مقاوم سازی سازه ها و ساختمان ها و ترمیم بتن
در سالهای اخیر مقاوم سازی سازه ها و مخصوصا مقاوم سازی ساختمان ها چنان رواج گسترده ای پیدا کرده که موجب شده افراد مختلفی در مورد جزییات مقاوم سازی سازه ها و خصوصا مقاوم سازی ساختمان های در دست احداث خود پرسش های گوناگونی را مطرح می نمایند. برخی از این افراد سازندگان سنتی ساختمان های مسکونی هستند که در ساختمان در دست احداث خود با مشکلات سازه ای مواجه شده و از مهندس ناظر خود در مورد مقاوم سازی تیر و ستون و مقاوم سازی فونداسیون ساختمان و خصوصا در مورد مقاوم سازی با اف آر پی (FRP) و سایر روش های مقاوم سازی ساختمان میشنوند و از روی کنجکاوی و آشنایی با مقاوم سازی ساختمان و مقاوم سازی با FRP در مورد آن سئوال میکنند. بیشتر پرسشها شامل موارد زیر هستند:
- نحوه کارکرد مقاوم سازی با FRP در ستونها چگونه است ؟
- نحوه کارکرد مقاوم سازی با FRP در تیرها چگونه است ؟
- نحوه کارکرد مقاوم سازی با FRP در فونداسیون چگونه است ؟
- نحوه کارکرد مقاوم سازی با FRP در دالها چگونه است ؟
- نحوه کارکرد مقاوم سازی با FRP در محل اتصال تیر وستونها چگونه است ؟
- هزینه مقاوم سازی با FRP در ستونها در چه حدمیباشد؟
- هزینه مقاوم سازی با FRP در تیرها چگونه است ؟
- هزینه مقاوم سازی با FRP در فونداسیون چگونه است؟
- هزینه مقاوم سازی با FRP در دالها چقدر است؟
- هزینه مقاوم سازی با FRP در محل اتصال تیر وستونها چقدر است ؟
- جزئیات نصب واجرای FRP در ستونها و زمان موردنیاز برای مقاوم سازی هر ستون با FRP
- جزئیات نصب واجرای FRP در تیرها و زمان موردنیاز برای مقاوم سازی هر تیر با FRP
- جزئیات نصب واجرای FRP در فونداسیون و زمان موردنیاز برای مقاوم سازی فونداسیون باFRP
- جزئیات نصب واجرای FRP در اتصال تیر وستونها و زمان موردنیاز برای مقاوم سازی هر اتصال با FRP
- جزئیات نصب واجرای FRP در دالها و زمان موردنیاز برای مقاوم سازی هر دهانه دال با FRP
همچنین پرسش های زیادی در مورد جزئیات اجرای اف آر پی و معرفی مجری اف آر پی و سایر موارد
مقوله مقاوم سازی ساختمان ها اگر چه در زمانهای گذشته انجام می شده و روش های مختلف مقاوم سازی ساختمان و مقاوم سازی اجزای ساختمان در برخی سازه های قدیمی مشاهده شده ولی متداول شدن مقاوم سازی ساختمان ها و مقاوم سازی سازه ها در سالهای اخیر در ایران بیشتر مدیون توجه مردم و مسئولین به مقاوم سازی ساختمان ها پس از زلزله های منجیل و بم بوده است.
واژه مقاوم سازی بیش از آنکه واژه ای علمی باشد بیشتر واژه ای متداول میباشد . واژه صحیح آن در واقع کلمه " بهسازی " معادل کلمه Rehabilitation میباشد .
با توجه به اینکه واژه " مقاوم سازی " و " مقاوم سازی ساختمان " در بین کارشناسان بسیار مرسوم شده بنابراین در این مقاله هرجا واژه " مقاوم سازی " و " مقاوم سازی ساختمان " استفاده می شود منظور همان واژه بهسازی می باشد .
قبل از ورود به جزئیات مقوله مقاوم سازی ، ابتدا بهتر است مفهوم مقاوم سازی را به دو بخش زیرتقسیم کنیم :
1- مقاوم سازی ساختمان ها
2- مقاوم سازی سازه ها
منظور از مقاوم سازی ساختمان ها بررسی و اجرای عملیات مقاوم سازی در ساختمان های مسکونی ، اداری و مانند آن است که شامل مقاومسازی تیرها ، مقاومسازی ستون ها ، مقاومسازی دال سقف ، مقاوم سازی تیرچه ها ، مقاوم سازی فونداسیون ، مقاوم سازی دیوارها ، مقاوم سازی اتصالات تیرها و ستون ها ، مقاوم سازی اتصالات دیوارها به سقف ، مقاوم سازی اتصالات دیوارها به کف ، مقاوم سازی اتصالات دیوار به فونداسیون ، مقاوم سازی دیوارهای برشی و بطور کلی مقاوم سازی اجزای ساختمان بصورت جداگانه و مقاوم سازی اتصالات اجزای ساختمان به منظور مقاوم سازی کلی ساختمان برای بهبود عملکرد آن می باشد .
منظور از مقاوم سازی سازه ها، بررسی و اجرای عملیات مقاوم سازی در سایر سازه ها مانند پل ها ، اسکله ها و غیره میباشد.
مقاوم سازی سازه ها به معنی مقاوم سازی سازه های غیر ساختمانی شامل مقاوم سازی پل ها ، مقاوم سازی اسکله ها ، مقاوم سازی برج ها ، مقاوم سازی دکل های بلند ، مقاوم سازی سد ها ، مقاوم سازی سازه های آبی و هیدرولیکی ،مقاوم سازی سالن ها ، مقاوم سازی آشیانه های هواپیما ، مقاوم سازی سازه های فرودگاهی و مقاوم سازی برج مراقبت ،مقاوم سازی مخازن ،مقاوم سازی سازه ها در برابر انفجار سوخت ،مقاومسازی سیلو ها ، مقاوم سازی سازه های صنعتی، مقاومسازی کوره ها ، مقاوم سازی دودکش ها و مقاوم سازی سایر سازه های صنعتی و غیر ساختمانی میباشد . منظور از مقاوم سازی اینگونه سازه ها در واقع مقاوم سازی المان های سازه ای آنها از قبیل مقاوم سازی پایه پل ها ،مقاوم سازی عرشه پل ها ، مقاوم سازی تکیه گاهها ، مقاوم سازی کوله پل ها ، مقاوم سازی جداره مخازن ، مقاوم سازی سقف مخازن ، مقاوم سازی
همانگونه که در ابتدا تشریح گردید، مقاوم سازی سازه ها بطور کلی و مقاوم سازی ساختمان ها به صورت خاص از اوایل دهه 1380 در ایران متداول گردیده است . این بدین معنی نیست که مقاوم سازی سازه ها و مقاوم سازی ساختمان ها در زمان های گذشته وجود نداشته بلکه به این معنی است که در زمان های گذشته برای رفع ضعف سازه ها روش های مقاوم سازی مشخصی مانند مفاهیم مقاوم سازی امروزی وجود نداشته و در زمانهای دور هر کس متناسب با دانش و تجربه خود اقدام به مقاوم سازی ساختمان ها و مقاوم سازی سازه های متداول در گذشته ( مانند مقاوم سازی پل ها ) می نموده است.
در دهه های اخیر ،روشهای مختلف مقاوم سازی سازه ها و مقاوم سازی ساختمان ها در کشور های صنعتی متداول گردید و برخی از روش های مقاوم سازی مانند مقاوم سازی با ژاکت بتنی و مقاوم سازی با ژاکت فولادی (Steel Jacketing) بیش از سایر روش های مقاوم سازی متداول کردید .
تا دهه 70و80 میلادی روش های مقاوم سازی بیشتر شامل مقاوم سازی سازه ها با ژاکت فولادی و روش های مقاوم سازی مشابه بود ولی در طول دهه های 70 و 80 میلادی با گسترش فن آوری و دانش، استفاده از سیستم های کامپوزیتی FRP، روش مقاوم سازی با FRP به سایر روشهای متداول مقاوم سازی افزوده شد. مقاوم سازی با FRP از آن جهت به سایر روشهای مقاوم سازی ارجح بود که مزایای زیادی نسبت به روشهای مقاوم سازی متداول داشت و در عین حال برخی از معایب روشهای مقاوم سازی متداول را نیز نداشت. مهمترین مزایای روش مقاوم سازی با FRP به سایر روشهای مقاوم سازی به شرح زیر هستند:
1- مقاوم سازی با FRP بسیار سریعتر از بیشتر روشهای مقاوم سازی می باشد.
2- مقاوم سازی با FRP نیاز به تخریب بخشهایی از سازه در مقایسه با سایر روشهای مقاوم سازی ندارد.
3- پس از اجرای مقاوم سازی با FRP ، نیاز به بازسازی بخشهایی از سازه در مقایسه با سایر روشهای مقاوم سازی ندارد.
4- مقاوم سازی با FRP در بیشتر موارد ارزانتر از سایر روشهای مقاوم سازی است.
5- مقاوم سازی با FRP به مرور زمان دچار خوردگی نمی شود. ( در مقایسه با بعضی روشهای مقاومسازی سنتی مانند ژاکت فولادی)
6- مقاوم سازی با FRP در مجاورت مصالح ساختمانی (مانند گچ و خاک) دچار خوردگی نمی شود ( در مقایسه با برخی روش های مقاومسازی سنتی مانند ژاکت فولادی ) .
7- مقاوم سازی با FRP مبتنی بر فن آوری های نوین است ( در مقایسه با سایر روش های مقاومسازی سنتی ) و بنابراین روش های مقاوم سازی باFRP هرروز در حال تکامل و پیشرفت می باشد .
8- مقاوم سازی با FRP دارای کد ها و آیین نامه های خاص برای مقاوم سازیمقاوم سازی با FRP میباشد در حالیکه 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 با FRP روشهای 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 FRP نیاز به تجهیزات خاصی در مقایسه با سایر روشهای مقاوم سازی ندارد.
11- اجرای عملیات مقاوم سازی با FRP نیاز به افراد با مهارت های متعدد در مقایسه با سایر روشهای مقاوم سازی ندارد.
12- اجرای عملیات مقاوم سازی با FRP نیاز به مهارت های خاصی دارد که قابل آموزش به افراد در مدت کوتاه تری در مقایسه با سایر روشهای مقاوم سازی میباشد.
13- اجرای عملیات مقاومسازی با FRP نیاز به عملیات خاصی بعنوان زیرسازی در مقایسه با سایر روشهای مقاوم سازی دارد. این عملیات قبل از اجرای عملیات مقاوم سازی با FRP باید اجرا شود.
یکی از پرسشهایی که پرسیده میشود در مورد کاربرد میلگرد کامپوزیت FRP ویا آرماتور اف آر پی در مقاوم سازی است. قبل از پرداختن به این مطلب، ابتدا بهتر است اطلاعات بیشتری در مورد جنس آرماتور اف آر پی ( کامپوزیت FRP ) و مصالح تشکیل دهنده اف ار پی بدست آوریم. مهمترین مصالح تشکیل دهنده اف ار پی الیاف کربن CFRP ، الیاف شیشه GFRP، الیاف ارامید AFRP ( الیاف کولار که نام تجاری الیاف آرامید میباشد ) و الیاف بازالت BFRP به همراه رزین اپوکسی میباشند. البته در مصالح اف ار پی از رزین پلی استر و رزین وینیل استر و رزین های دیگر هم میتوان استفاده کرد ولی برای کاربرد اف ار پی در مقاوم سازی فقط استفاده از رزین اپوکسی متداول میباشد. میلگرد FRP در واقع فقط از نظر ظاهری شبیه به میلکرد فولادی بوده و درسایر موارد میلگرد FRP و میلگرد فولادی کاملا متفاوت هستند. تفاوت های میلگرد frp با میلگرد فولادی بشرح زیر هستند:
- میلگرد frp دچار خوردگی نمیشود در حالی که خوردگی در میلگرد فولادی امری عادی محسوب میشود.
- میلگرد frp از مقاومت کششی بیشتری برخوردار است.
- میلگرد frp بسیار سبک تر است.
- حمل و نقل و جابجایی میلگرد frp بسیار راحت تر است.
- میلگرد frp از نظر اقتصادی کاملا مقرون به صرفه تراست.
برای مقاوم سازی سازه ها روشهای زیادی وجود دارد که برخی از روش های رایج درمقاوم سازی سازه هاعبارتند از:
1- مقاوم سازی سازه ها با FRP
2- مقاوم سازی سازه ها با اضافه نمودن دیوار برشی و یا بادبند فلزی
3-مقاوم سازی سازه ها با استفاده از جداگرهای لرزه ای
4-مقاوم سازی سازه ها با استفاده از میراگر یا دمپر
5-مقاوم سازی سازه ها با استفاده از از ژاکت های فلزی و بتنی
6-مقاوم سازی سازه هابا استفاده از بادبند های کمانش تاب
7-مقاوم سازی سازه ها با استفاده از جرم های پاندولی
1- مقاوم سازی با FRP
بطور کلی مقاوم سازی سازه های بتنی موجود یا تقویت آنها به منظور 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 میگردد. استفاده از مواد مرکب ساخته شده از الیاف در محیط رزین پلیمری به عنوان پلیمرهای مسلح شده با الیاف که به اختصار FRP نامیده میشوندFiber Reinforced Polymers به عنوان یک ضرورت در جایگزینی مصالح سنتی و شیوه های موجود شناخته میشوند. سیستم اف آر پی FRP بدین صورت تعریف میشود که الیاف و رزین ها برای ساخت چند لایه مرکب مورد استفاده قرار می گیرند، به نحوی که رزین های مصرفی (رزین اپوکسی) به منظور چسباندن چند لایه مرکب به سطح بتن زیرین و پوشش ها به منظور محافظت مصالح ترکیب شده استفاده می شوند. استفاده از FRP به دلیل وزن کم، سرعت اجرای بالا، مقاومت بالا و عدم ایجاد محدودیت معماری به خصوص در ساختمان های بتنی بسیار مورد توجه می باشد.
2- مقاوم سازی با اضافه نمودن دیوار برشی و یا بادبند
استفاده از دیوار برشی بتنی در ساختمان‌ها یکی دیگر از روشهای مقاومسازی میباشد. به علت سختی بیشتر دیوار برشی نسبت به بادبند، تعداد دهانه‌های لازم برای تعبیه دیوار برشی کمتر از دهانه‌های لازم برای بادبند است که در نتیجه مشکلات کمتری در زمینه معماری بوجود می‌آورد. برای اتصال دیوار به ستون باید از خاموتهای دورپیچ ستون یا بولت به عنوان برشگیر در ارتفاع ستون استفاده کرد. همچنین برای اتصال دیوار به سقف هم باید تمهیداتی اندیشید. نکته مهم دیگری هم که در مورد استفاده از دیوار برشی باید به آن توجه کرد این است که به علت نیروی زیادی که در پی دیوار برشی بوجود می‌آید، احتمالا نیاز به شمع دارد تا بتواند نیرو‌ها را به زمین منتقل کند.
3-مقاوم سازی با استفاده از جداگرهای لرزه ای
نصب جداسازهای لرزه ای در تراز پایه ساختمان، با هدف ایجاد ایزولاسیون حرکتی بین سازه و زمین صورت می گیرد. جداسازهای لرزه ای، المانهایی هستند که سختی جانبی آنها نسبت به سختی محوریشان بسیار کمتر می باشد، لذا با وقوع زلزله، این المانها میبایستی مانع انتقال نیرو به سازه ی اصلی شوند و سازه ی اصلی یک حرکت صلب را در حین وقوع لرزشهای زمین تجربه نماید. این روش فقط برای ساختمانهای دارای وزن و ارتفاع مناسب موثر بوده و به همین دلیل کمتر از سایر روش ها در جهان مورد استقبال کارشناسان قرار گرفته است.
4-مقاوم سازی با استفاده از سیستم های جاذب انرژی (دمپر(
در روشهای کنترل غیر فعال سازه نظیر استفاده از مستهلک کننده های ویسکوز و ویسکوالاستیک، جذب انرژی حاصل از حرکات نیرومند زمین توسط مستهلک کننده ها صورت گرفته و به سیستم سازه اجازه داده نمیشود که وارد ناحیه غیر خطی گردد. این امر موجب میشود که مقاومت سازه در برابر زلزله های با دوره بازگشت طولانی تر (که طبیعتا شدیدتر نیز می باشند) بیشتر گردد یا به تعبیر دیگر احتمال فروریزش سازه در برابر این زلزله ها کاهش می یابد .سیستمهای جاذب یا مستهلک کننده انرژی (Dampers) بر پایه افزایش ضریب میرایی ساختمان بنا شده اند. مهمترین تاثیر میرایی، کاهش دامنه نوسان و پاسخ ساختمان نسبت به نیروهای وارده می باشد و بدین وسیله قسمت عمده ای از انرژی ارتعاشی را قبل از رسیدن پاسخ سازه به حد نهایی به هدر می دهند. اتلاف کننده های انرژی ممکن است در مهاربندی ها، اتصالات و اجزای غیر سازه ای و یا دیگر مکانهای مناسب در ساختمانهای موجود قرار داده شوند، لیکن ساده ترین و پرکاربردترین آنها استفاده از میراگر در مهاربندها می باشد که میتوان از آنها در تمامی طبقات ساختمان سود جست. در برخی از انواع میراگرها ملاحظات زیبایی نیز مد نظر قرار گرفته شده است تا چنانچه بصورت نمایان بکار برده شوند مشکلی از لحاظ معماری ایجاد ننمایند.
میراگرهای ویسکو الاستیک بکار رفته در پروژه بهسازی لرزه ای هتل پارسیان آزادی
از ترکیب چند روش فوق نیز می تواند برای مقاوم سازی استفاده نمود. در مقاوم سازی پروژه هتل بزرگ آزادی از ترکیب روش مقاوم سازی با FRP در ترکیب بادبند و دمپر (میراگر) استفاده شده است.در پروژه موزه دکتر شریعتی روش افزایش سختی با اضافه نمودن دیوار برشی و تقویت دیوارهای بنایی به روش مقاوم سازی با FRP بکار رفته است.همچنین در پروژه مصلی تهران از ترکیب روش های ژاکت فلزی و افزایش ابعاد دیوار برشی برای مقاوم سازی استفاده شده است. نکته جالب اینکه در پروژه مصلی بزرگ تهران بیش از دویست هزار مورد کاشت بولت و کاشت میلگرد انجام شده ولی هیچ موردی روش مقاوم سازی با FRP بکار نرفته است.
ترمیم بتن
واژه "ترمیم بتن" به معنای هر گونه جایگزینی، بازسازی یا نوسازی سطوح بتنی پس از بتن ریزی اولیه می باشد. نیاز به ترمیم بتن ممکن است از عوامل جزئی مانند ترمیم سوراخ بولت و هوازدگی های عادی تا آسیب های جدی ناشی از فرسایش آب، بخ زدگی بتن یا فروریختن سازه متغیر باشد. در ضمن ترمیم بتن یکی از مراحل قبل از مقاوم سازی با FRP میباشد.
علل خرابی بتن
خرابیهای بتن به طور کلی یا به صورت شیمیائی و یا به صورت فیزیکی می باشند. در ضمن خرابی خطاهای اجرائی را نیز باید به این مجموعه اضافه کرد که عمدتا نقش تسریع در کاهش پایائی خواهند داشت. خلاصه انواع خرابی بتن در زیر ارائه شده است :
1) تخریب شیمیایی
- حمله سولفاتها
- حمله کلریدی و خوردگی فولاد
- کربناتی شدن
- واکنش قلیایی سنگدانه ها
2) تخریب فیزیکی
- یخ زدگی وذوب متوالی
- فرسایش و سایش
- خلاء زایی
- نفوذ نمک ها در بتن
- حریق تاثیر شرایط محیطی
- حمله باکتری ها
3) خطاهای اجرایی
- دانه بندی نا مناسب
- به کارگیری آب بیش از حد مورد نیاز در مخلوط بتن
- خاک دار بودن شن و ماسه
- تراکم نا مناسب بتن
- عمل آوری نا مناسب بتن
پاورپوینت- ترمیم و مقاوم سازی ساختمان- در 33 اسلاید-powerpoint-ppt
