روش‌های مقاوم سازی با FRP در سازه‌ها

ساختمان‌های بتنی و فولادی که زمان زیادی از ساخت آن‌ها گذشته است، جزء بناهای فرسوده طبقه بندی می‌شوند. این بناها نیاز به اجرای روش های نوین مقاوم سازی در برابر زلزله دارند. با گذر زمان و زیاد‌شدن عمر این بناها، افزایش ظرفیت باربری آن‌ها و یا بازگردانندن ظرفیت باربری به میزان اولیه، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. افزایش ظرفیت باربری سازه، به منظور بیشتر کردن مقاومت و استحکام سازه در برابر بارگذاری‌های جدید صورت می گیرد. تغییر کاربری، رفع خطاهای ساخت و ساز، رفع ایرادات طراحی و حتی برخی از خرابی‌هایی سازه، از مواردی هستند که نیازمند افزایش ظرفیت باربری هستیم. فارق از علت مقاوم سازی، شرکت افزیر به طور اختصاصی تجربه و تخصص خود را برای توسعه و اجرای روش‌های مقاوم سازی سازه ها‌ی بتنی و فولادی، در اختیار شما قرار می دهد. این روش‌های مقاوم سازی، روش‌هایی دائمی بوده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشند.

روش مقاوم سازی با FRP از اواسط دهه 1990 مورد استفاده قرار گرفت و به طور معمول بر روی تیرها، ستون ها و دال‌های ساختمان اعمال می‌شود. علاوه بر مقاوم سازی بناهای فرسوده، بناهایی که بر اثر بارگذاری‌های بیش از حد و یا طی وقایع طبیعی نظیر زلزله و سیل و حتی وقوع ضربات به سازه، آسیب دیده اند نیز، نیاز به مقاوم سازی دارند. برای افزایش استحکام و طول عمر این سازه‌ها استفاده از روش مقاوم سازی با FRP متداول می‌باشد. طی آزمایشات انجام شده بر روی روش مقاوم سازی با FRP، ثابت شده است که این روش با افزایش مقاومت نهایی و تقویت بتن، توانایی بالایی در بهبود ظرفیت باربری بتن‌های مسلح دارد.

مقاوم سازی با FRP (سیستم‌های پلیمری تقویت شده با الیاف) گزینه ای بسیار مناسب برای مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی و فولادی می‌باشد. شرکت افزیر با استفاده از نیروهای متخصص و آموزش دیده اقدام به نصب الیاف شیشه ای در یک ماتریس اپوکسی می نماید. هدف شرکت افزیر، استفاده از روش‌های جدید و نوآورانه در جهت مقاوم سازی و بهبود ساختار سازه‌ها می‌باشد. سیستم‌های FRP از مواد سبکی تشکیل شده اند که می‌توانند به میزان قابل توجهی بر ظرفیت باربری سازه بیفزایند.

 مزایای روش مقاوم سازی ساختمان با FRP

• سبب افزایش مقاومت در برابر خوردگی می‌شود.
• نصب آن آسان بوده و هیچ گونه ضربه ای به سازه وارد نمی کند.
• علارقم وزن کم،مقاومت و ظرفیت باربری بالایی ایجاد می کند.(نسبت مقاومت به وزن آن، زیاد است)
• استفاده از آن مقرون به صرفه می‌باشد.
• ما در شرکت افزیر برای مالکان، مهندسان و پیمانکاران شرایطی را فراهم نموده ایم که به راحتی و با قابل دسترس ترین روش به ارتقاء و افزایش مقاومت سازه‌های خود بپردازند. استفاده از این مواد هم سبب استحکام و هم دوام سازه خواهد شد.

استفاده از مقاوم سازی با FRP در انواع پروژه‌ها کاربردی می‌باشد در زیر به بیان چند نمونه می‌پردازیم:

• ارتقاء ساختاری سازه
• تغییر کاربری
• ارتقاء مقاومت سازه در برابر لرزش
• تعمیر و رفع عیوب سازه
• تغییرات الزامات طراحی در سازه

مواد تشکیل دهنده و مورد استفاده در سیستم های FRP کامپوزیتی

مواد تشکیل دهنده در برندهای موجود در بازار به منظور تولید سیستم‌های مقاوم سازی با FRP شامل رزین‌ها، پرایمرها، بتونه‌ها، اشباع کننده‌ها، چسب‌ها، الیاف و ورقه‌ها می‌باشد. تمامی این مواد با طی مراحل دقیق و پیشرفته علمی در بحث سازه‌های بتنی توسعه یافته اند و مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• الیاف: الیاف موجود در FRP از الیاف کربن پیوسته، شیشه و تقویت کننده‌های رایج در سیستم‌های FRP تشکیل شده است. الیاف موجود در سیستم مقاوم سازی با FRP علت اصلی استحکام و مقاومت FRP می‌باشد.
• ورقه: ورقه به کاربرده شده در مقاوم سازی با FRP لمینت‌هایی ساخته شده از الیاف کربن و اپوکسی می‌باشد. این ورقه ها دارای استحکام بالا و وزن سبک می باشند. سیستم طراحی این ورقه به گونه ای است که لمینت کربن با استفاده از رزین اپوکسی به عنوان چسب به صفحات خارجی نصب می‌شود. نقش این ورقه در سیستم FRP تقویت کنندگی خارجی می‌باشد.
• پرایمر: از پرایمر برای نفوذ به سطح بتن استفاده می‌شود. وجود آن سبب ایجاد یک پیوند قوی تر برای چسب رزین به کار برده شده می‌شود.
• پر کننده‌های بتونه: از بتونه برای پر نمودن تمامی سوراخ‌ها و شکاف‌های موجود در سطح استفاده می‌نمایند. این امر سبب می‌شود که سیستم مقاوم سازی با FRP به سطح صاف حاصل کاملا بچسبد. عدم وجود حفره و شکاف در سطح از ایجاد حباب در زمان استفاده از رزین جلوگیری می‌کند.
• رزین اشباع: رزین اشباع برای آغشته کردن الیاف تقویت کننده، تثبیت آن‌ها در محل و همچنین ایجاد یک مسیر امن انتقال بارهای اضافه بین الیاف عمل می‌کند. رزین اشباع کننده یک مسیر انتقال بار بین بتن آماده شده و سیستم FRP فراهم می‌کند.
• چسب‌ها: از چسب برای اتصال سیستم‌های نصب شده به بستر بتنی و لمینت FRP استفاده می‌شود. پس سبب ایجاد یک مسیر بار برشی بین سیستم مقاوم سازی ساختمان با FRP و بستر بتنی می‌شود. همچنین از چسب‌ها برای چسباندن لایه‌های پیش ساخته FRP به یکدیگر استفاده می‌شود.

پوشش FRP در سیستم مقاوم سازی چگونه عمل می‌کند؟

مقاومت و استحکام سیستم‌های مقاوم سازی با FRP، توسط الیاف تامین می‌شود. برای رسیدن به این هدف باید فیبر مناسب در ساختار FRP ها، استفاده شود. محبوبترین الیاف مورد استفاده در این سیستم‌ها کربن می‌باشد. کربن به دلیل دوام، استحکام کششی بالا و مقاومت نسبت به الیاف شیشه ای محبوب‌تر می‌باشد. بعد از انتخاب نوع فیبر مناسب، باید روش مقاوم سازی ساختمان با FRP را مشخص کرد. یکی از این روش‌های مقاوم سازی با FRP استفاده از پارچه روی سازه می‌باشد. این فرایند از طریق لایه گذاری مرطوب شکل می‌گیرد. در این فرایند پارچه  بر سطح سازه قرار می‌گیرد و سپس به کمک رزین اپوکسی در محل ثابت می‌شود. این فرایند باعث افزودن و تبدیل آن به بخش جدایی ناپذیر از سازه می‌شود. همچنین می‌توان از نمونه های پیش ساخته FRP در سازه استفاده نمود.

سیستم اجرای نمودن برنامه مقاوم سازی با FRP در سازه

سیستم های FRP ابزاری بسیار کاربردی برای تقویت و مقاوم سازی سازه های بتنی ارائه می دهد. سیستم های  FRP باعث افزایش مقاومت در سازه های بتنی می شود. این امر شامل تقویت و مقاوم سازی تیرها، دیوارها، دال ها و ستون های بتنی می باشد. اما از این سیستم می توان در تقویت بازشوهای بریده شده در دال ها و دیوارها نیز استفاده نمود. استفاده از این سیستم ها سبب به وجود آمدن ویژگی های کاربردی در سازه می شود. در متن زیر به بیان چند نمونه از این مزایا می پردازیم.

• افزایش مقاومت خمشی
• تقویت مقاومت برشی در سازه
• سبب محصور شدن ستون‌ها و در نتیجه شکل‌پذیری بهتر در سازه می شود.

مقاوم سازی تیرها با استفاده از سیستم مقاوم سازی FRP با کامپوزیتی

در آسیب‌های حاصل از ساخت، انحراف بیش از حد سازه و از دست دادن آرماتورها در اثر خوردگی نیاز به مقاوم سازی تیر بتنی می‌باشد. همچنین در شرایط تغییر کاربری و نیاز به افزایش میزان ظرفیت باربری سازه برای بارهای ایجاد شده، نیازمند مقاوم سازی تیر بتنی با FRP هستیم.

مقاوم سازی با الیاف FRP کامپوزیتی یک سیستم جامع تعمیر و استحکام بخشی است. که در این سیستم سازه‌هایی را که نیاز به تعمیر و یا بازسازی دارند تقویت می کنند. FRP پلیمری به عنوان تقویت کننده هایی با استحکام بالا و وزن سبک که از ترکیب الیاف کربن و یا شیشه با مواد پلیمری تشکیل شده تعریف می شود. در شرایطی که سیستم های مقاوم سازی مرسوم کاربردی نمی باشد استفاده از سیستم FRP کامپوزیتی برای تقویت و بهبود عملکرد تیر‌ها در سازه توصیه می‌شود.

مقاوم سازی ستون‌ها با استفاده از سیستم مقاوم سازی با FRP کامپوزیتی

تقویت ناکافی و یا ساختار ضعیف ستون در سازه‌های بتنی منجر به ریزش فاجعه بار بسیاری از ساختمان‌ها در زلزله‌های اخیر شده است. علاوه بر این در شرایط تغییر کاربری و همچنین افزایش بار زنده وارد به سازه مقاوم سازی امری اجتناب ناپذیر می‌باشد.

مقاوم سازی ستون با FRP (کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف) می‌تواند به بازسازی ظرفیت ستون های آسیب دیده در اثر زلزله کمک کند. این امر تا آنجا صورت می‌پذیرد که حتی منجر به برگرداندن وضعیت ستون به شکل اولیه آن می‌شود. مقاوم سازی با اف آر پی حتی می‌تواند منجر به افزایش مقاومت ستون در سازه در شرایط فعالیت‌های لرزشی زمین گردد.

مقاوم سازی دال‌ها با استفاده از سیستم مقاوم سازی با FRP کامپوزیتی

بسیاری از دال‌های بتنی موجود به دلیل افزایش بارگذاری، تغییر کاربری، نقص در طراحی و آسیب‌های سازه ای نیاز به مقاوم سازی دارند. از میان تکنیک‌های مختلف مقاوم سازی استفاده از تقویت کننده‌های پلیمری مقاوم شده با الیاف روشی بسیار موثر برای افزایش ظرفیت برشی پانچ‌ها و شکل پذیری دال‌های تخت ثابت شده است.

استفاده از روش مقاوم سازی با FRP برای مقاوم سازی دال‌ بتنی می‌تواند منجر به افزایش عمر مفید، کاهش هزینه تعمیر و نگهداری و افزایش کارایی در سازه شود.

نسبت مقاومت به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگی، سهولت اجرا، قابلیت نصب بدون ایجاد اختلال در استفاده از سازه و نگهداری نسبتا آسان آن را به یک روش کاربردی برای افزایش مقاومت در دال‌های بتنی تبدیل نموده است.

مقاوم سازی دیوار‌ها با استفاده از سیستم مقاوم سازی با FRP کامپوزیتی

برای تقویت و یا مقاوم سازی دیوارها در بارهای اضافه اعمال شده به سازه، اصلاح ترک‌های ناشی از نشست خاک، اصلاح ترک‌های دیوار که در اثر چرخه دما حاصل شده است، کاهش مقاومت صحیح به دلیل فرسودگی، نقص‌های طراحی و یا ساخت از روش مقاوم سازی با الیاف FRP استفاده می‌شود. این سیستم به دلیل ساختار خاص و وزن سبک و ضخامت کم بر روی دیوارها حداقل خسارت در زیبایی سازه ایجاد می‌کند. علاوه بر این با استحکام کششی و چسبندگی بالا می‌تواند سبب محدود کردن ترک و افزایش عمر سازه شود.