تیرها از اعضایی در ساختمان هستند که به شکل افقی یا شیب دار قرار می گیرند و بارهای عمودی وارد بر محور خود را به ستون ها انتقال می دهند. در زمان وقوع زلزله های شدید ستون ها نباید دچار آسیب شوند و خرابی ها باید به تیرها و بادبندها منتقل شوند. به همین علت، مقاوم سازی تیر بتنی نباید از ستون متصل به آن قوی تر باشد.مقاوم سازی با ژاکت فولادی یا همان تقویت تیر بتنی با ورق فولادی از شیوه های مناسب مقاوم سازی تیرها است که علاوه بر افزایش مقاومت و شکل پذیری اجزای این سازه ها موجب افزایش زیاد وزن ساختمان نیز نمی شوند. ورق های فولادی در بخش آسیب پذیر ساختمان روی سطح بتنی قرار می گیرند و به وسیله بولت به عضو متصل می شوند.

مقاوم سازی و تقویت تیر بتنی با ورق فولادی

در تیرهای بتنی به طور معمول شکست های برشی و خمشی اتفاق می افتد. شکست خمشی به شکست برشی ارجح است زیرا شکل پذیرتر است. شکست نرم امکان توسعه دوباره تنش ها را ایجاد می کند و به ساکنان ساختمان فرصت بیشتری برای پی بردن به وضعیت تیرها داده می شود.

تقویت تیر بتنی با ورق فولادی می تواند به شکل دورپیچ، نواری یا موضعی صورت گیرد. مواقعی که در متصل شدن تیرها و ستون های ساختمان های بتنی ضوابط شکل پذیری مانند فاصله میان خاموت ها را رعایت نمی کنند، ورق های فولادی اطراف تیرها و ستون ها قرار می گیرند و با جوشکاری به هم اتصال می یابند. ورق های فلزی باید با بولت به تیرها و ستون ها متصل شوند تا بتوانند در تحمل لنگرهای خمشی و نیروهای برشی موجود در اتصال مشارکت داشته باشند. این ورق ها علاوه بر ایجاد محصورشدگی در محل اتصال تیرها و ستون ها خردشدگی بتن را به تأخیر می اندازند و موجب بالا رفتن مقاومت فشاری آن می شوند.

برای مقاوم سازی خمشی و تقویت تیر بتنی با ورق فولادی باید ورق هایی به ضخامت حداکثر 3 سانتی متر را به رزین اپوکسی به وجه کششی تیرها چسباند. چسباندن ورق ها به وجه عمودی تیرها در نزدیک تکیه گاه باعث بالا رفتن ظرفیت برشی و چسباندن ورق به بال تحتانی باعث بالا رفتن ظرفیت خمشی تیر می شود. اگر به ورق های با ضخامت بیشتر نیاز باشد باید از میلگردها و بولت های مهاری برای انتقال برش استفاده شود. توصیه می شود ابتدا ورق های فولادی با چسب اپوکسی چسبانده شوند و سپس میلگردها به شکل میانگذار یا کاشته شده استفاده شوند.

تقویت تیر بتنی با ورق فولادی با هدف دستیابی به شرایط بهره برداری و یا افزایش عمر مفید بهره برداری آن انجام می شود. در طرح و اجرای این نوع تقویت به دنبال شرایط جدید در سازه بتنی از نظر بهره برداری و بارگذاری خواهیم بود.

تیرها در ساختمان و اهمیت آنها

تیرها در ساختمان به دو شکل ساده و یکسره وجود دارند. بارهایی که به تیرها وارد می شوند می توانند بارهای مرده و زنده باشند. بارهای مرده شامل وزن خود تیر هستند که در دهانه های کوتاه وزن تیر بر طراحی تأثیری ندارند. تیرها بر اساس وظیفه ای که بر عهده دارند به نام های تیرچه، شاهتیر، تیرهای لبه ای، تیرهای نعل درگاهی و لاپه ها نامیده می شوند.

برای تعیین بار وارده به تیرها، بر اساس این که شاهتیرها بار را از دال یک طرفه یا دو طرفه بگیرند وضعیت فرق می کند. اگر شاهتیرها بار را از یک دال یک طرفه بگیرند عرض سهمیه آن از وسط به وسط دو دهانه مجاور است و اگر بار را از دال دو طرفه بگیرند، مساحت سهمیه آنها از رسم نیم ساز گوشه ها حاصل می شود و در نتیجه بار وارد بر شاهتیرها به شکل مثلث یا ذوزنقه است. دال هایی مثل سقف طاق ضربی و سقف تیرچه بلوک نیز رفتاری یک طرفه از خود نشان می دهند و اگر نسبت ابعاد دال های بتن مسلح از دو کوچک تر باشد رفتار دو طرفه دارند و در غیر این صورت یک طرفه هستند.

تیرها به دو شکل موضعی و کلی در ساختمان کمانش می کنند و در این صورت است که به تقویت تیر بتنی با ورق فولادی و یا روش های دیگر مقاوم سازی نیاز خواهد بود. کمانش موضعی کمانشی است که بال یا جان نیمرخ به شکل موضعی در برابر تنش های فشاری کمانه کند. کمانش کلی نیز عبارت است از وقتی که یک ستون تحت فشار به طور کامل کمانش می کند که به این وضعیت کمانش جانبی تیر گفته می شود.

در بیشتر سازه ها، تیرها نقش مهمی در لرزه بری سیستم دارند. تیرها برای این که بتوانند عملکرد مناسب از خود نشان دهند باید شکل پذیری بالا و مقاومت و سختی متناسب با آن داشته باشند. طراح باید پیش از اقدام به تقویت تیر، مکانیسم غالب در رفتار تیر داخل سازه را تشخیص دهد و بعد متناسب با آن تقویت تیر بتنی با ورق فولادی یا روش های دیگر را انتخاب کند. اگر شکل پذیری خمشی عناصر تیر پایین باشد، طراح باید ابتدا این شکل پذیری را تأمین کند و سپس سعی در تأمین مقاومت برشی در تیر تا لحظه تشکیل مفاصل پلاستیک خمشی کند.

مقاوم سازی تیر بتنی

تیرها در ساختمان در جریان انتقال نیروهای ثقلی و جانبی دیافراگم به ستون نقش دارند و جزئی از سیستم سازه محسوب می شوند. تیرهای بتنی در مناطق لرزه خیز باید با دقت طراحی شوند. شکست ترد این اعضا به آسیب های زیادی در سازه منجر می شود که باید مانع از آنها شد.

علاوه بر تقویت تیر بتنی با ورق فولادی که توضیح آن داده شد، برای مقاوم سازی تیر بتنی روش هایی مانند استفاده از الیاف FRP، استفاده از ژاکت بتنی، افزودن ابعاد عضو باربر، افزودن ظرفیت برابر بستر، افزودن دیوارهای برشی و افزودن اعضای باربر و کاهش بار وارده بر عضو باربر نیز رواج دارند.

در میان این روش های مقاوم سازی تیر بتنی ، استفاده از FRP برای رسیدن به عملکرد دلخواه از طریق بالا بردن ظرفیت باربری خمشی و برشی، بالا بردن مقاومت در مقابل سایش، بالا بردن مقاومت در مقابل خوردگی و حتی گرما است. برای مقاوم سازی تیرهایی که میلگرد آنها در شرایط نامساعد خورده شده اند، می توان از FRP استفاده کرد. با استفاده از این مصالح علاوه بر بالا بردن مقاومت خمشی و برشی در برابر شرایط محیطی خورنده نیز از تیرها محافظت می شود.