سازه های بتنی و مقاوم سازی سازه های بتنی در حین اجرا سازه ممکن است با معضلاتی روبه رو شود و  یکی از معایب اجراء سازه های بتنی صرف نیروی کار جهت تهیه بتن در کارگاه و عدم ساخت قطعات در کارخانه و جلوگیری از نیروی انسانی در فرآیند ساخت قطعات می باشد. به طور مثال در پروژه های فولادی قسمت اعظم فرآیند ساخت اسکلت در کارخانه توسط دستگاه صورت گرفته و فقط مراحل مونتاژ و نصب نهایی قطعات در کارگاه توسط نیروی انسانی صورت می گیرد که مرحله مونتاژ می تواند جوشکاری و یا بتن پیچ و مهره اتصالات باشد. علاوه بر این سرعت اجرا سازه های فولادی بسیار بالا تر از سازه های بتنی می باشد زیرا در سازه های بتنی زمان خاصی را باید به گیرش بتن اختصاص داد و تا زمانی که سازه بتنی به مقاومت خاص خود نرسد نمی توان به سرعت به ساخت بقیه پروژه پرداخت.

 

امروزه به دلیل سهولت در اجراء و هزینه نسبتاً کمتر اجراء سازه های بتنی نسبت به سازه های فلزی یا فولادی و نیز عدم نیاز به تأمین هزینه مالی سنگین اولیه به هنگام شروع کار اکثر کارفرمایان و سازندگان ساختمان ترجیح می دهند که پروژه های ساختمانی ( مقاوم سازی ساختمان ) و عمرانی خویش را به صورت سازه های بتن آرمه اجراء نموده و کندی در پیشرفت این گونه پروژه ها را نسبت به بهاء بالای اجراء سازه های فولادی در نظر نگیرند. در ادامه در مورد کاربرد مقاوم سازی سازه توضیحاتی داده شده است ، با ما همراه باشید .

 

آنچه در این مقاله خواهید خواند :

۱. مقاوم سازی سازه های بتنی

۲. علت مقاوم سازی سازه های بتنی چیست؟

۳. سازه های بتنی 

۴. مطالعات اولیه آسیب پذیری سازه

۵. انواع روش های مقاوم سازی سازه بتن

۶. مقاوم سازی با frp در سازه های بتنی

۷. مقاوم سازی با تعمیر سطوح

۸. مقاوم سازی سازه های بنایی

۹. جداسازی لرزه ای چیست؟

۱۰. مزایا و معایب سیستم جداسازی لرزه ای

۱۱. هدف استفاده از جداساز لرزه ای چیست؟

۱۲. کاربرد ورق یا کامپوزیت frp در روش های مقاوم سازی سازه های بتنی چیست؟

۱۳. مزایای کامپوزیت های پلیمری frp

۱۴. ترمیم و تقویت سازه های بتنی

۱۵. تقویت سازه های بتنی با ژاکت فولادی

۱۶. تقویت سازه های بتنی با استفاده از ژاکت بتنی

۱۷. تقویت سازه های بتنی با دیوار برشی 

 

 

مقاوم سازی سازه های بتنی:
 

سازه های بتنی و مقاوم سازی سازه های بتنی در حین اجرا سازه ممکن است با معضلاتی روبه رو شود و  یکی از معایب اجراء سازه های بتنی صرف نیروی کار جهت تهیه بتن در کارگاه و عدم ساخت قطعات در کارخانه و جلوگیری از نیروی انسانی در فرآیند ساخت قطعات می باشد.

 

به طور مثال در پروژه های فولادی قسمت اعظم فرآیند ساخت اسکلت در کارخانه توسط دستگاه صورت گرفته و فقط مراحل مونتاژ و نصب نهایی قطعات در کارگاه توسط نیروی انسانی صورت می گیرد که مرحله مونتاژ می تواند جوشکاری و یا بتن پیچ و مهره اتصالات باشد.

 

علاوه بر این سرعت اجرا سازه های فولادی بسیار بالا تر از سازه های بتنی می باشد زیرا در سازه های بتنی زمان خاصی را باید به گیرش بتن اختصاص داد و تا زمانی که سازه بتنی به مقاومت خاص خود نرسد نمی توان به سرعت به ساخت بقیه پروژه پرداخت.

 

علت مقاوم سازی سازه های بتنی چیست؟
 

در کل هر سازه ایی که ساخته می شود، ممکن است گاهی اوقات بر اثر وجود عواملی به مقاوم سازی نیاز داشته باشد، مقاوم سازی سازه های بتنی امری دور از ذهن نمی باشد و دلایل مختلفی دارد که به صورت زیر به آن ها اشاره می شود:

 

• وجود اشتباهات در هنگام طراحی و اجراء
• از بین رفتن تمام یا بخشی از سازه به دلیل فرسودگی میلگردهای فلزی
• اعمال تغییرات در کاربری ساختمان
• در برخی نقاط کیفیت ساخت بدلایل مختلفی پایین است که سبب بروز شرایط نامطلوب در سازه و لزوم اجرای مقاوم سازی سازه های بتنی در آن می شود
   

 

 موارد ذکر شده در بالا از علل اساسی نیاز به مقاوم سازی سازه های بتنی می باشد. معمولا بعد از وقوع زلزله نیز اگر برای سازه بتنی مشکلاتی به وجود آمده باشد، سعی می کنند که آن مشکلات را بر طرف سازند، بنابراین می توان اذغان داشت که مهندسان بعد از وقوع زمین لرزه نیز به مقاوم سازی سازه بتنی یا سازه فولادی نیز می پردازند، البته نکته بسیار مهم این است که قبل از ساخت سازه بتنی و سازه فولادی باید تمامی نکات مربوط به طراحی و اجرا رعایت شود. روش های طراحی سازه های بتن آرمه باید بر اساس آیین نامه روز و رعایت نکات ایمنی مربوط به آن باشد تا سازه از ایمنی بالا در هنگام بارهای آسیب زا برخوردار باشد.

 

 

 

سازه های بتنی :
 

همان گونه که در قسمت های پیشین توضیح داده شد، در سازه های بتنی غیر از مرحله تولید میلگردهای مورد نیاز در بتن که در کارخانجات ذوب آهن ساخته می شوند دیگر مراحل ساخت المان های سازه ای مانند فونداسیون ، تیرها ، ستون ها و دیوارهای برشی همگی توسط نیروی انسانی و عوامل موجود در کارگاه اجراء می گردد.

 

در نتیجه امکان ایجاد خطا در کار، پایین بودن کیفیت اجراء و عدم ساخت بتن مناسب و عمل آوری و کیورینگ آن می تواند مشکلات و مسائل متعددی را در سازه ایجاد کرد و باعث روی آوردن عوامل اجرایی کارفرما به مقاوم سازی بتن و سازه های بتنی گردد.

 

در مقاوم سازی سازه های بتنی یا مقاوم سازی بتن به دلیل وجود عوامل انسانی در فرآیند ساخت به مراتب بیشتر از مقاوم سازی سازه های فولادی می باشد. مقاوم سازی سازه های بتنی می تواند شامل یک یا چند بخش ازسازه گردد و متناسب با این که ضعف در سازه در چه قسمت هایی می باشد.

 

می توان نسبت به تصمیم گیری در خصوص روش مقاوم سازی بتنی اقدام نمود. در انجام مقاوم سازی سازه، باید بدانیم که از چه بخش هایی این کار انجام می شود و در ابتدا چه تمهیداتی باید صورت گیرد بخش اول برای انجام مقاوم سازی بتن به صورت زیر می باشد:

 

مطالعات اولیه آسیب پذیری سازه :
 

ذکر این نکته ضروری است که بحث مقاوم سازی ساختمان با بهسازی لرزه ای سازه کاملاً ۲دو مقوله جدا می باشد و تفاوت های بسیاری با یک دیگر دارند. در بحث مقاوم سازی ساختمان یا سازه یک بخش یا المان از سازه و یا کل سازه به دلیل اشتباه در اجراء یا طراحی و یا عدم به کارگیری مصالح و نیروی انسانی ماهر دچار اشکال گردیده و عضو مربوطه دارای نقص بوده و قادر به تحمل نیروهای وارده از سازه به خود را نداشته و عمل کردی ناقص را از خود نشان می دهد.

 

لذا جهت رفع معضل پیش آمده می بایست آن عضو یا المان مورد نظر مقاوم سازی و تقویت گردیده تا بتواند در فرآیند کنش و اندر کنش نیروی وارده داخلی نقش مناسبی را ایفاء نماید و این مقاوم سازی سازه باید به گونه ایی صورت گیرد که نقص های المان سازه ایی را به طور کلی بر طرف کند تا همان گونه که ذکر شد، سازه در هنگام باربری دچار مشکل نشود.

 

اما در بهسازی سازه و بهسازی لرزه ای سازه ، ساختمان اجراء شده دارای هیچ گونه ایراد و اشکالی نبوده و در زمان اجراء کلیه مصالح و مواد مصرفی توسط نیروی کاری ماهر به صورت کامل اجراء گردیده است. اما بعد از گذشت مدت زمانی از بهره برداری پروژه و استفاده کارفرما از ابنیه مذکور به دلیل تغییر وتکمیل آئین نامه های طراحی سازه خصوصاً در خصوص بارهای لرزه ای وارده بر سازه احساس می گردد ، سازه مورد نظر نتواند در برابر بارهای جانبی زلزله مقاومت نموده و نیازمند تقویت و مقاوم سازی سازه مورد نظر در این خصوص می باشد.

 

لذا با فرض صحیح بودن محاسبات سازه مذکور در زمان طراحی و نیز فرض صحت اجراء و عمل کرد صحیح سازه در برابر نیروهای وارده بر آن با بهره گیری از آئین نامه های طرح بهسازی لرزه ای سازه و در نظر گرفتن کلیه ظرفیت های مرتبط با اعضاء سازه و کمک از المان های شکل پذیر نسبت به ارائه طرح مقاوم سازی وتقویت سازه اقدام می گردد. بنابراین بهسازی و آسیب پذیری لرزه ای سازه تفاوت عمده ای با مقاوم سازی سازه داشته و هر یک در جای مناسبی کارایی خواهد داشت.

  

انواع روش های مقاوم سازی بتن:
 

مقاوم سازی سازه های بتنی با روش های متفاوتی صورت می گیرد که با توجه به نظر مهندس طراح می توان هر کدام از روش های مقاوم سازی بتن را انتخاب کرد، مهندس طراح با توجه به میزان بودجه در نظر گرفته شده برای مقاوم سازی سازه های بتنی ، یکی از روش های مقاوم سازی و تقویت سازه را بر می گزیند، شایان به ذکر است که یکی از روش های مقاوم سازی بتن، مقاوم سازی با frp  می باشد.

 

تأثیر کاهش جرم سازه در مقاوم سازی سازه ها:
 

در این روش می توان با حذف یک یا تعداد بیشتری از طبقات، همانند شکل پایین، ساختمان را مقاوم سازی نمود. باید بیان شود که با حذف جرم سازه، پریود سازه کاهش می یابد. بنابراین با کاهش پریود سازه مقاومت آن افزایش می یابد و به مقاومت مورد نظر دست می یابیم. به بیان دیگر می توان گفت کاهش جرم سازه مقدار نیروی جانبی وارد به سازه را کاهش می دهد و می توان از این طریق ساختمان را تقویت نمود.

 

 

مقاوم سازی با FRP در سازه های بتنی :
 

یکی از روش های مقاوم سازی سازه های بتنی استفاده از مقاوم سازی با FRP  در سازه های بتنی می باشد. این روش به لحاظ اقتصادی با روش های سنتی مقاوم سازی ساختمان قابل رقابت بوده و هم چنین دارای قابلیت اجرای سریع و آسان می باشد بنابراین طراحان سازه علاقه بسیاری به این روش دارند تا به وسیله آن بتوانند سازه مورد نظر را مقاوم سازی کنند.

مقاوم سازی با الیاف پلیمری نسبت به روش های سنتی تداخل کمتری در کاربری ساختمان در حین اجرا ایجاد می کند. در مواردی که استفاده از ماشین آلات سنگین و یا توقف کاربری ساختمان در هنگام اجرا امکان پذیر نیست استفاده از الیاف پلیمری (FRP) تنها روش مقاوم سازی می باشد.

از دیگر مزایای مقاوم سازی با FRP در سازه های بتنی نسبت بالای مقاومت به وزن و هم چنین سختی به وزن می باشد. در علم مهندسی عمران سختی از عوامل بسیار مهم و تأثیر گذار بر روی سازه می باشد. مقاوم سازی با FRP در قسمت های متنوعی از سازه انجام می شود.

 

مقاوم سازی با تعمیر سطوح :
 

مقاوم سازی با تعمیر سطوح از روش های متداول مقاوم سازی سازه های بتنی می باشد. تکنیک های متفاوتی برای تعمیر سطوح وجود دارد که مهم ترین آن ها ملات با تور سیمی ‌و بتن پاشی است. این روش ها به طور طبیعی با پوشش خارجی سطوح بر روی ظاهر معماری و تاریخی بنا تأثیر گذار بوده و از جمله نقاط ضعف این نوع مقاوم سازی می باشد.

 

مقاوم سازی سازه های بنایی:
 

ساده ترین روش مقاوم سازی ساختمان‌های بنایی غیر مسلح به وسیله FRP که توسط محققین بسیاری مورد بررسی قرار گرفته است پوشاندن تمام المان‌های دیوار توسط یک یا چند لایه از مواد FRP می‌باشد. مطالعات نشان داده است که این روش می‌تواند بر روی یک و یا  دو سطح دیوار بدون هیج گونه تأثیر خارج از صفحه انجام گیرد.

 

هم چنین این امکان وجود دارد تا با استفاده از نوارهای FRP در الگوی X شکل به تاثیرات مشابهی دست یافت. هر دو این سیستم‌ها مقاومت و سختی داخل صفحه را بالا می‌برند و هم چنین رفتار خارج از صفحه را بهبود می‌بخشند. ورق‌های FRP که به وسیله یک پوشش اپوکسی به دیوار متصل می‌شوند، مواد بنایی را به یک دیگر متصل می‌نمایند و به پخش تدریجی ترک کمک می‌نمایند.

 

در یک سازه ساختمان‌های بنایی غیر مسلح عادی، اتلاف انرژی از طریق تکان و لغزش در طول ترک‌های اولیه انجام می‌گیرد. پوشش FRP از این رفتار جلوگیری می‌کند و رها شدن اتصالات FRP مهمترین وسیله این اتلاف انرژی می‌باشد. این رفتار می‌تواند منجر به گسیختگی شکننده تر از حالت عادی شود. اما بهتر است که در هنگام ساخت سازه های بنایی آن ها را مسلح کنیم، منظور از مسلح کردن سازه های بنایی کاشت میلگرد و گذاشتن کلاف های افقی و قائم در قسمت های خاص سازه بنایی مانند دیوار ها می باشد.

 

انواع روش های مقاوم سازی سازه بتنی چه می باشد؟
 

مقاوم سازی سازه های بتنی با روش های متفاوتی صورت می گیرد که با توجه به نظر مهندس طراح می توان هر کدام از روش های مقاوم سازی بتن را انتخاب کرد، مهندس طراح با توجه به میزان بودجه در نظر گرفته شده برای مقاوم سازی سازه های بتنی ، یکی از روش های مقاوم سازی و تقویت سازه را بر می گزیند، از جمله روش های مقاوم سازی ساختمان بتنی یا مقاوم سازی سازه بتنی می توان به موارد زیر اشاره داشت :

 

• استفاده از الیاف frp
• مقاوم سازی سازه بتنی با استفاده از تعمیر سطوح
• بهره گیری از ژاکت بتنی و ژاکت فلزی
• اضافه کردن المان های بسیار مهم و بارگیر مانند دیوار های برشی
• استفاده از سیستم جداساز لرزه ایی و ...

 

از مهم ترین مزایای مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از روش FRP  نسبت به سایر روش های مقاوم سازی به شرح زیر هستند :

 

1. مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP بسیار سریع تر از سایر روش های مقاوم سازی می باشد و در زمان صرفه جویی خواهد کرد.
2. مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از روش FRP نیاز به تخریب بخش هایی از سازه در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی ندارد بنابراین تا حدی راحت تر از بقیه روش های می باشد.
3. پس از اجرای مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP ، نیاز به بازسازی بخش هایی از سازه در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی ندارد.
4. مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP در بیشتر موارد ارزان تر و مقرون به صرفه تر از سایر روش های مقاوم سازی است.
5. مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP به مرور زمان دچار خوردگی نمی شود. ( در مقایسه با بعضی روش های مقاوم سازی سنتی مانند ژاکت فولادی)
6. مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP در مجاورت مصالح ساختمانی (مانند گچ و خاک) دچار خوردگی نمی شود ( در مقایسه با برخی روش های مقاوم سازی سنتی مانند ژاکت فولادی ) .
7. مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP مبتنی بر فن آوری های نوین است ( در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی سنتی ) و بنابراین روش های مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP هرروز در حال تکامل و پیشرفت می باشد .
8. مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP دارای کد ها و آیین نامه های خاص برای مقاوم سازی با FRP می باشد در حالی که بیشتر روش های مقاوم سازی سنتی مبتنی آیین نامه های عمومی هستند ( مانند مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی و مقاوم سازی به روش ژاکت فولادی ).
9. برای کنترل کیفیت مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از FRP روش های مشخصی مانند تست Pull Off وجود دارد که برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم مقاوم سازی با FRP باید پس از اجرای عملیات مقاوم سازی با FRP انجام شود.
10. اجرای عملیات مقاوم سازی با FRPنیاز به تجهیزات خاصی در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی ندارد.
11. اجرای عملیات مقاوم سازی با FRP نیاز به افراد مختلف با مهارت های متعدد در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی ندارد.
12. مقاومت کششی بالای الیاف FRP که یک مزیت مهم برای مقاوم سازی بتن محسوب می شود.
13. ضخامت کم لایه های FRP (در حد میلی‌متر)، باعث می‌گردد تا استفاده از آن ها در مقاوم سازی سازه، اضافه فضا نداشته باشد.
14. وزن مصالح FRP بسیار ناچیز است که یکی از اهداف تقویت و مقاوم سازی سازه می باشد.
15. بی سویی الکترومغناطیسی مصالح FRP ، که می تواند در سازه های خاص مورد استفاده برای تصویربرداری مغناطیسی مهم باشد.
     

با توجه به معایب استفاده از سایر روش های مقاوم سازی سازه بتنی، مانند بازدهی کم و یا نیاز به امکانات و فن‌آوری خاص، امروزه روش‌های مقاوم سازی ساختمان با استفاده از کامپوزیت توسعه روزافزون پیدا کرده است. محدودیت استفاده و کاربرد کامپوزیت در مهندسی ساختمان به قیمت بالای آن‌ها برمی‌گردد. البته هزینه و قیمت آن‌ها به‌تدریج رو به کاهش می‌باشد و به‌ این ‌ترتیب استفاده از آن‌ها بیشتر و بیشتر خواهد شد. استفاده از FRP در زمینه مقاوم سازی ، هر چند که هزینه بالایی در بردارد، اما با توجه به هزینه اجرای کم و نیز سایر مزایای FRP، در کل به‌صرفه‌ترین و مؤثرترین راه مقاوم سازی سازه‌های بتنی امروزه به شمار می ‌رود.

 

استفاده از کامپوزیت های 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 دلیل اصلی آن نیاز به افزایش عمر بهره برداری و ارتقای اساسی زیر ساخت ها در تمامی نقاط دنیا می باشد. از ویژگی های اصلی کامپوزیت های پلیمری می توان مقاومت مناسب در برابر خوردگی، سادگی اجرا در محل نصب و سبکی آن ها 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 می ‌رسید 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 ، اما 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.

 

جدا سازی لرزه ای چیست؟
 

جداسازی لرزه ای یکی از روش های کنترل ارتعاشات لرزه ای با جدا سازی سازه از زمین در ساختمان ها و پل ها می باشد. در این روش بر خلاف روش های مرسوم در مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای، که موجب افزایش سازه می شود، تمرکز بر روی کاهش پاسخ لرزه ای، و نیرو و شتاب ورودی زلزله به سازه است.

 

به عبارتی اصل جداسازی لرزه ای بر ایجاد انعطاف پذیری در پایه ساختمان در صفحه افقی مبتنی است و در عین حال از اجزای میراکننده برای محدود کردن دامنه حرکت ناشی از زلزله استفاده می کند. برپایی ساختمان ها بر روی یک سیستم جداساز لرزه ای باعث جلوگیری از انتقال قسمت زیادی از حرکت افقی زمین به ساختمان می شود( اثر زلزله را تا ۸۰ درصد کاهش می دهد ) که این عمل منجر به کاهش شدید شتاب های طبقات و تغییرمکان های بین طبقه ای ( دریفت Drift ) می شود.

 

این روش مستلزم نصب جداسازها در یکی از طبقات ساختمان ( ترجیحاً تراز پی ) می باشد. پس از نصب جداساز لرزه ای تغییر شکل جانبی در آن متمرکز شده و تغییر شکل نسبی طبقات بالای آن به شدت کاهش می یابد.

 

مزایا و معایب سیستم جداسازی لرزه‌ایی
 

مزیت اصلی سیستم‌ های جداساز لرزه‌ای، افزایش زمان تناوب اصلی سازه به منظور انتقال آن از زمان تناوب سازه با پایه گیردار و زمان تناوب غالب زلزله به زمان تناوب بالاتر می‌باشد. از دیگر مزیت های جداسازی لرزه‌ای استهلاک انرژی ورودی به سازه می‌باشد که منجر به کاهش شتاب منتقل شده به سازه فوقانی می‌گردد و همین امر موجب گردیده که نیروی وارده به سازه در حین زلزله کم تر شود.

 

از دیگر مزایای این سیستم می‌توان به حذف و یا کاهش صدمات سازه‌ای و غیر سازه‌ای اشاره کرد. همچنین سطح آرامش ساکنان ساختمان در حین زلزله در صورت استفاده از این روش ارتقا می‌یابد. از معایب اصلی جداسازی لرزه‌ایی می‌توان به محدودیت آن به سازه‌های کوتاه مرتبه و میان مرتبه اشاره کرد (در سازه‌های بلندمرتبه اجرای آن توصیه نمی‌شود). این سیستم‌ها بسیار هزینه بر هستند که البته در صورت تولید انبوه می‌تواند توجیه اقتصادی داشته باشد.

 

هدف استفاده از جداسازی لرزه‌ای چیست؟
 

تعبیه و نصب جداگرهای لرزه‌ای در محل اتصال سازه به پی ، به عنوان مانعی برای انتقال نیروی زلزله و انرژی حاصل از آن به سازه مطرح می‌شود. در واقع هدف اصلی در جداسازی، جلوگیری از انتقال مستقیم نیروی زلزله از پی به سازه است.

 

در این روش، کل یا بخشی از سازه برای کاهش پاسخ لرزه‌ای آن بخش در زمان زلزله از زمین یا قسمت‌های دیگر سازه جدا می‌شود. این کار با استفاده از جداسازهایی که بر اساس مشخصات دینامیکی سازه، اهداف عملکردی مورد نظر طراح و شرایط خطر لرزه‌ای ساختگاه، طراحی و ساخته شده‌اند ، صورت می‌گیرد.

 

وظیفه‌ی اصلی این جداسازها ایجاد فاصله بین دوره تناوب طبیعی سازه و محدوده‌ی دوره‌ی تناوب حاکم در ارتعاش زمین‌لرزه احتمالی در محل سازه مورد نظر است. علاوه بر این، انرژی ارتعاشی ناشی از زلزله نیز با کمک سازه و کارهای مختلفی جذب شده و از انتقال آن به سازه جلوگیری می‌گردد.

 

از آنجا که در این روش نیروی زلزله قابل توجه به سازه وارد نمی‌شود و یا سهم اندکی از آن به سازه منتقل می‌گردد، نتایج زیر را می‌توان  انتظار داشت:

 

• تغییر مکان نسبی طبقات کاهش یابد؛
• کاهش قابل ملاحظه‌ای در شتاب طبقات به وجود آید؛
• خسارت سازه‌ای و نیز خسارت غیر سازه‌ای به طور محسوسی کاهش یابد؛
• از مشکلات معماری در ساختمان‌ها کاسته شود؛
• هزینه اجرای سازه‌ها به دلیل استفاده از مقاطع با ظرفیت کمتر، کاهش یابد.
   

 

کاربرد ورق یا کامپوزیت FRP در روش های مقاوم سازی سازه بتنی چیست؟
 

امروزه نگه داری از سازه‌ها به دلیل هزینه ساخت و تعمیر بسیار بالا حائز اهمیت می‌باشد. با مطالعه رفتار سازه‌های بتنی مشخص می‌شود که عوامل متفاوتی هستند که سبب می شود از دوام سازه بکاهد و این عوامل متعدد به صورت زیر می باشد:

 

• اشتباهات طراحی و محاسبه
• عدم اجرای مناسب تغییر کاربری سازه‌ها
• آسیب‌دیدگی ناشی از وارد شدن بارهای تصادفی
• خوردگی بتن و فولاد
• شرایط محیطی نامناسب

 

ضمناً تغییر آیین‌نامه‌های ساختمانی (که باعث تغییر در بارگذاری و ضرایب اطمینان آن ها می‌شود) نیز سبب ارزیابی و بازنگری مجدد طرح و سازه می‌گردد تا در صورت لزوم بهسازی و تقویت شود. سیستم های الیاف مسلح شده پلیمری FRP برای تقویت سازه‌های بتنی پدیدار شده و به عنوان یک جانشین برای روش‌های سنتی از قبیل چسباندن صفحات فولادی، افزایش سطح مقطع با بتن‌ریزی مجدد و پیش تنیدگی خارجی می‌باشد.

 

 

مزایای کامپوزیت های پلیمری FRP:

 
کامپوزیت پلیمری frp از مزایای بسیاری بر خوردار است که همین امر سبب می شود تا استفاده از آن ها در بحث مقاوم سازی سازه، مورد توجه طراحان محترم قرار بگیرد:

 

• وزن کم
• انعطاف پذیری بالا
• سهولت در حمل و نصب
• عدم نیاز به سیستم های محافظ در برابر خوردگی
• برشکاری در قطعات دلخواه
• نسبت بالای مقاومت به وزن
• مقاومت و سختی بالا
• امکان تقویت به دو صورت داخلی و خارجی
   

ترمیم و تقویت سازه های بتنی
 

گزارش اولیه تحقیقات انجام شده در تابستان سال ۲۰۰۰ میلادی در آزمایشگاه سازه دیویس هال دانشگاه برکلی کالیفرنیا نشان می دهد، ظرفیت دیوارهای برشی فولادی برای مقابله با خطراتی مانند زلزله، طوفان و انفجار در مقایسه با دیگر سیستم ها مثل قاب های ممان گیر ویژه حداقل ۲۵% بیشتر می باشد. در آزمایشگاه های تحقیقاتی استفاده گردیده است که ظرفیت آن حدوداً ۶۶۷۰KN می باشد.

یکی از کاربردهای این پانل ها در تقویت سازه های بتنی در ساختمان مرکز درمانی در چارلستون می باشد این سازه در اثر زلزله ۱۹۶۳ آسیب دیده بود این ساختمان متشکل از ساختمان های متعددی از یک تا پنج طبقه می باشد که زیر بنای آن ها نزدیک به ۳۲۵۰۰ متر مربع است . برای تقویت این سازه از بهترین تیم طراحی وتحقیقاتی استفاده گردید.

معرفی سیستم دیوار برشی فولادی برای ترمیم و تقویت سازه های بتنی ساخته شده سال ۱۹۹۵ زلزله در Hugoken-Nanbu4 که زلزله مهیبی بود، باعث کشته و مجروح شدن انسان های زیادی شد. ساختمان های بسیاری آسیب جدی دیدند و ساختمان هایی که قبل از سال ۱۹۸۱ و مخصوصاً قبل از ۱۹۷۱ ساخته شده بودند، خسارت شدیدی را متحمل گردیدند و حتی برخی از آن ها فرو ریختند. این امر نشانگر این است که آیین نامه و مقررات قدیمی برای طراحی ساختمان به نحو مناسبی نیروهای زلزله و شکل پذیری سازه ای را در نظر نگرفته اند .

 

تقویت سازه های بتنی با ژاکت فولادی (فلزی)
 

تکنیک مقاوم سازی با ژاکت فولادی یا ورقه های فلزی از روش های متداول تقویت سازه ی بتنی است . در این روش میلگردها یا ورقه های فلزی از بیرون به عضو بتنی مورد نظر متصل می شوند . در مقاوم سازی با ژاکت فولادی علی رغم افزایش مقاومت سازه و بالا بردن ظرفیت بار بردی آن معایبی نظیر : وزن بالای اجزای فولادی ، دسترسی سخت به اعضا و مشکل اتصال بین فولاد و بتن بدلیل احتمال خوردگی فولاد می باشد . عموما وزن و ابعاد بالای فولاد در این روش از مقاوم سازی سازه ی بتنی سبب بروز مشکل و پیچیدگی در ساخت و حمل این اجزاء می شود .

 

مزایای مقاوم سازی با ژاکت فولادی چیست؟
 

1-افزایش شدید مقاومت مورد نیاز در عضو مورد نظر
2- مقاوم سازی با ژاکت فولادی در یک بخش یا طبقه امکان پذیر است و نیاز به مقاوم سازی یه المان از کف ( فونداسیون) تا طبقه ی مورد نظر نیست .
3-عدم ایجاد مشکلات معماری نسبت به ژاکت بتنی کمتر است بدلیل عدم تغییر در ابعاد و در نتیجه عدم تغییر در فواصل و فضای مورد نیاز معماری
4-سهولت در اجرا نسبت به مقاوم سازی با ژاکت بتنی
5-گزینه ی مناسب برای محصور کردن بتن در ستون ها
6-در مقاوم سازی با ژاکت فولادی بر خلاف ژاکت بتنی نیاز به قالب بندی نیست .
7-در مقاوم سازی با ژاکت فولادی امکان اصلاح اغلب مشکلات سازه ای در قاب های بتنی وجود دارد

 

 

کاربرد روش مقاوم سازی با ژاکت فولادی (فلزی) :
 

1-مقاوم سازی المان های سازه های بتنی اعم از : ستون ها , تیرها و ... در مقاوم سازی با ژاکت فولادی 
2-استقاده از ژاکت فولادی به عنوان یک روش کلی برای مقاوم سازی ساختمان در مقاوم سازی با ژاکت فولادی
3- افزایش مقاومت برشی المان های سازه در مقاوم سازی با ژاکت فولادی 
4-محصور سازی بتن ها در مقاوم سازی با ژاکت فولادی
4-افزایش سختی جانبی سازه تا حدی در مقاوم سازی با ژاکت فولادی
5-افزایش مقاومت خمشی المان های سازه در مقاوم سازی با ژاکت فولادی

 

تقویت سازه های بتنی با استفاده از ژاکت بتنی
 

مقاوم سازی با ژاکت بتنی یکی دیگر از روش های قدیمی تقویت سازه های بتنی است . ژاکت بتنی از طریق افزایش میزان شکل پذیری و سختی اجزای سازه ، مقاومت کلی ساختمان را افزایش می دهد . حین اجرای این روش ساختمان قابل بهره برداری نمی باشد . بکار بردن بتن آرمه در مقاوم سازی سازه های بتنی علاوه بر افزایش سختی موجب افزایش ابعاد سازه ی بتنی مورد نظر نیز می شود که همین امر مقدار بار مرده ی وارد بر سازه را بیشتر می کند و این پدیده از معایب این روش است .

 

مزایای روش مقاوم سازی با ژاکت بتنی چیست؟
 

• مکان اصلاح همزمان کلیه مشکلات سختی و مقاومتی در قاب های بتنی
• اصلاح اتصالات در قاب ها
• امکان اصلاح باربری ثقلی ستون ها
• سهولت ایجاد پیوستگی بین اعضا
• عدم نیاز به پوشش ضد حریق
   

هدف از مقاوم سازی سازه بتنی با ژاکت بتنی
 

هدف از اجرای این روش، کاهش قابلیت تغییر شکل اعضای ناکارآمد است، چراکه این اعضا در شرایط طراحی و مطابق واکنش‌ های ساختمان به وضعیت حدی تعیین‌ شده خود نخواهند رسید. ژاکت‌ های بتن آرمه زمانی به‌کار می‌ روند که اعضای سازه‌ ای دچار آسیب‌ دیدگی شدید شده باشند یا مقاومت لرزه‌ ای آن ها ناکافی باشد. در صورت امکان، ژاکت بتنی دور تا دور اجزای سازه‌ ای و در غیر این صورت در یک یا چند وجه آن ها اجرا می‌شود.

 

تقویت سازه های بتنی با دیوار برشی
 

مقاوم سازی سازه های بتنی با دیوار برشی از تکنیک های متداول و اقتصادی است . هزینه ی ساخت پایین ، نصب سریع و قدرت جذب بالای انرژی سبب استفاده از این روش شده است . دیوار برشی از طریق افزایش شکل پذیری ، اعضای بتنی را تقویت می کند و از بروز خسارت شدید در زلزله جلوگیری می کند . باید توجه داشت که اجرای دیوار برشی و مقاوم سازی با دیوار برشی مستلزم آماده سازی فونداسیون جهت تحمل نیروی وارد بر آن است .

 

دیوار برشی فولادی در مقاوم سازی سازه بتنی با سخت کننده که در آن سخت کننده ها ظرفیت کمانشی ورق جان دیوار برشی را بالا می برد.  دیوار برشی فولادی مرکب سختی مورد نیاز برای ورق فلزی جان دیوار به وسیله بتن آرمه تأمین می شود. از بتن سخت کننده می توان در یک سمت یا هر دو سمت ورق جان دیوار استفاده کرد. کاربرد این سیستم در منطقه های زلزله خیز به علت جذب و اتلاف انرژی زیاد مناسب و به صرفه است.

 

 

مقاوم سازی سازه بتنی با استفاده از کاشت میلگرد:
 

یکی از روش های مقاوم سازی سازه بتنی استفاده از کاشت میلگرد در سازه می باشد، لازم به ذکر است که کاشت میلگرد در بتن سخت به چند منظور انجام می گیرد:

 

• میلگرد ریشه ستون و دیوار برشی بر روی فونداسیون (ضعف طراحی یا عدم اجرای میلگرد های انتظار )
• میلگرد دوخت برای اتصال بتن قدیم و جدید در کف سازی ها و سقف های باربر یا اتصال شبکه فولادی به عضو
• میلگرد کششی شناژ در فونداسیون
• میلگرد برای جوش و اتصال براکت یا قطعه فلزی به جسم بتن

 

در تمام مواردی که در بالا ذکر شد، الزاماتی چون طول مهاری برای اورلب دو میلگرد ، عمق کاشت و قطر سوراخ کاری که در فصل 2 نشریه بهسازی لرزه ای ساختمان – نشریه 345- به آن اشاره شده است الزامیست. یک نکته بسیار مهم که باید به آن توجه داشته باشید، این است که حفره ها پیش از کاشت آرماتور باید از گرد و غبار با کمپرسور باد ، بلوور یا دستمال خشک پاک شوند.

 

انکراژ شیمیایی یا چسب تزریقی کاشت آرماتور و خمیر کاشت آرماتور بر اساس قطر و نوع کاشت ( عمودی یا افقی) اثر تعیین کننده ای بر دوام کاشت میلگرد دارد.  MTO FIX 10 خمیر 3 جزئی کاشت میلگرد بر پایه اپوکسی و دارای ترکیباتی مشابه گروت اپوکسی است. تقریبا برای میلگرد هایی با سایز متوسط (12 تا 22) 250 گرم در هر حفره کافیست. البته باید توجه داشت از خمیر کاشت بیشتر در کاشت میلگرد های عمودی ( ریشه ستون و دیوار برشی و در هنگام افزایش ارتفاع دیوارها و مخازن یا آرماتور دوخت در کفسازی ها ) به دلیل ثقلی بودن و حرکت چسب به انتهای حفره استفاده کرد. MTO FIX ME چسب تزریق 2 جزئی آماده در کارتریج های 345 میلی لیتری است (  چسب کاشت RE-500 دارای حجم بیشتر و گلن تزریق مخصوص است)  که در بالای خود نازل و میکسری پلاستیکی جهت ترکیب کپسولهای رزین و هاردنر اپوکسی دارد . برای ترکیب و تزریق چسب کاشت در داخل حفره «گان تزریق» ( injection gun ) لازم است تا با فشار مخلوط چسب را به درون حفره هدایت کند. این چسب برای کاشت افقی مفید است. و برای میلگرد های سایز متوسط در هر حفره 85 میلی لیتر کافی خواهد بود.

 

 در ادامه به جواب سوالات شما می پردازیم :

 

۱. مقاوم سازی سازه ها در چه صورت باید انجام شود؟

نیاز به مقاوم سازی یک سازه ممکن است بر اثر عوامل مختلفی صورت گیرد ، در ابتدا باید چک شود که آیا امکان مقاوم سازی وجود دارد یا خیر و هزینه مقاوم سازی مقرون به صرفه تر است یا هزینه تخریب و ساخت دوباره سازه . به دلیل آن که گاهی سازه ها هزینه مقاوم سازی شان بالا می باشد مهندسان دستور به تخریب و اجرای دوباره آن را خواهند داد . حال مقاوم سازی ممکن است بر اثر عوامل مختلفی مانند نقص در طراحی و اجرای یک سازه ، تغییر در کاربری سازه و از بین رفتن مقاومت برخی از المان های سازه صورت بگیرد .

 

۲. مقاوم سازی سازه ها نسبت به چه عواملی باید صورت گیرد؟

این سوال خوبی می باشد و برای پاسخ به آن باید در ابتدا چک شود که آیا سازه در برابر تنش های وارد به آن مقاوم است ؟ مقاوم سازی سازه ها ممکن است در برابر عوامل مختلفی مانند سیل و زلزله و طوفان و هر شرایط مخرب طبیعی دیگری انجام شود . گاهی اوقات ممکن است که سازه تغییر کاربری دهد یعنی برای مثال یک سازه مسکونی داریم که قرار است به یک مدرسه تبدیل شود ، خوب به دلیل آن که زمانی که سازه به یک مدرسه تبدیل می شود بار زنده اش در طول روز تقریبا به حداکثر خود می رسد بنابراین برای جلوگیری از وقوع مشکلاتی ، این سازه باید مقاوم سازی شود و به یک سازه با کاربری مدرسه تبدیل شود .

 

۳. آیا سازه های بتنی آنقدر پایدار هستند که به مقاوم سازی نیاز نباشد ؟

سازه های بتنی در کل سازه های بسیار ایستا و پایدار می باشند مگر آن که با بروز مشکلاتی دچار ضعف شوند . در کل نمی توان گفت که سازه های بتنی به هیچ عنوان به مقاوم سازی نیازی ندارند و این سخن اصلا صحیح نمی باشد ، بلکه با بروز مشکلاتی نظیر : تغییر کاربری سازه های بتنی و از دست رفتن بخشی از ظرفیت سازه به علت خوردگی میلگردهای فولادی نیاز به مقاوم سازی، ترمیم، تقویت و بهسازی پیدا می‌کنند.

 

۴. سازه های بتنی به چه علت به مقاوم سازی نیاز دارند ؟

 
دلایل مختلفی برای مقاوم سازی سازه های بتنی وجود دارد که بر اساس آن می توان مقاوم سازی یا تقویت سازه های بتنی را آغاز کرد . کیفیت بد بتن ، آرماتور گذاری نا مناسب ، اجرای بد بتن و مصالح نا مرغوب و .... همه دلیلی برای مقاوم سازی سازه های بتنی می باشند .

 

۵. در مقاوم سازی سازه های بتنی اهمیت مقاوم سازی لرزه ای چقدر می باشد؟

 

اصول مقاوم سازی سازه های بتنی در مقابل زلزله یعنی بازسازی سازه برای افزایش توان باربری آن در برابر انواع بارهای وارده است. مقاوم سازی لرزه ای یعنی افزایش مقاوم سازی ساختمان ها نسبت به حرکت زمین، شتاب و نیروی وارده به سازه و گسیختگی خاک به علت زلزله است. یکی از مراحل خیلی مهم ، بازسازی لرزه ای ساختمان است. روش های باز سازی ساختمان با در نظر داشتن معیارهای مقاوم سازی انتخاب میشوند.

 

۶. چرا مقاوم سازی سازه های بتنی پر اهمیت می باشد ؟

 

در سازه های بتنی به دلیل آن که بعد از مدتی دچار خوردگی فولاد داخل آن می شود و هم چنین ممکن است که در سازه های بتنی مشکلاتی در المان های سازه ایی آن به وجود آید ، به مقاوم سازی نیاز پیدا می کند . گاهی مقاوم سازی سازه ها از جمله سازه های بتنی مقرون به صرفه تر تخریب و ساخت دوباره سازه می باشد، به همین دلیل در مواقع ضروری که سازه بتنی با مشکل مواجه می شود اگر امکان مقاوم سازی بود ،این کار را انجام می دهند.

 

۷. مقاوم سازی ساختمان های بتنی با استفاده از افزودن دیوار برشی به چه صورت انجام میشه؟

 
اگرچه استفاده از دیوارهای برشی پرکننده با توجه به این واقعیت که المان های مقاوم ساز موثری می باشند گسترده می باشد، به دلیل نیاز به تخریب گسترده و حجم عملیات اجرایی بالا، کاربرد آن ها با مشکلاتی همراه است.به همین منظور استفاده از دیوارهای برشی خارجی به عنوان راهکاری برای حذف مشکلات دیوارهای پرکننده معرفی می گردد. در این روش دیوارهای برشی به نمای خارجی یک ساختمان بدون تخریب دیوارهای داخلی موجود اضافه می گردد. در این حالت، دیوار برشی می تواند به موازت و یا عمود بر اعضای قاب موجود قرار داده شود.

ویدیو دارد