هدف کلی از به سازی و مقاوم سازی ساختمان ها بهبود بهتر در عملکرد اجزاء سازه است. تعریف ساده ای که برای مقاوم سازی می توان عنوان نمود ، مجموعه تمهیدات که قابلیت انجام وظیفه یا وظایفی در سازه به وجود می آورد تا سازه قبل از انجام مقاوم سازی قادر به انجام آن ها به طور کامل نبوده است.

بهسازی و مقاوم سازی ساختمان ها جهت  بهبود عملکرد اجزاء سازه انجام می شوند. مقاوم سازی به مجموعه تمهیداتی میگویند  که قابلیت انجام وظیفه یا وظایفی در سازه ایجاد می کنند که سازه قبل از انجام مقاوم سازی قادر به انجام آن ها به طور کامل نبوده است.  به صورت کلی مقاوم سازی سازه­ های بتنی و به طور کل مقاوم سازی ساختمان ها به منظور تقویت آن ها برای تحمل بارهای وارده ، بهبود نارسایی ­های ناشی از فرسایش، افزایش شکل پذیری سازه یا سایر موارد با استفاده از مصالح مناسب و شیوه ­های اجرایی صحیح انجام می شود.

پس از وقوع زلزله های اخیر در کشور، بحث مقاوم سازی سازه های بتنی و فولادی مطرح شده است. پژوهش های زیادی برای ارائه شیوه های مؤثر صورت گرفته است. در این راستا قسمت های ضعیف سازه ها مورد شناسایی قرار گرفتند. محل اتصال تیر به ستون سازه ها و به ویژه سازه های بتنی از بخش های حساس در سازه محسوب می شود که بی توجهی به آن ممکن است موجب تخریب کل سازه شود. به طور معمول، در مرحله طراحی برای به وجود آوردن مقاومت و شکل پذیری در اتصالات از خاموت گذاری و برای مقاوم سازی از ورق های فولادی و همچنین FRP استفاده می شود.در ادامه مطالبی درباره مقاوم سازی اتصالات بتنی آورده شده است با ما همراه باشید .

لازمه مقاوم سازی اتصالات بتنی چیست؟

در هنگام وقوع  زلزله اتصال تیر به ستون در سازه های قاب خمشی بتن مسلح با تنش های زیادی مواجه می شود. در اثر این تنش ها، گره اتصال دچار صدمه و در مواردی از هم گسیخته می شود. گسیخته شدن گره اتصال ممکن است موجب خراب شدن و فرو ریختن کل ساختمان شود. با در نظر داشتن این موضوع، بیشتر آئین نامه های لرزه ای در سال های اخیر توجه ویژه ای به گره اتصال تیر به ستون داشته و دلیل آن نیز پیچیده بودن رفتار عملکرد اتصال تیر به ستون و عوامل مؤثر روی آن است.

طراحی در آئین نامه های طراحی لرزه ای بر این اساس است که آخرین بخشی که در ساختمان صدمه می بیند، اتصال تیر به ستون باشد. به همین دلیل، مقاوم سازی اتصالات از بخش های مهم مقاوم سازی به شمار می رود. بدون شک اصلاح عملکرد گره اتصال موجب بهبود عملکرد تمام سیستم می شود. موفق شدن در مقاوم سازی لرزه ای به بهره بردن از فنون و مهارت های مدرن مقاوم سازی مربوط است. در میان آنها، FRP جایگاه به خصوصی دارد.

متخصصان مطالعات بسیاری روی مقاوم سازی اتصالات تیر به ستون در قاب های بتن مسلح با بهره بردن از FRP انجام داده اند. بیشتر این مطالعات در حالت میکرو و روی مقاومت برشی و شکل پذیری اتصال انجام شده و راهکارهایی برای بهبود آنها ارائه شده است. اما بر روی پارامترهای لرزه ای مانند ضریب رفتار قاب بتن مسلح مقاوم سازی شده، مقدار جذب انرژی و ظرفیت باربری و تغییر مکان قاب مقاوم سازی شده با FRP در محل اتصال در حالت ماکرو تحقیقات کمتری صورت گرفته است.

الیاف FRP می توانند از نفوذ ترک ها به داخل هسته اتصالات بتنی جلوگیری کرده و یا در کمک به ایجاد مفصل پلاستیک در انتهای تیر و با فاصله ای از بر ستون یک اتصال مؤثر باشند. با این شیوه ورقه های FRP می توانند در انعطاف پذیری کل ساختمان، ارتقا مقاومت سازه به سطح مورد نظر از قبیل آسیب دیدگی و یا مقاوم سازی اتصالات بتنی برای مواجه با قوانین سخت گیرانه آئین نامه های جدید و بارهای جدید مؤثر واقع گردند.
در این میان CFRP به دلیل مقاومت کششی قابل ملاحظه و مقاومت بسیار بالا در برابر خستگی و خوردگی در مقاوم سازی سازه های بتن آرمه بیشتر استفاده شده است. یکی از روش های مقاوم سازی محل اتصال تیر و ستون جهت دور کردن مفصل پلاستیک از ستون و به کار بردن فلسفه ستون قوی و تیر ضعیف استفاده از CFRP است.

انواع آسیب های بتن

از آنجایی که بتن از اصلی‌ترین مصالح مورد استفاده در ساخت انواع سازه‌های عمرانی است، در مجاورت عوامل آسیب ‌زننده مختلفی می باشد. بنابراین آسیب‌های متفاوتی به آن وارد خواهد شد.

آسیب بر اثر واکنش شیمیایی

قرار گرفتن بتن در برابر انواع مواد شیمیایی یا حتی مواد ساده‌ای مانند رطوبت یا خاک می‌تواند باعث آسیب دیدن آن شود. واکنش‌های شیمیایی می‌توانند باعث زنگ‌زدگی در آهن‌آلات به کار رفته در بتن شوند یا آن را کمی نرم‌تر یا سخت‌تر از حالت عادی کنند. این واکنش‌های زیان‌آور باعث ترک‌خوردگی و از بین رفتن ظاهر آن می‌شوند و در موارد شدیدتر ممکن است به خود ساختمان نیز آسیب برساند و آسیب‌های جبران‌ناپذیری را به وجود آورد.

آسیب‌های ناشی از آب

یکی از ترکیبات اصلی بتن آب است اما همین هم می‌تواند همچون یک دشمن عمل کند. آب باران یا نشت آب از ساختمان می ‌تواند از عوامل آسیب ‌زا برای بتن به شمار رود. این ماده می ‌تواند منجر به کاهش کیفیت بتن گردد و با حل کردن برخی ترکیبات در خود ساختار آن را ضعیف ‌تر نماید. علاوه بر این املا و نمک‌های موجود در آب می‌توانند سبب شوره زدن، ترک‌خوردگی یا حتی سوراخ شدن آن شوند و به ساختار داخلی نیز آسیب‌های جدی وارد کنند.

اتصال سرد بتن چیست؟

عملكرد پوشش های بتنی تا حد زیادی به عملكرد رضایت بخش درزهای آنها بستگی دارد. طراحی محل درزها كه در واقع همراه با پیش بینی محل ترك خوردگی می باشد، نه تنها یك دانش كاربردی بلكه هنر ظریفی می باشد. دال های بتنی در معرض تغییر مكان های دائمی مختلف، از جمله تغییر مكان‌های ناشی از خشك شدن، انقباض و خزش می باشند. چنانچه در دال‌ها درزها به درستی تعبیه و طراحی نشوند نیروهای كششی ناشی از انقباض بتن باعث ترك خوردگی خواهد شد.از جمله مشکلات رایج در اجرای سازه های بتنی بروز درز سرد می باشد. درزهای سرد بسته به محل ایجاد و کاربری سازه از منظر دوام و  سازه ای می توانند دارای اهمیت باشند.

اگر قرار باشد در فاصله دو درز اجرائي متوالي، بتن در چند لايه ريخته شود و فاصله زماني بين ريختن لايه ها آنقدر زياد شود كه بتن ريزي گيرش خود را آغاز كند و نتوان ويبراتور را در لايه زيرين فرو نمود، درز سرد كه يك درز ضعيف ناخواسته اجرائي است حاصل مي شود.ناپيوستگي در جسم بتن، ضعف سازه اي، افزايش نفوذ پذيري، كاهش دوام، خوردگي ميلگردها و نماي بد از آثار ايجاد اين نوع درز بتن است.

درز نامطلوب توسط عوامل زیر بوجود می آید :

- زياد بودن ضخامت لايه هاي بتن ريخته شده

- زياد بودن سطح كار

- توان كم در ساخت، حمل و ريختن بتن از نظر حجم كار

- كم بودن زمان گيرش بتن و نبودن فرصت كار كافي

مقاوم سازی اتصالات بتنی با الیاف FRP چگونه صورت میگیرد؟

در سازه های بتنی با اتصالات صلب این اتصالات هستند که وظیفه انتقال نیروها و لنگرها را به عهده دارند. ایجاد تغییر شکل در محل اتصال موجب می شود این عملکرد کامل صورت نگیرد. بعد از وقوع زلزله خرابی های سازه ای در ناحیه اتصالات بیشتر است و گسیختگی دیگر عناصر سازه ای کمتر اتفاق می افتد. با مقاوم سازی اتصالات بتنی با الیاف FRP این امکان وجود دارد که ظرفیت خمشی و برشی اتصال بالا برده شود. به دلیل دورگیری استفاده از این شیوه مقدار شکل پذیری اتصال را نیز بالا می برد.

با به کار بردن FRP می توان بدون افزایش ابعاد اتصال، مقاومت آن را بالا برد. استفاده از تقویت اتصال بتنی با FRP نسبت به روکش فولادی برتری دارد. به دلیل این که اتصال با FRP بر عکس فولاد دچار خوردگی نخواهد شد و همچنین در برابر خوردگی اسیدها، بازها و مواد مهاجم مشابه در دامنه وسیعی از دما مقاومت می کند. به همین دلیل به سیستم های حفاظت از خوردگی نیاز نیست و آماده کردن سطوح اجزا پیش از اتصال بتنی با FRP و نگهداری از آن ها پس از نصب راحت تر از ورق های فولادی خواهد بود. در زمان استفاده از FRP بر عکس شیوه تقویت با روکش بتنی به افزودن ابعاد اتصال و عملیات ساختمانی در حجم زیاد نیاز نخواهد بود.

در مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از FRP پس از آماده سازی سطح بتن و زدودن ناهمواری ها و ایجاد زیرسازی اولیه توسط چسب، بتن جهت نصب ورق های FRP آماده می باشد. ورق های FRP در ابعاد مورد نظر بریده شده و سپس توسط همان چسب مورد استفاده برای زیر سازی اولیه، بر روی تیر و چشمه اتصال نصب می گردد.

مراحل نصب ورق هایFRP  :

• آماده سازی چسب بر اساس نسبت ترکیب معین

• نصب ورق FRP روی سطح مورد نظر و هواگیری توسط غلطک مخصوص

• قرار دادن لایه بسیار نازک چسب روی ورق نصب شده جهت ایجاد پوشش محافظ
• قراردادن چسب بر روی سطح موردنظر بر اساس مقدار ذکر شده در کاتالوگ شرکت سازنده
• پخش یکنواخت چسب بر روی سطح توسط کاردک

اتصال تیر به ستون

از جمله مهم ترین بخش های یک سازه اتصالات می باشد که در صورت رعایت شدن نکات طراحی در اون ها، نقطه قوت سازه و در صورت عدم دقت در طراح اون ها از نقاط ضعف سازه بحساب میان. این اهمیت در اتصالات قاب خمشی بیشتره، چراکه بخشی از بار جانبی بوسیله اتصال تحمل میشه. بنابراین به کارگیری اتصالی که هم به لحاظ صرفه اقتصادی (زمان و هزینه اجرا) و هم به لحاظ عملکرد در برابر بارهای زلزله مناسب باشه، ضروریه.

مقاوم سازی اتصالات بتنی چگونه است؟

در حالتی که در مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از FRP بخش انتهایی اجزای متصل به محل تقاطع تیر و ستون پوشانده می شود، تقویت برشی در محدوده مفصل پلاستیک تیر و ستون شکل می گیرد. اما هسته اتصال از نظر برشی تقویت نمی شود. اگر FRP به شکل خمشی در بخش لنگر منفی باشد، عملاً مهار کردن نیروی کششی در محدوده اتصال به وجود نمی آید. بنابراین در این نوع تقویت خمشی تیر در بخش اتصال با استفاده از مصالح FRP امکان پذیر نیست و افزایش ظرفیت گیرداری در محل اتصال رخ نمی دهد.

به عنوان یکی از راه های دسترسی به هسته اتصال، از مهارهای الیافی در درون سوراخ های کوچک به وجود آمده داخل اتصال استفاده می شود. با توجه به این که لنگر در محل اتصال منفی است و بزرگ ترین میزان لنگر در ناحیه اتصال اتفاق می افتد، بنابراین نمی توان نوارهای FRP را که برای تقویت روی تیر و ستون چسبانده می شوند، در محل اتصال یا پیش از آن قطع کرد، بلکه باید آنها را به شکل مناسبی در انتهای اتصال مهاربندی کرد. با توجه به وضعیت مقاوم سازی و شکل تیرها و ستون ها طرح های مختلفی برای مهاربندی انتهای FRP در اتصالات موجود است.

به دلیل وجود میلگرد داخلی در مقطع اتصال این مهاربندی فقط زمانی استفاده می شود که عرض نوار FRP ناچیز باشد تا بتواند در سوراخ های به وجود آمده میان دو میلگرد داخل دیوار قرار گیرد. بیشتر شیوه های مرسوم روی مسائلی متمرکز هستند که به همین شکل انتهای FRP مهاربندی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، این نوع مهاربندی عملکرد خوبی دارد و سوراخ های به وجود آمده باید بعد از قرار گرفتن FRP دوباره با ملات اپوکسی پر شود. برای پر کردن این سوراخ ها ملات سیمان مطلوب نخواهد بود، به دلیل این که سیمان موجب تأثیر منفی روی مقاومت مهاربندی FRP  می شود.

مقاوم سازی سازه چند نوع دارد ؟

• مقاوم سازی سازه ها با FRP
• مقاوم سازی سازه ها و ساختمان ها با اضافه نمودن دیوار برشی و یا مقاوم سازی سازه ها با اضافه نمودن بادبند فلزی
• مقاوم سازی سازه ها با استفاده از میراگر
• مقاوم سازی سازه ها با استفاده از جرم های متمرکز پاندول
• مقاوم سازی سازه ها با استفاده از از ژاکت های فلزی و بتنی
• مقاوم سازی سازه ها با استفاده از بادبند های کمانش تاب
• مقاوم سازی سازه ها با استفاده از جداگرهای لرزه ای

لازمه مقاوم سازی سازه ها چیست؟

مقاوم‌ سازی سازه ها در علم مهندسی به معنای  بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده می باشد. 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 «مقاومت‌سازی» به‌طور قطع بالا بردن مقاومت در برابر نیروی زلزله نیست بلکه منظور بهبود عملکرد اجزاء در برابر نیروی زلزله می باشد. به همین دلیل اصطلاح «بهسازی» و در حالت خاص برای نیروی زلزله، «بهسازی لرزه‌ای» اصطلاح درست‌ تری است. به صورت کلی مقاوم سازی زیر مجموعه بهسازی لرزه ای و یکی از روش های آن است

بسیاری از سازه ها مطابق با آئین نامه طراحی مقاومت لازم را در مقابل زلزله ندارند. تعداد و تنوع این نوع سازه ها روز به روز بیشتر می شود. به همین علت ترمیم و مقاوم سازی سازه ها اجتناب ناپذیر است. جایگزین کردن کل سازه مستلزم تحمل بار مالی زیادی است. اما اگر مقاوم سازی ساختمان ممکن باشد، هم از نظر اقتصادی به صرفه است و هم منابع طبیعی حفظ خواهند شد. اگر شیوه مناسب انتخاب شود، مقاوم سازی بهترین راه کاهش خطرات زلزله می باشد.

سیستم های جداساز لرزه ای یکی از روش های متداول حفاظت از ساختمان ها در برابر بارهای لرزه ای وارد بر آن است. جداسازهای لرزه ای شامل المان های سازه ای است که ساختمان های 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 می سازد.

اتصال سازه فلزی به بتنی

یکی از انواع اتصالات در سازه های بتنی اتصال سازه فلزی به مقاطع بتنی می باشد. این نوع اتصال با اهداف مختلفی ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. از جمله مواردی که استفاده از این نوع اتصال کاربرد زیادی دارد، در افزایش دهانه دال و اتصال بخش های جدید دال به قسمت های موجود است که با توجه به این نکته که درگیری بتن جدید با بتن قدیمی می تواند مشکلات زیادی داشته و با هزینه بالایی همراه باشد، به طور معمول با توجه به شرایط پروژه از این نوع اتصال استفاده می شود.

سخن پایانی

امروزه در ساخت انواع مختلف سازه‌ها و ساختمان‌ها از بتن به‌عنوان مهم‌ترین مصالح ساختمانی استفاده می‌شود. استفاده از بتن‌ در عین این‌که مزیت‌های فراوانی دارد، معایبی هم به دنبال دارد. بتن‌ها خاصیت ارتجاعی ندارند و در اثر تغییرات دما، دچار انقباض و انبساط می‌شوند. اف آر پی الیافی پلیمری است که با استفاده از آن می‌توان انواع سازه‌ها و مخازن را مقاوم سازی کرد. این محصول از کامپوزیت الیاف تقویت شده یا الیاف پلیمری ساخته شده است. مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از FRP یکی از کاربردهای بی‌نظیر این الیاف است.