بهسازی و یا توانبخشی ، روند و شیوه تعمیرکردن یا اصلاح کردن یک سازه به منظور دستیابی به شرایط بهره‌برداری جدید و یا افزایش عمر مفید بهره‌برداری آن است. در واقع ما در طرح و اجرای مقاوم سازی سازه های بتنی به دنبال حصول شرایط جدید در مقاوم سازی با سازه های بتنی از نظر بهره برداری و یا بارگذاری هستیم.

در صورت مقاوم نبودن ستون های یک سازه، چه اتفاقی برای ستون ها می افتد؟

اگر ستون یا ستون های یک ساختمان مقاوم نباشند، بعد از مدتی احتمالا شاهد اتفاقات زیر خواهید بود:

• خوردگی میلگردهای فولادی
• ترک خوردگی و خرد شدن ستون
• کمانش میلگردهای طولی
• کاهش مقاومت فشاری ستون
• شکست خوردگی ستون در قسمت برش های ستون
• شکست خوردگی ستون های کوتاه

برای جلوگیری از این اتفاق، شما باید ستون های سازه را با روش مناسب مقاوم سازی کنید تا دوام ستون ها افزایش یابد.

توضیحاتی در مورد عملیات مقاوم سازی با سازه های بتنی :

پر واضح است که در گزینه اول ما نیاز به شرایطی داشته ایم و  یا نیازمند آن هستیم که به علت اشتباهات در طرح و اجرا الان دارای آن نبوده و نیازمند آن هستیم که به آن برسیم . مانند زمانی که بتن نتوانسته مقاومت لازم را کسب کند ، یا زمانی که ابعاد عضو باربر کوچک تر از ابعاد مورد نیاز اجرا شده است. همچنین این امر می تواند زمانی اتفاق بیافتد که ستون به صورت خارج از محور و یا دچار پیچش شده است. در چهار گزینه بعد ، سازه در شرایط موجود مشکلی نداشته و شرایط جدید بهره برداری ایجاب می کند که تغییراتی از منظر باربری در سازه ایجاد گردد.

به طور مثال سازه در زمانی طراحی و اجرا می گردد و پس از چند سال تغییراتی در آیین نامه طراحی مانند آیین نامه 2800 داده می شود که نیازمند اصلاح استراکچر سازه می باشد. یا ما سازه ایی داریم که اکنون عمر مفید آن تمام شده است و یا در شرف اتمام است و ما تصمیم داریم چند سال دیگر از سازه بهره برداری نماییم. همچنین ممکن است ما سازه و ساختمان داشته باشیم که طرح و اجرای آن براساس ساختمان مسکونی انجام شده باشد و در آینده ما تصمیم بگیریم از آن کاربری آموزشی و یا اداری داشته باشیم.

مقاوم سازی با سازه های بتنی :

در خصوص گزینه آخر می توان ساختمانی را متصور شد که چند سال پس از احداث بنا به تغییرات قوانین و یا توجیهات اقتصادی تصمیم گرفته می شود طبقاتی به سازه اضافه شود که قبلا پیش بینی نشده است. امروزه روش های مختلفی برای مقاوم سازی با سازه های بتنی وجود دارد. هر یک از این روش ها دارای مزایا ، معایب و محدودیت هایی هستند. از جمله مهمترین عوامل مؤثر در انتخاب روش تعمیر می توان به ابعاد و محدودیت های ابعادی در روش تعمیر، محدودیت های معماری، محدودیت های افزایش باربری، محدودیت های زمانی، محدودیت های بهره برداری اشاره کرد.

برخی از انواع روش های مقاوم سازی با سازه های بتنی به شرح زیر است :

• استفاده از الیاف FRP
• ژاکت بتنی
• ژاکت فلزی
• افزایش ابعاد عضو باربر
• افزایش ظرفیت برابر بستر ( مقاوم سازی فونداسیون )
• افزایش دیوارهای برشی
• افزایش اعضا باربر و کاهش بار وارده به عضو باربر

لازم به ذکر می باشد که در پاره ای از موارد ممکن است عملیات مقاوم سازی با سازه های بتنی به صورت همزمان با فرآیند ترمیم و تعمیر انجام شود تا سازه موجود ابتدا به شرایط قابل بهره برداری برسد و سپس ظرفیت های آن ارتقاء داده شود.

مقاوم سازی ستون با روش FRP :

FRP  کوتاه شده عبارت انگلیسی Fiber Reinforced Polymer می باشد . این محصول، ترکیبی از الیاف و پلیمر است. مهم ترین کاربرد روش  FRP، به کارگیری آن برای مقاوم سازی سازه های بتنی است. با کمک این روش، می توان ستون های ساختمان را مقاوم تر کرد و دوام ساختمان را چندین برابر افزایش داد. FRP در تقویت ستون های بتونی نقش موثری دارد. با استفاده از این روش ستون ها تقویت می شوند، مقاومت بتون افزایش می یابد و میزان شکل پذیری آن بیشتر می شود. به کمک مواد کامپوزیتی FRP ، می توان ستون های ساختمان را در برابر بارها و ضربه ها محکم تر کرد.

 مقاوم سازی با FRP، باعث تقویت ستون و افزایش مقاومت آن می شود. با کمک این روش، ستون های سازه در برابر زلزله، خوردگی، سایش، حرارت و آتش سوزی مقاوم تر می شوند. یکی از مزایای مقاوم سازی ستون با FRP این است که این روش، سریع و مقرون به صرفه می باشد.

اگر این روش را با سایر روش های سنتی مقاوم سازی مقایسه کنید، خواهید دید که هزینه مقاوم سازی ستون با FRP از هزینه مقاوم سازی با روش های سنتی کمتر است و خیلی آسان و ارزان اجرا می شود.با روش FRP می توان انواع ستون ها از قبیل ستون های گرد بتنی، ستون های لوله بتنی ،ستون های کتابی یا مستطیلی، ستون های مربعی بتنی و ستون های پیش ساخته بتنی را مقاوم سازی کرد.

بعد از اتمام مقاوم سازی بتن با روش FRP، خواهید دید که مقاومت فشاری، مقاومت برشی و مقاومت خمشی ستون افزایش می یابد و ستون در برابر خوردگی مقاوم تر خواهد شد. افزایش دوام و عمر ستون، افزایش شکل پذیری و کنترل ترکهای ستون از دیگر نتایج مقاوم سازی ستونها با روش FRP است.به دلیل سرعت بالا در اجرا، وزن پایین، هزینه کم مصالح، ضخامت پایین مصالح FRP و نبود محدودیت در اجرا، این روش مقاوم سازی، کاربرد زیادی دارد و برای افزایش دوام انواع ستون ها قابل استفاده می باشد.

مشکلات اجرایی سازه های بتنی موجود و بهسازی آنها

حرکت استمراری علم در عرصه مهندسی سازه ـ زلزله موجب شده است تا نوسازی و بهسازی در سالهای اخیر از روش های نوین و مصالحی جدید بهره گیرد که در پیشینه طولانی ساخت و ساز سابقه نداشته است در میان این نوآوری ها FRP (مواد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه برخوردار است؛ تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان FRP را باید مصالح ساختمانی هزاره سوم نامید.

کامپوزیت FRP که ابتدا در صنایع هوا و فضا بکار برده شد با داشتن ویژگی های ممتاز چون نسبت بالای مقاومت  به وزن، دوام در برابر خوردگی، سرعت و سهولت در حمل و نصب، دریچه ای نو پیش روی مهندسین عمران گشوده است به گونه ای که امروزه سازه های متعددی در سرتاسر دنیا با استفاده از این مواد تقویت شده اند.

استفاده از مصالح کامپوزیت به طور قابل توجهی در صنعت ساختمان یک بازار تکان دهنده و با سرعت در حال توسعه است. اولین تحقیقات انجام شده در این زمینه از اوایل دهه 1980 آغاز شده است، زلزله 1990 کالیفرنیا و 1995 کوبه ژاپن نیز از جمله عوامل موثرتری برای بررسی کاربرد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف FRP جهت تقویت و مقاوم سازی سازه های بتنی و بنایی در مناطق زلزله خیز گردید.

کاربرد ورق یا کامپوزیت

کاربرد ورق یا کامپوزیت FRP در مقاوم سازی سازه های بتن مسلح امروزه نگهداری از سازه ها به دلیل هزینه ساخت و تعمیر بسیار حائز اهمیت می باشد .با مطالعه رفتار سازه های بتنی مشخص می شود عوامل متعددی مانند: اشتباهات طراحی و محاسبه، عدم اجرای مناسب تغییر کاربری سازه ها، آسیب دیدگی ناشی از وارد شدن بارهای تصادفی، خوردگی بتن و فولاد و شرایط محیطی دوام آنها را کاهش می دهد.

ضمناً تغییر آیین نامه های ساختمانی (باعث تغییر در بارگذاری و ضرایب اطمینان می شود) نیز سبب ارزیابی و بازنگری مجدد طرح و سازه می گردد تا در صورت لزوم بهسازی و تقویت شود. سیستم های الیاف مسلح شده پلیمری FRP برای تقویت سازه های بتنی پدیدار شده و به عنوان یک جانشین برای روش های سنتی از قبیل چسباندن صفحات فولادی، افزایش سطح مقطع با بتن ریزی مجدد و پیش تنیدگی خارجی می باشد.با توجه به معایب این روش ها مانند بازدهی کم و یا نیاز به امکانات و فن آوری خاص امروزه روش های مقاوم سازی با استفاده از کامپوزیت توسعه ، روز افزون دارد.

محدودیت استفاده و کاربرد کامپوزیت در مهندسی ساختمان به قیمت بالای آنها برمی گردد البته هزینه و قیمت آنها به تدریج رو به کاهش است 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 به صرفه ترین و موثر ترین راه مقاوم سازی سازه های بتنی امروزه به شمار می رود.

در این حین، جهت استفاده صحیح و مناسب از این ماده و طراحی مقاوم سازی سازه های بتنی، آیین نامه ها، راهنماها و گزارش هایی در سراسر جهان منتشر شده است. با توجه به شروع رشد و استفاده از مواد FRP ، در ایران تدوین راهنمایی برای طراحی مقاوم سازی به کمک این مواد، بسیار ضروری می باشد.

مقاوم سازی ساختمان با استفاده از ژاکت بتنی (Concrete jacket)

ژاکت بتنی شامل لایه‌ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموت های بسته است. ژاکت بتنی مقاومت خمشی و برشی ستون را افزایش می‌دهد و افزایش شکل‌پذیری ستون در این حالت کاملاً مشهود می باشد.روکش بتن آرمه در مواردی که میزان شدت آسیب های وارده به ستون زیاد باشد و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد، بکار گرفته می‌شود. ژاکت بتنی بسته به شرایط می‌تواند دور تا دور ستون و یا در یک وجه آن اجرا شود.

مناسب بودن طرح ژاکت بتنی به پیوستگی آن با عضو بستگی دارد. اگر ضخامت ژاکت بتنی کم باشد، افزایش سختی در ستون مقاوم سازی شده محسوس نمی‌باشد. ژاکت بتنی ستون باعث افزایش ابعاد ستون می شود که علاوه بـر مسائل معماری، وزن ساختمان را نیز افزایش می‌دهد.

گاهی عملکرد مرکب بتن قدیم و روکش‌، صرفاً از طریق چسبندگی بین آنها (با توجه به زبر بودن سطح بتن قدیمی) تأمین می‌گردد که می‌توان برای ایجاد اتصال قوی‌تر بین قفس قدیم و جدید از آرماتور Ω  که به میلگردهای قدیمی و جدید جوش  شـده‌اند، استفاده کرد. البته درشرایطی که ابعاد ستون مقاوم سازی شده بزرگ باشد و دورگیری تمام میلگردهای جدید به صورت حداقل یک در میان امکان‌پذیر نباشد، استفاده از تنگ های متصل کننده به منظور جلوگیری از کمانش میلگردهای طولی، ضروری خواهد بود.

در صورتی که ژاکت بتنی ستون ، تنها در قسمتی از ستون اجرا گردد، باید خاموت های قدیم نمایان شده و خاموت های جدید به آنها جوش داده شوند.اگر بنا به دلایلی افزایش ظرفیت برشی بدون افزایش ظرفیت خمشی مد نظر باشد، پوشش بکار گرفته شده می‌تواند به سقف و تیرها متصل نباشد و اگر افزایش ظرفیت خمشی ستون نیز مد نظر است پوشش بکار گرفته شده باید از سقف عبور کند.

به هنگام استفاده از راهکار مقاوم سازی ستون بتنی با ژاکت بتنی ، اگر افزایش ظرفیت خمشی ستون مدنظر باشد، آرماتورهای اضافه شده طولی باید در فونداسیون مهار شده و به صورت پیوسته از داخل سقف‌ها نیز عبور نمایند. میلگردهای طولی اضافی معمولاً در چهار گوشه ستون قرار می‌گیرند و به هنگام عبور از سقف نباید با تیرها برخورد نمایند. افزایش خاموت ها در ژاکت بتنی ستون منجر به افزایش مقاومت برشی ستون می‌شود.

خاموت ها را به علت وجود ستون نمی‌توان با یک میلگرد منفرد اجرا نمود و برای اجرای آنها استفاده از حداقل دو میلگرد که به آرماتورهای طولی متصل شده باشند، ضروری است. خم خاموت ها باید دارای طول کافی باشد و حداقل زاویه آنها 135 درجه باشد.

معایب استفاده از ژاکت بتنی :

• افزایش وزن قابل توجه در سازه
• افزایش ابعاد تیر و ستون ها و کاهش فضای مفید
• زمان زیاد برای اجرای طرح
• هزینه نسبتا زیاد
• نیاز به قالب بندی و عملیات اجرایی متعدد

مقاوم سازی ستون ها با استفاده از ژاکت فولادی (steel jacket)

ژاکت فولادی مقاومت برشي و تا حدودی دورگيری ستون را افزايش مي دهد. استفاده از روكش هاي فولادی منجر به افزايش مقاومت برشی می گردد.در صورت عدم پيوستگي بين روكش های فولادی ستون در طبقات مختلف، ظرفيت نيروی محوری ستون افزايش نمی يابد. تا زماني كه نتوان ورق های روكش فولادی را به فونداسيون متصل كرد و پيوستگی بين روكش فولادی طبقات مختلف را از ميان دال ايجاد نمود، مقاومت خمشي ستون افزايش نخواهد یافت. با بكارگيری جزئيات مناسب ،مقاومت خمشی ستون ها افزایش می یابد.

محصور نمودن ستون های بتنی با پوشش فولادی (ژاکت فولادی) از ديگر روش های مقاوم سازی ستون های بتنی مي باشد. در اين روش، افزايش ناچيزی در ابعاد و وزن ستون بوجود مي آيد. موثر بودن اين روش منوط به سختی مناسب روكش در برابر تغيير شكل های جانبی بتن می باشد.

ورق های فولادی روكش در تمامي طول خود به هم جوش مي شوند و فضای اندک بين روكش و ستون توسط ملات منبسط شونده پر می شود برای بهبود عملكرد مجموعه مي توان از كاشت ميلگرد برای انتقال برش بين ورق و بتن استفاده نمود. استفاده از روكش فولادی می تواند به عنوان روشی موقت برای بهسازی ستون هایی كه پس از زلزله دچار آسيب شده اند نیز، بكار گرفته شود.

ژاکت های فولادی مستطیلی و مربعی به تنهایی برای انجام عمل تقویت در ستون ها کاربرد عملی چندانی ندارند. تاثیر اصلی این نوع از ژاکت ها، افزایش مقاومت برشی در ستون است. یک ستون تقویت شده به منظور بهبود مقاومت برشی معمولا احتیاج به افزایش شکل پذیری خمشی دارد که در ژاکت های مستطیلی تنها در گوشه های مقطع فراهم می شود. علت این امر، مقاومت کم این نوع از ژاکت در برابر انبساط جانبی هسته بتنی می باشد.

به جهت بهبود رفتار خمشی ژاکت های فولادی مستطیلی از سخت کننده در ارتفاع ستون استفاده می شود. با استفاده از سخت کننده ژاکت فولادی بیشتر محصور شده و از تورم آن جلوگیری به عمل می آید.  مبنای طراحی ژاکت فولادی و سخت کننده ها بر اساس تامین ظرفیت شکل پذیری خمشی ستون است.

هم چنین ضخامت سخت کننده ها نقش بسزایی در افزایش ظرفیت برشی ستون ها دارد به طوری که با افزایش ضخامت سخت کننده میزان ظرفیت برشی و سختی ستون افزایش می یابد و در حالت کلی ضخامت سخت کننده ها به منظور اعمال محصور کنندگی بهتر از ضخامت ژاکت فولادی بیشتر است.

فاکتور مهم دیگر طول سخت کنندگی است که این طول باید کمی بیش از طول ناحیه مستعد تشکیل مفصل پلاستیک باشد تا بتواند از تورم ژاکت در این ناحیه جلوگیری کند.روكش فولادی را مي توان با نيمرخ های فولادی و تسمه های اتصال به شكل قفسه اجرا نمود . اين نوع روكش فولادی يكي از متداول ترين و كاربردی ترين روشهای اجرايي روکش های فولادی می باشد.

خدمات مهم شرکت مقاوم سازی

• مقاوم سازی ساختمان و بناهای قدیمی و جدید با FRP
• مقاوم سازی با ژاکت‌های پیشرفته
• آرماتور
• ترمیم و ساخت مجدد بتن
• وصله آرماتور ساختمان‌ها
• طراحی و بررسی همه جوانبی که در معرض احتمالی خطر قرار می‌گیرند.
• به کارگیری درست از افزونه

و...

این موارد از مهم‌ترین خدمات شرکت مقاوم سازی می باشد که با توجه به بروزترین امکانات و محصولات توانسته‌اند تا به امروز بهترین عملکرد را از خود به جای بگذارند و احتمال خرابی و آسیب‌ها را به حداقل برسانند.

برای مقاوم سازی نیاز به ابزار و وسیله‌های مرتبط می باشد که شرکت‌ها بر اساس خدمات ویژه‌ای که دارند شرایطی را مهیا و فراهم می‌ نمایند تا محصولات وارداتی مورد نظر توسط شرکت مقاوم سازی تهیه و عرضه شود. لازم است بدانید که این شرکت‌های مقاومتی با مشاوره و بررسی همه امور به طور گسترده بهترین خدمات مشاوره ای خود را به اشتراک می‌گذارند تا مقاوم سازی در بالاترین سطح خود توسط شرکت مشاور مقاوم سازی انجام گردد.

مواد و مقاوم سازی‌های کامپوزیتی شرکت مقاوم سازی

محصولات کامپوزیتی از نوع دیگر مواد و مصالح مقاوم سازی می باشند که به سبک‌های مدرن و با توجه به دانش و کارایی بالا توسط افراد متخصص مورد استفاده قرار می‌گیرند که عبارت‌اند از:

• الیاف‌های FRP
• میلگردها
• رزین اپوکسی مقاوم سازی
• بتن الیافی
• چسب‌های کاشت میلگرد
• جداگر و میراگر
• ابزار و محصولات مقاوم برای ساخت و ترمیم پل‌ها
• پلی پرولین

و...

این دسته از محصولات را می‌توان بخشی از مواد مقاومتی کامپوزیتی دانست که توسط شرکت مقاوم سازی ارائه می گردد.