صنعت ساختمان‌

‌

ترمیم و مقاوم‌سازی ساختمان‌

تمامی ساختمان‌ها، خصوصی و یا عمومی، در طول عمر سرویس دهی خود نیاز به مقاوم سازی و تقویت نواحی آسیب پذیر دارند. مقاوم سازی رامان با بهره‌گیری از مصالح با کیفیت، راهکارهای موثری جهت مقاوم سازی و بهسازی ساختمان های با طول عمر زیاد، فرسوده و آسیب دیده و ساختمان‌هایی با بارگذاری بیش از حد برای مالکان، مهندسین و طراحان ارائه می کند.

راهکارهای مقاوم سازی ساختمان دارای ویژگی هایی همچون تنوع، نصب سریع و آسان، دوام و کارآمدی بالا و صرفه اقتصادی بوده و بدون افزایش چشمگیر وزن ساختمان به راحتی بر روی المان های سازه ای از جنس بتن، فولاد و چوب نصب می گردد.

راهکارهای مقاوم سازی ساختمان ما را می توان جهت تعمیر و رفع طیف وسیعی از آسیب های وارد به ساختمان مورد استفاده قرار داد:

بهسازی سازه ای: راهکارهای تقویت و مقاوم سازی ما را می توان برای بازگرداندن مقاومت طرح اولیه یک ساختمان مورد استفاده قرار داد.

محافظت و کنترل خوردگی : روش های مقاوم سازی پیشنهادی ما را می توان برای بازگرداندن ظرفیت باربری اعضای خورده شده مورد استفاده قرار داد.

تعمیر بتن : جهت تعمیر تیرها، ستون‌ها و دال‌های بتنی آسیب‌دیده می‌توان از روش های تقویت ما بهره برد.

مقاوم سازی سازه های بتنی

جهت بررسی مقاوم سازی سازه های بتنی، بدون تردید شناسایی گونه‌های مختلف خسارت در ساختمان های بتنی امری مهم و اجتناب ناپذیر می‌باشد. بنابراین انواع مختلف ضعف‌های سازه های بتنی به شرح زیر می‌باشد:

ایجاد ترک های مورب در هسته بتن

ورقه ورقه شدگی هسته مرکزی بتن دراکثر ترکهای مورب رفت و برگشتی ناشی از زلزله

جدا شدگی پوشش بتن

کنده شدن تنگها و خاموتها و خارج شدن از محل های خود

شکست برشی المان‌های کوتاه یا اعضایی که به اطراف متصل شده اند و طول موثر آزاد آنها کم است.

پدیده کمانش در آرماتورهای طولی

خارج شدن میلگردها از محل‌های اولیه و در رفتن به نواحی تنش های متناوب زیاد

گسیخته شدگی دال ها بتن آرمه در کناره های غیر ممتد

ترک های مورب در دیوار برشی، بخصوصبه صورت متمرکز در اطراف بازشوها

ایجاد ترک برشی در محل گره ها و محل اتصال تیر ستون

بتن مصالح ساختمانی با مقاومت فشاری نسبتا خوب و مقاومت کششی پایین است و در صورتی که عضو بتنی بدون میلگرد در نظر گرفته شود با اعمال بار در عضو ترک خوردگی ایجاد شده و این ترک خوردگی تا تخریب نهایی عضو پیش می رود (گسیختگی بتن تنها به صورت ترد و ناگهانی می باشد).

در بتن مسلح با استفاده از آرماتورهای تقویت کششی این مشکل بر طرف می‌گردد. این مسئله از جمله نقاط ضعف سازه های بتنی مسلح و پیچیدگی آن در امر تقویت، ترمیم و مقاوم سازی آن می باشد. ارزیابی و انتخاب مصالح تعمیری موجود مرحله دشواری در تعمیر بتن و بازسازی بتن می باشد ضرورت تعداد بیشمار مصالح تعمیری و تقویتی جدید در سال‌های اخیر، باعث توسعه روشهای مختلف مقاوم سازی سازه های بتنی شده است می‌باشد.

مقاوم‌سازی ساختمان با استفاده از کامپوزیت FRP

امروزه نیاز به تقویت و مقاوم سازی ساختمان های بتن مسلح و سازه های پل افزایش یافته است.گروه رامان بر مبنای کامپوزیت FRP  راهکارهای موثری جهت بهسازی سازه‌هایی که نیاز به تعمیر و مقاوم‌سازی دارند ارائه می دهد.

عوامل بسیاری برای استفاده از کامپوزیت FRP به صورت اتصال خارجی همچون قیمت مناسب مواد و سهولت اجرا وجود دارد. از جمله مشکلاتی که می توان به وسیله سیستم کامپوزیت FRP  رفع نمود عبارتند از: فرسودگی ناشی از اثرات زیست محیطی ، آسیب های ناشی از بار ضربه، افزایش بار وارد به سازه خصوصا در مناطق لرزه خیز بعلت الزامات آیین نامه ای سخت گیرانه، تغییر کاربری سازه و افزایش استحکام و شکل پذیری جهت اصلاح خطاهای طراحی و اجرا.

در سیستم کامپوزیت FRP جهت مقاوم سازی سازه های بتنی و بنایی انواع مختلفی از مصالح همچون: میلگرد های FRP پیش آغشته با رزین اپوکسی، ورق و یا صفحات کربن پیش آغشته با رزین اپوکسی، پارچه های تک جهته و دو جهته الیاف شیشه و کربن، که به راحتی با شکل و فرم عضوی از سازه که نیازمند مقاوم سازی، سازگار می باشد استفاده گردیده است.مزایایی چون سبک بودن، غیر تهاجمی بودن، استحکام کششی بالا و مقاوم در برابر خوردگی، کامپوزیت های تقویت کننده FRP را برای کاربرد هایی که زیبایی سازه اصلی باید حفظ شود و یا هنگامی که مقاوم سازی با روش های مرسوم امکان پذیر نباشد مناسب ساخته است.

مزایای کامپوزیت های پلیمری FRP:

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

کامپوزیت ها می توانند به صورت ورقه هایی با جنس های مختلف باشند که به دسته های GFRP، CFRP و AFRP تقسیم بندی می شوند که اولی از جنس کربن، دومی از جنس شیشه و سومی نیز از جنس آرامید می باشد.

الیاف FRP را می‌توان جایگزین ورق های فولادی کرد. مصالح FRP  برخلاف فولاد، زوال الکتروشیمیایی نداشته و در مقابل خوردگی ناشی از اسیدها، بازها و نمک‌ها در دماهای مختلف مقاومت بالایی دارند. این مزیت سبب کاهش هزینه در نصب پوشش های حفاظت از خوردگی ‌باشد. همچنین آماده سازی سطوح بتن قبل از نصب مصالح و ورقه های FRP، سهل‌تر از ورق‌های فولادی است.

از الیاف FRP به منظور افزایش ماکزیمم بازدهی و کارایی می‌توان در شکل های مشخص و در نسبت ها و جهات مختلف درون رزین استفاده کرد.

سیستم‌های FRP بسیار سبکتر از صفحات فولادی بوده و در عوض مقاومت و سختی بالایی در جهت الیاف دارند. وزن سبک FRP سبب می شود حمل و نقل آنها راحت تر بوده و به داربست کمتری جهت اجرای آن نیاز باشد. سیستم‌های FRP در محل‌هایی که دسترسی محدودی دارند، بسیار گزینه کاربردی می‌باشند و پس از نصب، بار اضافی به سازه بتنی تقویت شده تحمیل نمی‌کنند.

مقاوم سازی با ژاکت بتنی و ژاکت فولادی

یکی از ایده های ابتدایی و تکنیک‌های مرسوم بهسازی و مقاوم سازی سازه های بتنی و تقویت سازه‌ها، شکافتن پوشش بتنی عضو سازه ای و قرار دادن میلگردهای فولادی اضافی در المان و سپس پوشاندن آن قسمت به وسیله‌ چسب‌ها و رزین های پر مقاومت بوده است.

این ایده علی رغم آنکه ظرفیت سازه را مقداری بهبود می‌بخشد لیکن هم چنان مشکل خوردگی میلگردهای فولادی را بی پاسخ می‌گذارد؛ تکنیک دیگری که برای تقویت سازه های بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بکارگیری ورق های فولادی یا تکنیک ژاکت فولادی هست که در آن ورقهای فولادی از بیرون به اجزاء بتنی چسبانده می‌گردد. روش اتصال ورق فولادی، روشی ساده و اقتصادی است؛ اما از جهات زیر مسئله‌ ساز است:

وزن بالای ورق های فولادی و مشکلات ساخت این اجزاء

دسترسی سخت به اجزاء و نیاز داشتن داربست

ضعف ایجاد شده در چسبندگی بین فولاد و بتن که ناشی از خوردگی فولاد می‌باشد

داشتن محدودیت طولی در انتقال ورقهای فولادی به کارگاه با توجه به این نکته که در پروژه های مقاوم سازی سازه های بتنی، طولهای تیر عموماً بلند می‌باشند.

روش سنتی دیگر در مقاوم ‌سازی سازه های بتنی، استفاده از ژاکت های بتنی یا پوشش‌هایی از نوع بتن‌آرمه، می‌باشد. استفاده از این روش سبب افزایش سختی و شکل ‌پذیری و در مجموع تقویت سازه های بتنی می‌باشد؛ از ضعف های این روش افزایش ابعاد مقاطع و بار مرده سازه بتنی می‌باشد. استفاده از این روش همچنین نیازمند تخلیه ساختمان و تخریبهای زیاد سازه بتنی است و باعث افزایش نامطلوب سختی اعضای بتنی می‌گردد.

مقاوم سازی با استفاده از مهاربندهای فولادی و میراگرها

اضافه نمودن مهاربندی های فولادی به سازه بتنی، افزایش سختی، کاهش نیاز شکل پذیری و افزایش مقاومت برشی سیستم را به همراه خواهد داشت ضمن آنکه افزایش ناچیزی را در وزن سازه موجب می شود. عموما استفاده از سیستم های مهاربندی واگرا (EBF) در ساختمان های بتنی به دلیل پر هزینه بودن و مشکلات موجود در اجرا و تامین جزییات تیر پیوند مرسوم نمی باشد. اما انواع سیستم های مهاربندی همگرا می تواند در این نوع بهسازی مورد توجه قرار می گیرد.