۱۰ روش مقاوم سازی ساختمان های بتنی و فولادی

مقاوم سازی امروز در کشور اهمیت زیادی پیدا کرده با توجه به تعداد زیادی از ساختمان‌های قدیمی که به پایان عمر مفید خود رسیده‌اند. مشکلات بوجود آمده در این سازه ها خود را در قالب خوردگی فولاد،تغییر شکل سقف، پیچیدگی ستون،لرزش بیش از حد سقف سازه، ترک خوردگی و خوردگی بتن نشان می‌دهد. به علاوه، خیلی از این ساختمان‌ها با توجه به آیین نامه های جدید برای تحمل بارهای بسیار کوچک‌تری نسبت به شرایط کنونی طراحی شده‌اند.

انواع مقاوم سازی ساختمان های بتنی و فولادی

به همین دلیل ، مهندسان سازه با چالش مقاوم‌سازی و اقتصادی بودن مقاوم سازی روبرو هستند.متاسفانه روش یکسانی برای انجام پروژه‌های مقاوم‌سازی وجود ندارد.
به علاوه، فرآیند تعمیرات و بهسازی این سازه‌ها با سختی و چالش های بیشتری همراه است، زیرا بیشتر این سازه‌ها در حال بهره برداری بوده و همچنین تخصص بیشتر مهندسان سازه در ساخت سازه‌های جدید است.و تجربه کافی برای مقاوم سازی و بهسازی را ندارند.

اهداف تقویت و مقاوم سازی سازه

ایمنی یکی از مهمترین اهداف تقویت و مقاوم سازی سازه ها است، که ما با مقاوم سازی آسایش و ایمنی انسان ها در برابر زلزله و دیگر بار های وارد شده به ساختمان را تامین میکنیم. همچنین اهداف دیگری می‌تواند شامل سرویس دهی حین زلزله برای بیمارستان ها، مراکز آتش نشانی و ساختمان های با اهمیت زیاد و نگهداری از میراث ملی و فرهنگی باشد.

روش های انتخاب شده جهت بهسازی انواع سازه ها می بایست با نوع سازه ساختمان و کاربری آن متناسب باشد. توجه داشته باشید مقاوم سازی فقط برای سازه قدیمی و فرسوده نیست در مواردی ساختمان نو ساز هم نیاز به مقاوم سازی پیدا کرده و همچنین ساختمان هایی که دارای اسکلت قابل قبول می باشند برای مالک مقرون به صرفه هست که ساختمان را مقاوم سازی و بهسازی کند و نیاز به تخریب و نو سازی نباشد.

 روش های مقاوم سازی ساختمان های بتنی و فولادی

امروزه استفاده از مواد کامپوزیتی برای افزایش مقاومت سازه و مقاوم سازی سازه ها استفاده می شود. روش های سنتی و قدیمی برای مقاوم سازی سازه های فولادی هزینه بر و زمان برمی باشد . روش های سنتی شامل روشهایی از قبیل استفاده از جوش دادن و پرچ کردن صفحات فولادی در تیر وستون سازه می باشد. روش های جدید مقاوم سازی استفده ازاین مواد می باشند که دارای مزایایی از قبیل سبک وزنی، مقاومت بالا و مقاومت در مقابل خوردگی و خستگی می باشند.

بتن و ساختمانهای بتنی از جمله سیستمهای ساختمانی می باشند که در ایران بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند. این دسته از ساختمانها در اثر ضعف سازه به مرور زمان ، همچنین اشکالات اجرایی و عدم اجرای درست نیاز به بهسازی و مقاومسازی پیدا می کنند. روشهای مختلفی برای بهسازی ومقاوم سازی می باشد که مقاوم سازی با الیاف FRP یکی از این روش ها می باشد.

کامپوزیت های مسلح شده یا FRP

کامپوزیت های مسلح شده برای قویت ستون های بتن آرمه با استفاده از محصورشدگی، باعث افزایش مقاومت خمشی تیر ، افزایش مقاوم برشی تیر ، افزایش شکل پذیری تیر،افزایش مقاومت در برابر خوردگی ، افزایش دوام و عمرتیر می شود.

از مزایای دیگر این کامپوریت ها ضخامت کم ورقه‌های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر ، سهولت در اجرا ، هزینه پایین نسبت به روش‌های مرسوم دیگر و ترمیم ناشی از خوردگی می باشد ، که این ورق ها در مدت حداکثر۴ روز به ۳ برابر مقاومت کششی فولاد می رسد.

با توجه به اینکه کامپوزیت های FRP بدون افزایش وزن سازه و تنها با افزایش سختی به مقدار اندک، از تشدید نیروهای زلزله وارد بر سازه جلوگیری می کنند، می توان از آن ها در مقاوم سازی انواع سازه ها از جمله پل ها، سازه های دریایی، لوله ها نفت و گاز، سازه های صنعتی و مسکونی استفاده کرد.

کوتاه کردن دهانه

با نصب تکیه‌گاه‌های اضافی زیر اعضای موجود امکان کوتاه کردن دهانه وجود دارد. مواد مناسب برای کوتاه کردن دهانه شامل اعضای فولادی سازه‌ای و اعضای بتنی مسلح می‌شود؛که نصب آن‌ها آسان است. اجرای اتصالات با استفاده از لنکر بولت و انکرهای شیمیایی به آسانی قابل طرح است.

در این روش سیستم بتنی سازه‌ای به نحوی مقاوم سازی انجام می شود که دهانه مقطع را کوتاه می کند و اتصال میانی، بخشی از بار را تحمل می کند و بار را با استفاده از اجزای فشاری بیشتری به سازه موجود منتقل می کند. نقطه ضعف این سیستم‌ها در این است که فضا را اشغال میکند و در معماری محدودیت ایجاد می کند.

پس کشیدگی

پس کشیدگی خارجی برای افزایش مقاومت خمشی و برشی اعضای بتن مسلح استفاده قرار گرفته است. با این نوع مقاوم سازی، بارهای زنده به اعضای سازه اعمال می‌شوند که با استفاده از کابل‌ها در برابر آن‌ها مقاومت ایجاد می‌شود. به دلیل اندک بودن وزن اضافی این روش، این روش مقاوم سازی موثر و اقتصادی است و برای اصلاح تغییر شکل اضافی و ترک خوردگی در تیرها، دال‌ها، سازه‌های پارکینگ و اعضای تکیه‌گاهی مورد استفاده قرار میگیرد.

نیروهای پس کشیدگی با کمک ایجاد تنش در کابل‌ها یا میله‌های فولادی با مقاومت بالا که معمولا خارج از مقطع اولیه قرار می‌گیرند، ایجاد می‌شوند. کابل‌ها در محل‌های اتصال به سازه متصل می‌شوند، که معمولا در انتهای اعضا قرار دارند. انتهای اتصالات می‌تواند از نگه‌دارنده‌های فولادی متصل به اجزای سازه‌ای یا بلوک‌های بتن مسلح اجرا شده در محل کار باشد.

نیروی آپلیفت مورد نظر با بلوک‌های بسته شده در نقاط با ارتفاع زیاد یا کم المان‌های سازه‌ای ایجاد می‌شود. قبل از پیش تنیدگی خارجی، درون تمام ترک‌ها چسب تزریق می‌شود و محل‌های ورقه ورقه شده جهت اطمینان از توزیع یکنواخت نیرو ترمیم می‌شوند.

روش استفاده از میراگر (Damper)

در این روش که عمدتا برای مقابله با بارهای لرزه ای مناسب می باشد، برای جذب و استهلاک انرژی وارده به سازه، از میراگرها استفاده می شود. میراگرها از طرق مختلف از قبیل اصطکاک و تغییرشکل فلزات، انرژی جنبشی را جذب و مستهلک می کنند.

میراگرها در انواع مختلف ساخته می شوند که میراگرهای هیدرولیک (Viscous Damper) از متداول ترین آنها می باشند. این نوع میراگرها عمدتا برای جذب نیروهای بزرگ مناسب می باشند. به همین دلیل بیشترین کاربرد آنها در پل های بزرگ و ساختمان های بلند می باشد.

روش ژاکت بتنی (Concrete Jacketing)

در این روش که عمدتا برای تقویت ستون ها و فونداسیون مورد استفاده قرار می گیرد، ابتدا سطح بدنه ستون موجود مضرس می شود تا امکان چسبندگی بهتر بین بتن قدیم و جدید فراهم گردد.

همچنین در بعضی موارد میلگردهای اتصال در بدنه ستون یا فوندانسیون موجود کاشته می شود تا امکان انتقال نیرو فراهم گردد. سپس مراحل آرماتور بندی، قالب بندی و بتن ریزی (معمولا بتن خود متراکم) انجام می شود. عمده ترین اشکال این روش خصوصا در مورد تقویت ستون ها، افزایش قابل توجه ابعاد سازه می باشد.

مقاوم سازی ستون به روش ژاکت فولادی

تقویت ستون‌ها با استفاده ژاکت فولادی، سبب افزایش مقاومت فشاری، برشی و همچین تامین محصور شدگی جهت افزایش شکل پذیری آن می‌شود. با این روش مقاوم سازی می‌توان ظرفیت برشی، فشاری و محصور شدگی ستون‌ها را تامین کرد و بدین ترتیب ظرفیت باربری آن‌ها در مقابل بارهای جانبی زلزله و قائم ثقلی نیز افزایش می‌یابد.

مقاوم سازی دال بتنی

در برخی مواقع و دلیل مشکلاتی همچون افزایش بار وارده بر دال بتنی، ضعف در طراحی و اجرل دال، خوردگی آرماتورهای فولادی و یا وجود ترک در دال بتنی از روش افزایش ضخامت می‌توان برای تقویت دال بتنی استفاده نمود. درصورتی که دال بتنی توانایی مقاومت در برابر ممان منفی وارد بر آن را نداشته و مقدار آرماتورهای تحتانی کافی باشد، ضخامت دال را در وجه فوقانی آن افزایش می‌دهیم.

در مقابل و در صورتی که دال بتنی توانایی مقاومت در برابر ممان مثبت وارد بر آن را نداشته و یا بار مرده وارد بر آن بسیار کمتر از بار زنده باشد، ضخامت دال بتنی در وجه تحتانی آن باید افزایش یابد.

مراحل مقاوم سازی دال بتنی به روش افزایش ضخامت دال

1.  برداشتن کاور بتن
2.  تمیز کردن آرماتورهای فولادی با استفاده از برس سیمی و یا روش‌های مرسوم دیگر
3.  استفاده از پوشش های ضد خوردگی با پایه اپوکسی بر روی میلگردها
4.  در صورتی که مقدار خوردگی در آرماتورها بالا باشد، آرماتورهای فولادی جدید متناسب با الزامات آیین نامه ای باید طراحی و به دال اضافه گردد.
   آرماتورهای فولادی جدید باید با استفاده از روش‌های مناسب در جهت عمود به دال و و در جهت افقی به تیرهای پیرامونی مهار گردد.
5.  با استفاده از لایه ای از مواد با پایه اپوکسی بر روی بتن قدیم، از چسبندگی مناسب دال موجود با یتن مسلح جدید اطمینان حاصل گردد.
6.  قبل از خشک شدن اپوکسی، بتن جدید و با ضخامت مورد نیاز اجرا گردد. به منظور کاهش جمع شدگی در بتن می‌توان از مواد افزودنی مناسب استفاده نمود.

اضافه کردن صفحات فولادی به دال

یکی از روش‌های کنترل خیز سازه و افزایش سختی، مقاومت و یکپارچگی کف‌ها و سقف‌های بتنی، استفاده از صفحات و ورق‌های فولادی است. این ورق‌ها باید به صورت صحیح به سقف متصل و مهار شوند و فضای بین سقف و ورق با گروت یا مصالح بر پایه اپوکسی پر شوند تا ضمن چسبندگی کافی، عملکرد لرزه ای در برابر زلزله و انتقال بار مناسبی را از خود بر جای بگذارند.

روش افزودن دیوار برشی

در ساختمان هایی که کمبود ظرفیت برشی در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله عمده ¬ترین مشکل آنها است، افزودن دیوار برشی از کارآیی بالایی برخوردار می باشد. از مهمترین معایب این روش اشغال فضای داخلی ساختمان، نیاز به تقویت فونداسیون و بعضا احداث شمع در زیر آن می باشد. مهمترین مزایای روش مذکور اقتصادی بودن و کارایی مناسب در مقایسه با هزینه آن است.

اضافه نمودن ورق‌های فولادی به تیر

با اتصال ورق‌های فولادی به وجه کششی در تیرهای بتنی می توان ظرفیت باربری خمشی تیر را افزایش داد. در این روش ورق‌های فولادی به ضخامت حداکثر ۳ سانتی متر با استفاده از رزین اپوکسی به تیر بتنی چسبانده می‌شود. همچنین با اضافه نمودن ورق‌های موازی با جان تیر فولادی می‌توان مقاومت برشی آن را افزایش داد.

من حسین کنعانی در کنار شما هستم تا تجربیات خود را در زمینه اجرا و ساخت ساختمان با شما به اشتراک بزارم تا در بالا بردن سطح کیفیت ساخت و ساز با هم سهیم باشیم.

امیدوارم مطالب فوق برای شما مفید بوده باشد.

حرفه ای باشیم ، حرفه ای اجراکنیم