مقاوم سازی سازه

نیاز به مقاوم سازی یک سازه ممکن است به علل مختلف باشد. نقص در طراحی و اجرای ساختمان، تغییر در کاربری سازه و استاندارهای طراحی، زوال مقاومت المان های سازه ای و… میتواندد نیاز به مقاوم سازی را سبب شوند. معمولا هرگاه صحبت از مقاوم سازی به میان می آید، اولین سوالی که در ذهن ایجاد می شود، این سوال است که “مقاوم سازی سازه ها نسبت به چه عاملی ؟”. مقاوم سازی سازه ها می تواند نسبت به زلزله، سیل، طوفان یا هر شرایط طبیعی یا غیر طبیعی دیگری صورت پذیرد (برای مثال در برنامه چهارم توسعه در تعریف پدافند غیر عامل به مقاوم سازی در برابر اقدامات خصمانه دشمن! اشاره شده است.) همه ی این تعریف ها از مقاوم سازی اهمیت مقاوم سازی سازه ها را نشان می دهد.

مقاوم سازی به روش هاي گوناگون و با درنظر گرفتن پارامترهاي مختلفی انجام میگیرد که هر روش مزایا و محدودیتهایی دارد .انتخاب مناسب ترین سیستم مقاوم سازی براي هر ساختمان، ویژه همان ساختمان است. به عبارت دیگر، براي هر ساختمان با درنظر گرفتن عوامل مختلفی از جمله زلزله خیزي منطقه، هزینه هاي تقویت، کاربری ساختمان، معماري و زیبایی بنا یک راه حل ویژه باید درنظر گرفته شود.هدف از تقویت ساختمان ها دردرجه اول افزایش مقاومت جانبی آنها میباشد. این کار باعث کاهش تغییر شکل ها و درنتیجه کاهش احتمالی خرابی میشود. هدف دوم در مقاوم سازی افزایش شکل پذیری ساختمان است تا سازه به روش کنترل شده ای وارد مرحله خرابی گردد.

رویکرد مثبت در کشورهای پیشرفته به روش های نوین مقاوم سازی ساختمان با توجه به بهبود عملکرد سازه های بهسازی شده، کاهش چشمگیر هزینه ها و اجرای ساده تر این روش ها منجر به تمایل استفاده بیش از پیش از این روش ها شده است. پژوهش در زمینه مقاوم سازی سازه ها در این کشور ها به یکی از بحث های روز مورد نظر محققان در مراکز پژوهشی تبدیل شده است. با توجه به پیشرفت مهندسی مواد و به دنبال آن ظهور مصالح با مشخصات مکانیکی ویژه همچون الیاف FRP تولید شده در شرکت CTech-LLC آلمان، مهندسان طراح و کارشناسان مقاوم سازی برای انتخاب مصالح به منظور اجرای طرح های بهسازی با محدودیت های کمتری روبرو هستند.

قرارگیری کشور ایران در پهنه با خطر زلزله بالا و تجربه های زلزله های قوی رخ داده در ایران و از طرفی بافت های فرسوده شهری و روستایی با ساختمان های قدیمی و غیر مهندسی بدون مقاومت کافی در برابر زلزله منجر به ثبت آمار بسیار بالایی از تلفات جانی و مالی در کشور ایران شده است. در ادامه تعداد بسیار محدودی از زلزله های تاریخی ایران به همراه تعداد کشته های هر رخداد ذکر شده است، سیلاخور،1288، 8000 کشته، طبس 1357، 19600 کشته، منجیل و رودبار1369، 35000 کشته، بم، 1382، 41000 کشته و سرپل ذهاب، 1396، حدود 500کشته. با توجه به مطالب گفته شده و آمار خسارت جانی اشاره شده اهمیت موضوع مقاوم سازی ساختمان  (مستقل از نوع کاربری) غیر قابل انکار می باشد.

پس از وقوع زلزله های قوی یا سایر رخدادهای طبیعی یا انسانی شریان های حیاتی به عنوان مسیرهای امداد رسانی به مناطق حادثه دیده از اهمیت ویژه ای برخوردار خواهند بود. که در نتیجه علاوه بر مقاوم سازی ساختمان ها، مقاوم سازی سازه ها و شریان های حیاتی مانند بهسازی پل ها و سد ها و … از جمله فعالیت های مهم برای مقاوم سازی سازه ها در مناطق مستعد بحران های طبیعی یا انسانی می باشد.

از طرفی تجربه زلزله های رخ داده در ایران نشان می دهد که متاسفانه بسیاری از مراکز حیاتی و امدادی همچون ساختمان های بیمارستان ها، آتش نشانی و سایر مراکز امدادی به دلیل ضعف های مقاومتی پس از وقوع زلزله اصلی شاهد افت شدید عملکردی و در نتیجه اختلال در امر امداد رسانی شده اند. از این رو همچون سایر کشورها، رویکرد و حرکت به سوی مقاوم سازی سازه ها به ویژه ساختمان های حیاتی در مبحث مدیریت بحران در کشور ایران از اهمیت بالایی برخوردار است.

مقاوم سازی سازه ها در بحث مدیریت بحران در دو فاز قابل اجرا است:

الف) قبل از حادثه: در حقیقت بهترین زمان برای مقاوم سازی سازه ها قبل از بروز حادثه است. در این مورد کارشناسان مقاوم سازی با بررسی های میدانی و شبیه سازی نرم افزاری از سازه های موجود نیاز به مقاوم سازی ساختمان را تحت خطر مورد نظر (زلزله، سیل، حریق، انفجار و…) را بررسی کرده و در مورد نیاز سازه موجود به بهسازی و یا عدم نیاز اظهار نظر خواهند کرد.

ب) بعد از حادثه: در این مرحله ممکن است سازه موردنظر تحت اثر یک حادثه دچار خسارت هایی شده باشد و در این مرحله تیم ارزیاب در محل حضور یافته و با ارزیابی وضعیت سازه خسارت دیده می پردازد. در این مرحله می توان سازه مورد نظر را در صورت نیاز برای حادثه های بعدی با انواع روش های مقاوم سازی، مقاوم سازی و ترمیم نمود.

رویکرد های مقاوم سازی سازه کدام است؟

شرکت های مقاوم سازی برای مقاوم سازی سازه های مختلف روش ها و ایده های گوناگونی را پیشنهاد می دهند؛ از جمله استفاده از الیاف کربن که خود به دو دسته  الیاف کربن تک جهته و الیاف کربن دوجهته، و استفاده از الیاف شیشه که آن هم به دو دسته ی الیاف شیشه تک جهته و الیاف شیشه دو جهته تقسیم میشود، میراگرها، جداگرهای لرزه ای، ژاکت بتنی یا فولادی و … که هر کدام از این روش ها با توجه به شرایط موجود پروژه، سطح خطرپذیری منطقه مورد مطالعه و ارزیابی ها اقتصادی مورد استفاده قرار می گیرند. به منظور انتخاب یک طرح مناسب مقاوم سازی ابتدا با توجه به وضعیت موجود سازه و ژئوتکنیکی محل پروژه مطالعات نیازسنجی بهسازی سازه ای  یا ژئوتکنیکی صورت می گیرد. در این مرحله شرایط پروژه همچون نوع سازه و محل قرار گیری آن، کاربری پروژه، عمر مفید ساختمان شرایط موجود سازه و شرایط محیطی پروژه مورد بررسی قرار می گیرد. در صورت وجود نقشه های اجرایی سازه، کارشناسان بهسازی با مراجعه و بازدید از پروژه مورد نظر تطابق نقشه های اجرایی را با سازه مورد نظر بررسی می کنند و در صورت نبود نقشه های پروژه ابعاد و اندازه های هندسی، اطلاعات مقاومتی مصالح و کیفیت اجرای پروژه با توجه به فرم ها و روش های ارزیابی سریع سازه گرد آوری می شود. در مرحله دوم با توجه به جمع بندی های صورت گرفته بر اساس اطلاعات گردآوری شده از سازه و شرایط موجود کارشناسان بهسازی و مهندسان محاسب راهکارهای مقاوم سازی سازه و ساختمان مورد نظر را پیشنهاد داده و هرکدام به تفکیک مورد ارزیابی فنی و اقتصادی قرار خواهد گرفت. در این مرحله با توجه به نقشه های به دست آمده از مرحله قبل، سازه در نرم افزار های مناسب شبیه سازی شده و با مدلسازی هر کدام از طرح های بهسازی تحت اثر رخداد مورد نظر ظرفیت سازه و میزان بهبود ظرفیت سازه به صورت دقیق مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. همچنین در این مرحله هر یک از طرح های مقاوم سازی به صورت دقیق از نظر اقتصادی و اجرایی مورد بررسی قرار می گیرد. در در نهایت در آخرین مرحله با توجه به اطلاعات و ارزیابی های فنی و اقتصادی بهینه ترین طرح از بین راهکارهای مقاوم سازی ارائه شده به عنوان طرح بهسازی نهایی ارائه خواهد شد.

در ساختمان های متداول افزایش دانش در زمینه زلزله شناسی، پیدایش محصولات سبک تر و ارزان تر با مقاومت بیش تر در صنعت ساختمان و پیشرفت روش های بهسازی سازه ها و همچنین تدوین مقررات و آیین نامه های مربوط به طراحی و اجرا سازه ها در جهت بهبود رفتار لرزه ای منجر به افزایش نیاز به مسائل مقاوم سازی سازه ها شده است و در نتیجه مقاوم سازی ساختمان های موجود نیز با توجه به نوع کاربری و درجه اهمیت آن ها امروزه مورد توجه بسیار قرار گرفته است.

از طرفی به دلیل وجود سرمایه زیاد در برخی صنایع و اهمیت این صنایع برای کشور، مقاوم سازی صنایع و زیرساخت های مرتبط با آن ها بسیار مهم تلقی می شود. با این نگرش مقاوم سازی سازه های صنعتی و تاسیساتی و  بسیاری از پالایشگاه ها، نیروگاه ها، تصفیه خانه ها، خطوط انتقال و بسیاری موارد دیگر انجام می شود. این نکته را باید مدنظر داشت که از جنبه مالی مقاوم سازی سازه های صنعتی و همچنین شریان های حیاتی در بیشتر موارد نسبت احداث مجدد این زیرساخت ها از توجیه اقتصادی بالاتری برخوردار است.

در این راستا استفاده از روش های نوین مقاوم‌ سازی از جمله استفاده از روش مقاوم سازی با الیاف FRP ، میراگر های متناسب با پروژه، استفاده از پوشش های محافظتی و ضدحریق نسبت به روش های متداول مقاوم سازی و به نسبت قدیمی تر مقاوم‌سازی با فولاد و بتن باعث صرفه جویی در وقت و هزینه و کارایی بهتر می شود.

با توجه به تجربه تلخ آتش سوزی و تخریب ساختمان پلاسکو (1395)، امروزه رویکرد کارفرمایان و مهندسان صنعت ساختمان به حفاظت از ساختمان ها در برابر حریق تغییر کرده است و موضوع حفاظت از ساختمان در برابر حریق به یک موضوع ضروری تبدیل شده است. با توجه به ضعف اساسی سازه های فولادی در برابر حریق، نیاز به حفاظت از این سازه ها در مقابل آتش سوزی و بروز خسارت های جانی و مالی بالا نسبت به گذشته بیشتر احساس می شود. در این زمینه روش ها و مصالح جدیدی همچون پوشش ضد حریق و رنگ های منبسط شونده برای حفاظت از ساختمان ارائه شده است که با ایجاد تاخیر در رسیدن حرارت به المان های سازه ای، مقاومت ساختمان در برابر حریق را بهبود می بخشد.

دلایل نیاز به مقاوم سازی سازه ها چیست؟

اولین و مهم ترین گام به منظور ارائه یک طرح مناسب مقاوم سازی در پروژه های عمران شناخت وضعیت موجود سازه و ارزیابی اجمالی ضعف های احتمالی پروژه مورد نظر با توجه به نقشه های موجود و ارزیابی میدانی از سازه است. در مرحله بعد مطابق با اطلاعات به دست آمده از وضعیت پروژه و تجهیزات موجود راهکار بهسازی لرزه ای و تقویت سازه پیشنهاد و اجرا می شود.

با توجه به تغییر رویکرد مقررات ساختمانی و توجه بیشتر آیین نامه های ساختمانی به بحث زلزله و مقاوم سازی سازه ها استفاده از طرح های بهسازی و تلاش در مسیر اصلاح و افزایش کارآمدی این راهکارها روز به روز بیشتر شده است.

از مهمترین دلایل نیاز به مقاوم سازی ساختمان می توان موارد ذیل را برشمرد:

ضعف های اجرایی در سازه

متاسفانه اجرای ساختمان در کشور ما به دلایل مختلفی از کیفیت و دقت بالایی  برخوردار نبوده و در مواردی سازه های ساخنه شده یا حتی سازه های در حال ساخت نیاز به طرح مقاوم سازی در برابر زلزله خواهند داشت. به وفور مشاهده شده است که به دلیل ضعف های اجرایی همچون طرح اختلاط نامناسب بتن، اجرای نامناسب بتن ریزی، عدم رعایت رواداری های مجاز آیین نامه ای، جوشکاری غیر اصولی و … در سازه های ساخته شده خسارت هایی مشاهده می شود. در این موارد طرح های بهسازی مناسب می تواند ضعف های سازه ای را برطرف کرده و در زلزله های احتمالی، سازه مقاومت مناسبی را از خود نشان دهد.

شناخت بیشتر از تاثیر زلزله بر سازه

با توجه به اینکه در چند دهه اخیر بحث مهندسی زلزله در جهت شناخت بیشتر زلزله ها و تاثیرات مخرب آن ها بر سازه های ساخته شده دست بشر در مناطق لرزه خیز پیشرفت چشمگیری داشته است که منجر به تغییرات در آیین نامه های طراحی ساختمان در برابر زلزله ها گردیده است. در بعضی موارد سازه های طراحی شده بر اساس ویرایش های اولیه آیین نامه ها و استاندارد های لرزه ای در مقایسه با سازه هایی که با ویرایش های جدیدتر طراحی شده اند دارای مقاومت لرزه ای کمتر از حد مورد انتظار هستند. در نتیجه سازه های ساخته شده با ویرایش های قدیمی تر ممکن است نیاز به بهسازی لرزه ای داشته باشند.

تغییر در کاربری سازه ها

از آنجا که با تغییر کاربری ساختمان بارهای ثقلی و به دنبال بارهای جانبی وارده بر ساختمان تغییر می کند، در صورتی که این تغییر منجر به افزایش بارهای اعمالی شود قبل انجام تغییر کاربری، سازه موجود را باید برای کاربری جدید مورد ارزیابی سازه ای مجدد قرار گیرد و در صورت نیاز طرح های مناسب بهسازی پیشنهاد و اجرا گردد. به عنوان نمونه فرض کنید کارفرما (مالک) یک ساختمان مسکونی قصد دارد کاربری ساختمان را به انبار تغییر دهد در این مورد در صورتی که بار اعمالی در کاربری جدید خیلی بیشتر از کاربری قبلی سازه باشد، با طرح های متناسب ترمیم و مقاوم سازی ساختمان می تواند ظرفیت سازه را افزایش داد.

همچنین طرح های بهسازی برای سازه هایی که کارفرما (مالک) قصد افزایش طبقات را دارد در صورت نیاز می تواند راهگشا باشد. در این مورد هم افزایش طبقات ساختمان منجر به افزایش بارها شده و استفاده از طرح های بهسازی سازه ضروری خواهد شد.

مراحل مقاوم سازی سازه ها کدام است؟

به منظور انجام یک طرح مقاوم سازی پس از درخواست کارفرما، کارشناسان مقاوم سازی به منظور ارزیابی وضعیت موجود سازه و در صورت نیاز تهیه نقشه از سازه موجود، با انجام بازدیدهای میدانی و برداشت اطلاعات از سازه با استفاده از آزمایش های مقاوم سازی و همچنین انجام مدلسازی عددی سازه موجود در نرم افزارهای تخصصی، طرح های مقاوم سازی مختلف را از نظر اجرا و جنبه اقتصادی بررسی و مقایسه کرده و در انتها موثرترین طرح اجرایی با حداقل هزینه به منظور اجرا به کارفرما پیشنهاد خواهد شد.

مسائل اقتصادی و مالی طرح مقاوم سازی یکی از موثرترین فاکتورها در انتخاب و اجرای یک طرح مقاوم سازی محسوب می شود. این موارد به صورت مستقیم و غیر مستقیم بر هزینه تمام شده طرح موثر خواهد بود. به عنوان یک نمونه اجرای ژاکت بتنی دور ستون های یک طبقه (مثلا پارکینگ) منجر به افزایش سطح مقطع ستون شده و در نتیجه فضای بین ستون ها کاهش پیدا می کند. در این حالت علاوه بر هزینه های مستقیم مربوط به طرح و اجرا راهکار مقاوم سازی، مساحت و فاصله آزاد بین ستون ها در طبقه پارکینگ کاهش می یابد و احتمال اشغال یک یا چند فضای پارک خوردرو در این طبقه از دست خواهد رفت. در نتیجه در طرح های بهسازی باید علاوه بر مسائل و هزینه های اجرای طرح، هزینه های غیر مستقیم که در آینده به سازه موزد نظر تحمیل می شود را در نظر گرفت.

در این موارد به طور کلی می توان گفت، در طرح راهکارهای بهسازی تا حد امکان باید از راهکارهای بهسازی و مصالح نوین همچون الیاف FRP  تولید شده در شرکت های معتبر همچون Sika و CTech-LLC با مقاومت بالا و در عین حال با وزن و مساحت کمتر استفاده نمود تا در زمان و بعد از اجرا فضاها و وزن سازه به صورت غیر متعارف تغییر نداشته باشد.

انواع طرح‌ها و روش‌های مقاوم سازی سازه کدام است؟

همانگونه که در بالا اشاره شد متخصصان مقاوم سازی با توجه به اطلاعات بدست آمده از سازه موجود طرح های مقاوم سازی را بررسی و در انتها بهترین طرح را پیشنهاد خواهند داد. در ادامه چند نمونه از طرح های مقاوم سازی ذکر شده است:

• ورق های کامپوزیتی FRP
• ترمیم ترک بتن با استفاده از تزریق رزین اپوکسی و پکرگذاری
• مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از ژاکت بتنی و فولادی و اضافه نمودن دیوار برشی
• ورق سرتاسری یا ژاکت بتنی در ستون های فولادی پاباز (ستون دوبل بست دار)
• مقاوم سازی سقف های طاق ضربی با اجرای یک شبکه فولادی به همراه بتن بر روی سقف
• تقویت سازه های بنایی با استفاده از میلگردهای کامپوزیتی FRP

شرکت مقاوم سازی افزیر به عنوان پیشرو در زمینه ارائه راهکاری نوین مقاوم سازی ساختمان و سازه های صنعتی با تکیه بر سابقه درخشان در زمینه اجرای پروژه های مقاوم سازی با استفاده از تکنولوژی ها و روش های بهسازی روز دنیا و با استفاده از کادر مجرب مهندسی و اجرایی در زمینه ارائه مشاوره فنی و اجرای راهکارهای مقاوم سازی در پروژه های مهندسی کوچک و بزرگ آماده ارائه خدمات مشاوره ای و اجرایی می باشد.

جهت مشاهده زمینه های فعالیت و محصولات فنی شرکت افزیر در بخش مقاوم سازی و بهسازی سازه های ساختمانی و صنعتی لینک های زیر را انتخاب نمایید.

زمینه فعالیت و محصولات فنی شرکت مقاوم سازی افزیر