و بعلت مشکلاتی همچون افزایش بار وارده بر دال بتنی، ضعف در طراحی دال، خوردگی آرماتورهای فولادی و یا وجود ترک در دال بتنی از روش افزایش ضخامت می‌توان برای تقویت دال بتنی استفاده نمود. درصورتی که دال بتنی توانایی مقاومت در برابر ممان منفی وارد بر آن را نداشته و مقدار آرماتورهای تحتانی کافی باشد، ضخامت دال را در وجه فوقانی آن افزایش می‌دهیم. در مقابل و در صورتی که دال بتنی توانایی مقاومت در برابر ممان مثبت وارد بر آن را نداشته و یا بار مرده وارد بر آن بسیار کمتر از بار زنده باشد، ضخامت دال بتنی در وجه تحتانی آن باید افزایش یابد.
مراحل مقاوم سازی دال بتنی به روش افزایش ضخامت دال:
یکی از روشهای کنترل خیز سازه و افزایش سختی، مقاومت و یکپارچگی کف‌ها و سقف‌های بتنی، استفاده از صفحات و ورق‌های فولادی است. این ورق‌ها باید به صورت صحیح به سقف متصل و مهار شوند و فضای بین سقف و ورق با گروت یا مصالح بر پایه اپوکسی پر شوند تا ضمن چسبندگی کافی، عملکرد لرزه ای در برابر زلزله و انتقال بار مناسبی را از خود بر جای بگذارند.
مقاوم سازی سقف و کف بتنی با الیاف 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. دال‌ها 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، الیاف کربن و یا لمینت کربن را می توان با استفاده از چسب و رزین اپوکسی بصورت نوارها و يا صفحاتي بر روي سطوح تحت كشش اجرا نمود. به عبارت دیگر دال هاي يك طرفه با تكيه گاه ساده را مي توان با چسباندن الیاف و لمینت FRP در راستای میلگرد طولی در وجه تحتانی مقاوم سازی نمود. در مقابل و در دال های دو طرفه مقاوم سازي به روش FRP، الیاف و یا لمینت کربن در دو راستای عمود بر هم اجرا می گردد. ذکر این نکته ضروری است در صورتی که دال بتنی دارای تکیه گاه گیر دار باشد، الیاف و یا لمینت FRP در و جه فوقانی تیر نیز می بایست اجرا گردد. يكي ديگر از كاربردهاي روش مقاوم سازی با FRP افزايش مقاومت موضعي تيرهاي داراي سوراخ (معمولا تأسيساتي ) مي باشد. در این روش مي توان اطراف سوراخ ها را بطور موضعي با الیاف کربن تقویت کرد.
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 ستون‌ها، و تقویت مناطق اطراف بازشو‌ها انجام می‌شود. استفاده از ورق های CFRP در ناحیه کششی اتصال دال می‌تواند تشکیل و گسیختگی ترک‌های 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 ورق‌های FRP (حدود 05/0 اینچ یا 3/1 میلی متر)، ورق‌ها براحتی می‌توانند تحت پوشش کف پنهان شوند و همچنین کاهش هزینه‌ها و اقتصادی بودن این روش باعث برتری آن نسبت به روشهای معمول دیگر می‌باشد.
برای شناخت بیشتر مزایا و معایب الیاف FRP، پیشنهاد می‌کنیم، مقاله جامع و کاربردی “راهنمای کامل مصالح FRP ” را مطالعه نمایید.
تقویت اعضا و اجزای بتنی با استفاده از روکش بتنی و یا فولادی، سبب افزایش مقاومت فشاری، برشی و همچین تامین محصور شدگی جهت افزایش شکل پذیری یا پیوستگی بتن و آرماتور می‌شود. با این روش مقاوم سازی می‌توان ظرفیت برشی، فشاری و محصور شدگی ستون‌ها، دیوارها، دال‌ها و تیرها را تامین کرد و بدین ترتیب ظرفیت باربری آنها در مقابل بارهای جانبی زلزله و قائم ثقلی نیز افزایش می‌یابد.
مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دال بتنی با FRP عبارتند از:
یکی از روشهای مقاوم سازی دیوار برشی استفاده از شاتکریت بتنی و مسلح نمودن دیوار بتنی یا بنایی می‌باشد که در مقاوم سازی ساختمان به صورت کلی تاثیر زیادی دارد. در این روش ابتدا یک شبکه میلگرد به طور صحیح و مهاربندی شده بر روی دیوار قرار می‌گیرد و سپس با استفاده از دستگاه شاتکریت عملیات بتن پاشی صورت می‌گیرد.
این پوشش بتنی علاوه بر ایجاد انسجام مناسب در دیوار، مقاومت و شکل پذیری درون صفحه و برون صفحه را نیز افزایش می‌دهد. یکی دیگر از مزیت‌های این روش مقاوم سازی در این است که شبکه میلگرد ایجاد شده بر سطح دیوار به همراه بتن پاشیده شده همانند یک لایه بتن مسلح بوده و باعث بهبود رفتار لرزه ای دیوار (دیوار بتنی یا دیوار بنایی) در برابر زلزله می‌شود.
مصالح کامپوزیت پلیمری FRP شرکت افزیر از جنس الیاف یا فیبر کربن و یا شیشه، راه‌حلی ایده‌آل برای تعمیر و مقاوم سازی دیوار بتنی، بنایی غیرمسلح، آجری و جان‌پناه محسوب می‌شوند. از جمله المان‌های سازه ای که قابل مقاوم سازی ساختمان به کمک مصالح کامپوزیت پلیمری FRP شرکت افزیر هستند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دیوار بتنی با FRP عبارتند از:
اتصال تیر به ستون در قابهای خمشی بتنی مسلح به علت قرارگیری اتصال تحت تنش‌های رفت و برگشتی زلزله جزء بحرانی ترین نقاط در عملکرد قاب بتن مسلح خمشی می‌باشد. لذا اصلاح عملکرد گره اتصال و مقاوم سازی آن باعث بهبود عملکرد کل سیستم و مقاوم سازی کل ساختمان خواهد شد. روشهای متنوعی برای تقویت اتصالات به شرح زیر موجود می‌باشد که با توجه به معیارهای مختلف یک یا ترکیبی از آنها برای بهبود عملکرد اتصال و تقویت آن در برابر زلزله انتخاب می‌شود:
با مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از تقویت کننده FRP می‌توان ظرفیت خمشی و همچنین ظرفیت برشی اتصال ساختمان را افزایش داد. به علت دورگیری، بکارگیری این روش میزان شکل‌پذیری اتصال را نیز افزایش می‌دهد. با استفاده از frp می‌توان بدون افزایش ابعاد اتصال، مقاومت آن را افزایش داد. استفاده از تقویت اتصال بتنی با frp ، نسبت به روکش فولادی ارجح تر است، زیرا مشخصات مکانیکی و فیزیکی FRP، سبب شده تا تقویت اتصال با frp بر خلاف فولاد دچارخوردگی نشود و در مقابل خوردگی اسیدها، بازها و مواد مهاجم مشابه در دامنه وسیعی از دما بتواند به خوبی مقاومت کند.
مراحل افزایش ابعاد شالوده جهت افزایش ظرفیت باربری فونداسیون عبارتند از:
در این روش مقاوم سازی با استفاده تکنیک اتصال فونداسیون‌ها به یکدیگر، کلیه فنداسیون در تحمل بارهای جانبی مشارکت می کند. به همین منظور شناژ بتنی در قالب دال اتصال بین پی‌های ستونی و پی زیر دیوار باربر قرارداده می‌شود.
تکنیک تقویت از زیر پی عبارت است از مقاوم سازی فونداسیون یک ساختمان از طریق عمیق تر کردن آن و در نتیجه قرار گرقت فونداسیون بر روی بستر خاک مقاوم تر.
بهسازی فونداسیون به روش تقویت از زیر پی معمولا در موارد زیر انجام می‌گیرد:
پیشنهاد برای مطالعه
بتن را می‌توان یکی از پر کاربردترین مصالح در ساخت ساختمان نامید. بتن و ساختمان‌های بتنی در طول فرآیند بهره‌برداری و ساخت دچار آسیب و تخریب شده که ترمیم بتن را ایجاب میکند. انواع آسیب‌های رایج وارد بر بتن در ساختمان‌ها عبارتند از:
شرکت مقاوم سازی افزیر راهکارهای زیر را جهت ترمیم المان‌ها و اجزای سازه بتنی آسیب دیده پیشنهاد میکند.
ترمیم کننده پایه پلیمری بتن با گرانروی بالا، ملاتی با مقاومتی برابر یا بیشتر از مقاومت بتن پایه و دارای خاصیت گیرش سریع و چسبندگی مناسب با سطح بتن است. از ملات تعمیراتی بتن می‌توان برای ترمیم و تعمیر بتن در قسمت‌هایی که دچار آسیب و ضعف شده است استفاده نمود. ملات تعمیراتی بتن در دو نوع پایه سیمانی و پایه اپوکسی موجود می‌باشد که از آنها برای تعمیر و ترمیم انواع سطوح و المان‌های بتنی و مقاوم سازی ساختمان‌ها استفاده می‌شود. با استفاده از انواع ملات تعمیراتی بتن قادر به ترمیم و تعمیر انواع آسیب‌های وارد شده به اعضای بتنی شامل آسیب‌های وارد شده ناشی از اجرا و بهره برداری نظیر کرموشدگی بتن و آسیب‌های وارد شده ناشی از شرایط محیطی مخرب هستیم.
ترک‌های موجود در بتن با توجه به اهمیت سازه و علل وقوع آنها دسته بندی و تعمیر و بازسازی نمود. تزریق رزین اپوکسی تحت فشار به منظور ترمیم ترک خوردگی در عضو بتنی، از جمله روشهای مقاوم سازی کاربردی می‌باشد.
مراحل ترمیم بتن ترک خورده به روش تزریق به شرح زیر است:
در روش مقاوم سازی الحاق دیوار برشی به سازه بتنی یا فولادی می‌توان سختی سازه را تغییر داده و علاوه بر بالا بردن ظرفیت تحمل بارهای ثقلی، ظرفیت تحمل بارهای جانبی ناشی از زلزله را نیز افزایش داد.
اضافه نمودن مهاربند فولادی برای مقاوم سازی ساختمان بتنی، افزایش سختی، کاهش نیاز به شکل پذیری و افزایش مقاومت برشی سیستم را به همراه خواهد داشت. عموماً استفاده از سیستم‌های مهاربندی واگرا (EBF) در مقاوم سازی و تقویت ساختمان های بتنی به دلیل پر هزینه بودن و مشکلات موجود در اجرا و تأمین جزییات تیر پیوند مرسوم نمی‌باشد اما انواع سیستم‌های مهاربندی همگرا می‌توانند در این نوع بهسازی و تقویت سازه‌های بتنی و فولادی مورد توجه قرار گیرند.
تکنیک اضافه کردن قاب خمشی جهت رفع مقاومت و یا سختی موضعی و یا کلی ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش معمولا قابهای خمشی فولادی بلافاصله در مجاورت تیرها و یا ستون‌های موجود و یا نزدیکی باز شو طبقه اول قرار داده می‌شود. قابهای خمشی در مکان‌های غیر از موارد اشاره شده و یا طبقات بالاتر از طبقه اول قرار داده نمی‌شود.
سیستم های جداساز لرزه ای یکی از روشهای متداول حفاظت از ساختمان‌ها در برابر بارهای لرزه ای وارد بر آن می‌باشد. جداسازهای لرزه ای شامل المان‌های سازه ای می‌باشد که ساختمان‌های بلند مرتبه را از فونداسیون آن که بر روی بستر لرزه خیز قرار گرفته است جدا کرده و در نتیجه عملکرد یکپارچه و ایمن ساختمان رادر برابر زمین لرزه فراهم می‌سازد.
ساختمان‌های بلندمرتبه نیازمند راهکارهای مقاوم سازی بهینه تری می‌باشند. میراگرها عبارتند از جاذب‌های انرژی وارد شده به ساختمان شما. دمپر‌ها که در محل‌های از پیش تعیین شده در ساختمان قرار داده می‌شود نیروهای زمین لرزه را به خود جذب کرده و از آسیب وارده به ساختمان و در برخی موارد فروپاشی آن جلوگیری میکند.
هزینه مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتنی و فولادی یکی از مهمترین عواملی است که در تصمیم‌گیری‌ها تأثیرگذار است. این هزینه به عوامل متعددی بستگی دارد و بسته به نوع ساختمان، وضعیت فعلی سازه، روشهای مقاوم‌سازی، و میزان تقویت مورد نیاز متفاوت است.
اولین عامل مؤثر در هزینه مقاوم‌سازی، نوع ساختمان است. ساختمان‌های بتنی و فولادی هر کدام ویژگی‌ها و نیازهای خاص خود را دارند. در ساختمان‌های بتنی، ممکن است نیاز به تقویت اجزای مختلفی مانند ستون‌ها، تیرها، یا دیوارهای برشی باشد که هر یک هزینه‌های متفاوتی دارند. در مقابل، در ساختمان‌های فولادی ممکن است به تقویت اتصالات، افزودن مهاربندها، یا تعویض اجزای فلزی نیاز باشد.
دومین عامل، روش مقاوم‌سازی انتخابی است. روشهای مختلفی برای مقاوم‌سازی وجود دارد از جمله استفاده از ژاکت فولادی، الیاف پلیمری تقویت‌شده (FRP)، ژاکت بتنی، یا افزودن دیوارهای برشی جدید. هر یک از این روش‌ها بسته به مواد و تکنولوژی‌های مورد استفاده هزینه‌های متفاوتی دارند. به عنوان مثال، استفاده از FRP به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن ممکن است هزینه بیشتری نسبت به سایر روش‌ها داشته باشد.
سومین عامل، میزان تقویت مورد نیاز است. اگر ساختمان به شدت آسیب دیده باشد یا نیاز به تقویت گسترده‌ای داشته باشد، هزینه‌ها به مراتب افزایش می‌یابد. از سوی دیگر، اگر ساختمان تنها نیاز به تقویت جزئی داشته باشد، هزینه‌ها کمتر خواهد بود.
به‌طور کلی، هزینه مقاوم‌سازی ساختمان‌ها می‌تواند از چندین میلیون تا چند صد میلیون تومان متغیر باشد. برای برآورد دقیق هزینه، مشاوره با کارشناسان مقاوم‌سازی ضروری است تا با توجه به شرایط خاص هر پروژه، بهترین و مقرون به صرفه‌ترین راهکار انتخاب شود.
مقاوم سازی ساختمان در علم مهندسی عمران به مفهوم بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده است.
هدف از بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان ها بهبود عملکرد اجزاء سازه است.
در این روش تیرهایی که دارای ضعف باربری بوده و یا دچار آسیب دیدگی می باشند با اضافه کردن آرماتورهای و قالب بندی و اجرای بتن ریزی (معمولا بتن خودتراکم) مجدد مقاوم سازی می گردند.
تصال FRP به ناحیه کششی بتن در تیر بتنی سبب افزایش ظرفیت خمشی مقطع خواهد شد.
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.
اهمیت عایق‌کاری نما در حفظ ارزش ساختمان عایق‌کاری نما نه‌تنها از ساختمان در برابر آسیب‌های…
آشنایی با عایق رطوبتی کف و کاربردهای آن در ساختمان‌سازی عایق رطوبتی کف ساختمان، یکی…
عایق‌های نوین؛ جایگزین ایزوگام و قیرگونی با پیشرفت تکنولوژی، عایق‌هایی که برای جایگزینی با ایزوگام…
چرا عایق فونداسیون، پایه‌ای‌ترین نیاز هر ساختمان است؟ عایق‌کاری فونداسیون به دلایل متعددی ضروری است…
عایق رطوبتی حمام و سرویس بهداشتی؛ چرا اهمیت دارد؟ رطوبت مداوم و تماس مستقیم با…
عایق رطوبتی چیست؟ عایق رطوبتی، یک ماده یا سیستم طراحی شده برای جلوگیری از نفوذ…
View Comments
با عرض سلام و خسته نباشی در چه صورتی نشست سازه فرا تر از حد انتظار می رود و باعث آسیب دیدگی سازه می شود؟
با سلام، ترکهایی که در اثر نشست رخ می‌دهند عمودی، بین پنج تا پانزده سانتی متر طول و 1.5 میلی متر عرض خواهد بود. اگر ترک هایی‌هایی که می بینید افقی باشند یا عرض بیشتر از 1.5 میلی متر داشته باشند. می توانند نشان دهنده نشست منجر به تخریب باشد. در صورتی که در ساختمان خود شاهد چنین ترکهایی بودید احتمال فروریزش ساختمان وجود دارد و پیشنهاد می‌کنیم با کارشناسان افزیر تماس حاصل نمایید.
با عرض سلام و درود؛ برای تعیین عملکرد یکپارچه ساختمان هنگام وقوع زلزله چه کاری انجام می‌شود؟ با تشکر
با سلام خدمت شما، برای بررسی یکپارچگی و عملکرد ساختمان فرآیندهای مختلفی باید طی شود، برای مثال پایش باید به شکل مداوم صورت گیرد و همچنین انواع تست های مربوط به کنترل کیفیت اجزای ساختمانی مانند بتن و فولاد باید طبق استانداردها انجام گیرد و در نهایت با استفاده از نرم افزارهای تحلیل، طراحی و شبیه سازی می‌توان عملکرد مناسب ساختمان را در هنکام وقوع زلزله شبیه سازی نمود.
با سلام و تشکر از مطالب بسیار مفید بارگذاری شده
احتراما تقاضا دارم در مورد امکان استفاده از الیاف FRP در تقویت و بهسازی سازه های آبی مانند مخازن بتنی ذخیره آب شرب ، حوضچه های ته نشینی و زلال سازی آب ( اکسیلاتور ها ) اعلام نظر بفرمائید علی الخصوص اگر از این الیاف در قسمت درونی مخزن که با آب شرب در تماس است استفاده شود ، آیا تاثیر منفی در کیفیت آب خواهد داشت یا خیر ؟
با عرض سلام و درود، الیاف FRP کاملا با مخازن بتنی سازگار هستند و به راحتی روی سطوح داخلی مخازن بتنی متصل می‌شوند، در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر به مقاله مقاوم سازی مخازن بتنی مراجعه نمایید.
با سلام
مفهوم منحنی ظرفیت و طیف ظرفیت را در مباحث مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای می فرمایید.
سلام و درود دوست عزیز
منحني ظرفيت، نشان دهندة برش پايه قابل تحمل توسط سازه، تحت بارگذاري تدريجي، به ازاء تغيير شكل جانبي تراز معين شده سازه (بام) در برابر بارهاي وارد بر آن مي باشد. در مقابل منحني طيف ظرفيت سازه، منحني شتاب طيفي قابل تحمل توسط سازه نسبت به تغيير مكان طيفي بام مي باشد.
سلام و روز خوش
در بحث مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود تفاوت راهبرد بهسازی فنی و راهبرد بهسازی مدیریتی چیست؟
سلام و درود دوست عزیز
راهبردهاي فني شامل افزايش مقاومت سازه، اصلاح موضعي اجزاء سازه، افزايش سختي سازه، حذف يا كاهش نامنظمي در ساختمان، كاهش نياز سازه (افزايش استهلاك انرژي زلزله ) و.... بوده و راهبردهاي مديريتي شامل تغييركا ربري ساختمان، بهسازي تدريجي، تخريب ساختمان و احداث ساختمان جديد و... مي باشد. انتخاب بهترين شيوه بهسازي همواره با لحاظ نمودن همزمان راهبردهاي مديريتي و فني به دست مي آيد.
سلام
اخیرا پروژه به اینجانب جهت بهسازی لرزه ای ارجاع داده شده است که در آن ساختمان مورد نظر در اولین تراز ساختمانی دارای طبقه نرم می باشد. با وجه به سابقه طولانی شما در امر مقاوم سازی امکانش است بهینه ترین راهکار را پیشنهاد بفرمایید.
سلام و درود مهندس ابراهیمیان عزیز
ضمن تشکر از شما جهت انتخاب مجموعه مقاوم سازی افزیر جهت مشورت بحث بهسازی لرزه ای و مقاوم سازی ساختمان. ارائه پیشنهاد بهینه ترین راهکار نیازمند بررسی دقیق ساختمان می باشد. به همین علت پیشنهاد می شود با کارشناسان مقاوم سازی افزیر ارتباط تلفنی و یا حضوری برقرار کنید. با این وجود به عنوان یک دید کلی و نه پیشنهاد فنی جهت بهسازی لرزه ای استفاده از اصلاح موضعي اجزاء سازه، افزايش سختي سازه، حذف يا كاهش نامنظمي در ساختمان، كاهش نياز سازه (افزايش استهلاك انرژي زلزله پیشنهاد می گردد.