0912-1001763

88259793

از 10 صبح تا 4

جستجو

مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

به عنوان مقدمه ای در تعریف مقاوم سازی به کمک FRP می توان اینچنین بیان کرد که امروزه روش های نوین مقاوم سازی همانند مقاوم سازی و استفاده از FRP و استفاده از میراگرها کم کم در حال جایگزین شدن به جای روش های سنتی و متداول مقاوم سازی هستند و این امر حاکی از آن است که صنعت ساختمان سازی با سرعتی سرسام آور رو به پیشرفت نهاده است.

سیستم‌‌ مقاوم سازی با FRP ، در واقع یکی از روش های نوین مقاوم سازی ساختمان، تقویت سازه ها و پوشش محافظتی در صنایع مختلف به حساب می آید. از مزایای مهم مقاوم سازی با FRP میتوان به مقاومت کششی بسیار بالا و وزن بسیار کم اشاره کرد. (FRP (Fiber Reinforcement Polymer یا پلیمر تقویت شده با فیبر که امروزه کاربرد زیادی در ترمیم، تقویت و مقاوم سازی ساختمان ها و سازه های بتنی و فلزی و نیز صنعت کامپوزیت دارند، از دو جزء اساسی تشکیل می‌شوند؛ فایبر (الیاف) و ماتریس (رزین).

در واقع FRP مخفف Fiber Reinforced Polymer است. FRP بیشترین استفاده را برای ترمیم و مقاوم سازی سازه های بتنی دارد. وقتی FRP را روی سطح های بتنی مانند دال ها، تیرها، ستون ها و فونداسیون و دیوارهای بتنی قرار می دهند، به این ترتیب مقاومت بتن را بیشتر می کنند. در این مقاله شما با مقاوم سازی با FRP و مصالح آن بیشتر آشنا خواهید شد.

از FRP در ساختمان ها با کاربری های مختلف به عنوان تکیه گاه ماشین آلات سنگین و در سازه های آبی مثل سدها و کانال ها استفاده می کنند. همچنین، FRP برای مقاوم سازی زیر ساخت های مهندسی مانند پل های جاده ای و ریلی و مخازن نگهدای آب و مواد شیمیایی، سیلوها و برج های خنک کننده به کار می رود. مقاوم سازی ساختمان با FRP همان طور که به شکل خلاصه برایتان عنوان کردیم، موارد کاربرد زیادی دارد.

مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

همانطور که در بخش مقدمه عنوان شد، FRP اصولا از دو ماده تشکیل شده است؛ ماتریس و الیاف.

  • رزین های اپوکسی و پلی استر مواد اصلی ماتریس هستند. برای این که مصرف آن ها صرفه اقتصادی به همراه داشته باشد و همچنین بهبود خواصشان، در آن ها از افزودنی ها استفاده می کنند. ماتریس انتقال بار FRP را به سرانجام می رساند. همچنین، کمانش موضعی الیاف تحت فشار را تحت کنترل دارد.

  • الیاف وظیفه تأمین مقاومت مکانیکی را در FRP به عهده دارد. همچنین الیاف است که عمل محافظت در برابر خوردگی و آسیب دیدن را انجام می دهد. الیاف بیشترین بخش تشکیل دهنده FRP است.

  • مقاوم سازی ساختمان با FRP و انواع آن

    FRP انواع مختلفی دارد:

  • میلگرد

  • صفحه

  • فیبر

  • مقاوم سازی با FRP و مصالح آن هر کدام موارد استفاده خود را دارند :

  • از پروفیل ها در خرپاها و سازه های قابی استفاده می شود.

  • میله ها، آرماتورها و همچنین شبکه ها به طور مجزا و به شکل آرماتورهای داخلی پیش تنیده برای اعضای بتنی به کار می روند.

  • تسمه ها، صفحات و پوسته ها به طور مجزا و به شکل آرماتورهای خارجی پیش تنیده برای اعضای بتنی، چوبی، بنایی و فلزی کاربرد دارند.

  • صفحات، پوسته ها و مقاطع قالب شده به طور مجزا و مرکب در قالب بندی های تسلیح خارجی اعضای بتنی و درجا استفاده می شوند.

مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP| مقاوم سازی ساختمان قدیمی| فونداسیون| روش اجرای FRP| مقاوم سازی ساختمان با FRP و انواع آن

استفاده از سیستم های مقاوم سازی با FRP

استفاده از کامپوزیت هایی با زمینه پلیمری FRP در مقاوم سازی و بهسازی سازه ها و به طور کلی مقاوم سازی با FRP در طراحی سازه های بتن آرمه طی سالیان اخیر از رشد قابل توجهی برخوردار بوده است که از دلایل اصلی آن می توان به نیاز به افزایش عمر بهره برداری و ارتقای اساسی زیرساخت ها در تمامی نقاط دنیا اشاره کرد. از ویژگی های اصلی کامپوزیت های پلیمری می توان مقاومت مناسب در برابر خوردگی، سادگی اجرا در محل نصب و سبکی آنها را برشمرد . عامل دیگر در گسترش کاربری مصالح FRP کاهش قیمت این مصالح می باشد.

شاید یک دهه قبل استفاده از کامپوزیت های FRP روشی لوکس و گران قیمت به نظر می‌رسید ولی اکنون قیمت این مصالح به مراتب تنزل نموده است و مقاوم سازی با FRP علاوه بر همه ی فوایدی که دارد اقتصاد پروژه را نیز بهینه می کند. در گذشته ای نه چندان دور مدارک فنی بسیار محدودی در این رابطه وجود داشت ، لیکن امروزه تعداد قابل توجهی از مقالات علمی نشریات و کنفرانس های مربوط به بحث کاربرد این مصالح در مقاوم سازی اختصاص دارد .

این رشد فزاینده شاهد رویکرد و اهمیت این فناوری نو می باشد که به دنبال گسترش نیاز و توجه به تقویت با استفاده از مصالح کامپوزیت و به منظور کاربردی نمودن دانش فنی، روش های طراحی نیز تدوین گردیدند تا در بخش حرفه مورد استفاده قرار گیرند. تبیین روش های تحلیل و در نظر گرفتن ضرایب ایمنی در طراحی با ملاحظات اقتصادی منجر به تدوین دستورالعمل ها و آیین نامه های محاسباتی و اجرایی شدند که از آن جمله می توان به آیین نامه های ISIS کانادا، FIB اروپا و ACI 440 R ایالات متحده اشاره نمود.

مقاوم سازی با FRP و شرایط محل نصب

در زمان استفاده از مصالح FRP باید دقت شود که از استانداردهای لازم برخوردار باشند و بهتر است همیشه از برندهای معتبر تهیه شوند. برای طراحی مقاوم سازی ساختمان با FRP یک سری ابزار لازم است که از جمله آن ها می توان به آئین نامه های مقاوم سازی و نرم افزار های کمکی اشاره کرد. اجرای مقاوم سازی با FRP و مصالح آن به نیروی متخصص نیاز دارد. افراد بدون داشتن آگاهی لازم درباره شیوه نصب آن نمی توانند کاری از پیش ببرند.

نقاط ضعف  مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

FRP هم مانند دیگر مصالح ساختمانی دارای نقاط ضعفی است :

  • حساسیت در برابر آتش

  • داشتن ضعف در مقابل تحمل تنش‌های فشاری

  • پیوستگی میان ورق FRP و سطح عضو بتنی

مزایای مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

این روش دارای مزایای مخصوص به خود نیز است:

  • داشتن مقاومت کششی زیاد و کمک به بالا بردن مقاومت فشاری اعضا

  • داشتن مشخصات فنی بالا مانند مدول و مقاومت

  • داشتن مقاومت در برابر خوردگی

  • حمل و نقل آسان

  • سرعت زیاد اجرا

  • داشتن وزن سبک و چگالی پایین

  • توقف نداشتن کاربری در زمان اجرای تقویت با آن

  • نیاز نداشتن به قالب بندی

  • نبود مشکلات معماری

مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP| مقاوم سازی ساختمان قدیمی| فونداسیون| روش اجرای FRP|    مزایای مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

دلایل استفاده روز افزون از مقاوم سازی با FRP

همواره برای برگزیدن FRP و مصالح آن به عنوان ابزاری برای مقاوم سازی ساختمان می توان دلایلی پر اهمت را بر شمرد که این دلایل را می‌توان به صورت زیر در یک لیست ارائه داد:

  1. افزایش تولید، تامین و توزیع وسیع که باعث کاهش قیمت FRP و افزایش خرید و فروش FRP شده است.
  2. وزن بسیار کم الیاف FRP در مقابل مقاومت کششی14 بسیار دالایی که دارد.
  3. خواص ضد خورندگی مواد FRP در کنار مقاومت مکانیکی بالا سبب شده است که دو مقوله مقاوم سازی تقویت سازه و پوشش ضد خوردگی در سازه های بتنی، فولادی، پل، لوله، مخازن و تاسیسات پتروشیمی و صنعتی، به صورت همزمان با صرفه جویی در زمان و هزینه صورت گیرد.
  4. استفاده از FRP در تقویت سازه بتنی، ارزان تر از تخریب اجزای سازه بتن آرمه و مقاوم سازی با روش سنتی شده است.
  5. روش تولید اصلاح شده کامپوزیت FRP، منجر به تولید محصولاتی با خواص مقاومتی و مشخصات فنی بالاتر و کاهش قیمت FRP تولید شده است.
  6. بهبود خصوصیات الیاف و رزین مصالح FRP در سال های اخیر، سبب بکارگیری آن در اکثر پروژه  مقاوم سازی شده است.
  7. بهینه کردن ترکیب فیبر FRP با ماتریس (رزین اپوکسی FRP) برای سازگاری مناسب تر با یکدیگر در سیستم FRP در عملیات بازسازی و تقویت سازه امکان پذیر شده است.

موارد استفاده مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

از این شیوه مقاوم سازی در موارد زیادی استفاده می شود:

  • مقاوم سازی ساختمان ها، پل ها و پایه پل ها

  • مقاوم سازی سازه های صنعتی، بنایی و بتنی

  • مقاوم سازی ساختمان های مسکونی، تجاری و غیره

  • مقاوم سازی سیلوها، خطوط لوله و نیروگاه ها

از دیگر روش های مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

به کار بردن FRP برای تقویت ستون های بتنی از دیگر روش های مقاوم سازی کارآمدتر است. کامپوزیت FRP برای تقویت ستون های بتنی که تحت بار محوری و برشی هستند و همچنین ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺧﻤﺸﯽ ﺳﺘﻮن ﻫﺎ کاربرد دارد.همچنین اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻣﺸﺨﺼﻪ ﺑﺘﻦ که به علت اﻓﺰاﯾﺶ ﺷﮑﻞ ﭘﺬﯾﺮی، تأثیر افزایشی روی اﺛﺮ ﻣﺤﺼﻮر ﺷﺪﮔﯽ بتن به وجود می آید، از دیگر کاربردهای آن است. FRP به علت نازک بودن ورق هایش بهترین گزینه برای تقویت ستون ها است. به این ترتیب در جانمایی پارکینگ های ساختمانی ایرادی وارد نخواهد شد.

FRP بیشترین تأثیر را در ستون های دایره شکل دارد. هر چند در ستون های مربع و مستطیل هم با گرد کردن گوشه ها می توان از FRP استفاده کرد. المان ستون بتنی را با FRP دورپیچ می کنند و به این ترتیب خواص باربری و شکل پذیری بتن ستون بهبود پیدا می کند و FRP از افزایش ترک های محیطی بتن ممانعت به عمل می آورد و موجب افزایش کرنش های بتن می شود.

از رایج ترین شیوه های مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

از رایج ترین شیوه های تقویت با FRP تقویت ستون بتنی است. اصلی ترین عامل که در تقویت ستون بتنی با FRP مؤثر است، به شکل مقطع ستون ها ارتباط دارد. افزایش مقاوت برشی تیرها و ستون ها با این الیاف موجب افزایش مقاومت برشی مقاطع بتنی ضعیف می شود. با نصب FRP در زیر تیر و نصب آن به شکل u یا با دورپیچ آن می توان مقاوت برشی را در همه یا بخشی از تیر بالا برد.البته که روش دورپیچ کامل بیشترین تأثیر را دارد. می توان دورپیچ کردن ستون ها با FRP را در جاهایی به کار برد که خاموت گذاری ویژه لازم است یا در مواردی که خاموت های اجرا شده از پس نیازهای طرح بر نمی آیند.

 

مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP| مقاوم سازی ساختمان قدیمی| فونداسیون| روش اجرای FRP|    شیوه های مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

نتیجه نهایی برای مقاوم سازی با FRP و مصالح آن

مقاوم سازی و بهسازی کف و دال های بتنی به ویژه سقف به وسیله FRP برای دستیابی به ظرفیت و عملکرد مورد نظر، موجب بالا رفتن مقاومت خمشی و برشی می‌شود. همچنین، بالا رفتن مقاومت در مقابل خوردگی، ارتعاش و سایش را به دنبال دارد. در ضمن،  FRP برای تأمین ظرفیت و عملکرد و همچنین تقویت، ترمیم و مقاوم سازی دیوارهای بتنی و بنایی به کار می رود.

مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دال بتنی با FRP

  • افزایش مقاومت خمشی دال های یک طرفه

  • افزایش مقاومت خمشی دال های دو طرفه

  • تقویت و افزایش مقاومت برشی

  • افزایش سختی و کاهش خیز در بارهای سرویس

  • افزایش شکل پذیری

  • ترمیم و تقویت ناشی از خوردگی

  • افزایش مقاومت در برابر خوردگی

  • صرفه اقتصادی نسبت به روش های معمول

  • سهولت در اجرا

کاربرد مقاوم سازی با FRP و مصالح آن در حین بالا بردن مقاومت خمشی و برشی، موجب پخش تنش در تمام صفحه به جای تمرکز آن در یک نقطه می شود. به این ترتیب، از دیوار در برابر بارهای جانبی دینامیکی و همچنین رفت و برگشتی زلزله و حمله های شیمیایی حفاظت به عمل خواهد آمد. با نصب FRP رو یا زیر تیر، مقاومت برشی آن بالا می رود.

برای بالا بردن مقاومت خمشی تیر با آن، باید دقت کنید که FRP مثل یک میلگرد کششی عمل می کند و برای آن نباید سهم فشاری در نظر گرفته شود. بالا بردن مقاومت خمشی ستون با نصب FRP روی ستون، به طوری که الیاف در امتداد محور طولی ستون باشد، امکان پذیر است.

پوشش FRP چیست؟

پوشش FRP اصولا برای مقاوم سازی و یا از دیدگاه دیگر، به برای بهبود و تقویت رفتار سازه ی موجود یا تعمیر خرابی‌ ایجاد شده در سازه ی فعلی به عنوان یک روش نوین در مهندسی به کار می‌روند. همانگونه که اشاره شد، ویژگی‌ کلیدی که این مصالح را برای مقاوم سازی مناسب می‌سازد، خواص غیر قابل خوردگی و مقاومت بالا نسبت به وزن است. از این رو تکنیک‌ مختلفی برای تقویت سازه بتنی نظیر روش زیر بوجود آمده است. پوشش FRP که به سطح خارجی یک عضو بتنی یا هر سطح دیگری می‌چسبند، به روش EBR- Externally Bonded Reinforcement معروف هستند.

برای مثال تقویت خمشی تیرهای بتنی مسلح به روش EBR، با چسباندن  ورق FRP  به وجه کششی تیر انجام می گیرد . قبل از نصب ورق در این روش ، آماده سازی محل نصب از اهمیت ویژه ای برخوردار است . آماده سازی سطحی برای از بین بردن آلودگی ها و لایه های سطحی ضعیف به منظور اصلاح خصوصیات سطح زیرین و ایجاد سطحی جدید با ساختاری مناسب صورت می گیرد . به این منظور ، ابتدا با استفاده از روش هایی همچون ساییدن سطح ، ماسه پاشی یا فشار آب ، لایه ی ضعیف سطحی بتن به اندازه ای ساییده می شود تا سطوح سنگدانه ها نمایان شوند و سطح قوی تری برای ایجاد چسبندگی بیشتر بین لایهFRP  و بتن فراهم شود .

سپس با استفاده از فشار هوا و یا فشار آب ، مواد زائد و ذرات گرد و غبار از سطح بتن جدا می شوند . سپس با استفاده از ماده ی مناسب ، خلل و فرج سطح پر می شوند و در پایان با استفاده از اپوکسی مناسب ورق FRP به سطح بتن چسبانده می شود. در این روش از ورق های FRP  پیش ساخته (ورق آماده شده در کارخانه) و یا آماده شده به روش درجا (اندود الیاف FRP با چسب در محل اجرا) می توان استفاده کرد .

به منظور کاهش احتمال وقوع پدیده ی جداشدگی می بایست کیفیت چسبندگی بین ورق و بتن را بالا برد. روش نصب سطحی می تواند به شکل ساده و معمول یا با اعمال پیش کشیدگی در ورق FRP  قبل از اتصال آن به سطح تیر و یا با فراهم آوردن مهار لازم ، مانند نوارهای U  شکل در انتهای ورق، برای کاهش احتمال جداشدگی ورق از سطح تیر تحت بار، انجام شود

 

مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP| مقاوم سازی ساختمان قدیمی| فونداسیون| روش اجرای FRP|  مقاوم‌ سازی تیر بتنی با FRP و مصالح آن

مقاوم سازی تیر با کامپوزیت های FRP

مقاوم سازی تیر بتنی با مصالح FRP در طی 3-4 روز به 3 برابر مقاومت کششی فولاد می رسند، از این رو با توجه به اینکه الیاف FRP مقاومت کششی بسیار بالایی نسبت به ورقه های فولادی دارند، اتصال FRP به ناحیه کششی بتن در تیر بتنی سبب افزایش ظرفیت خمشی مقطع خواهد شد.

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 خمشی سازه های بتنی با استفاده از سیستم های FRP دخیل می باشند. در ادبیات فنی این افزایش مقاومت از 10 تا 160 درصد گزارش شده است.

مزایای روش مقاوم‌ سازی تیر بتنی با FRP

  • افزایش مقاومت خمشی تیر

  • افزایش مقاوم برشی تیر

  • افزایش شکل پذیری تیر

  • افزایش مقاومت در برابر خوردگی

  • افزایش دوام و عمر

  • کنترل عرض ترک

  • ضخامت کم ورقه های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر

  • سهولت در اجرا

  • هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر

  • ترمیم ناشی از خوردگی

مزایای روش مقاوم‌ سازی تیر فولادی با FRP

  • به حداقل رسیدن مشکلات اجرایی به دلیل وزن بسیار کم الیاف FRP

  • انعطاف پذیری بالای الیاف FRP

  • افزایش ظرفیت خمشی تیرهای فولادی

  • به تاخیر انداختن کمانش موضعی بال تیر

  • ضخامت کم لمینیت FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر

  • هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر

 

انصراف از نظر
فیلترها
Sort
display