تقویت فونداسیون ساختمان شامل هر تغییری در ساختار یا ابعاد پی موجود ساختمان میباشد که به منظور تطبیق دادن سرویس دهی پی با شرایط جدید انجام میگیرد . اغلب مقاوم سازی پی در شرایط نامساعد و محدود شده ای انجام میشود که این شرایط و محدودیت ها ، مشکلات و پیچیدگی هایی را ایجاد میکند که در نهایت منجر به ساعات کاری بیشتر برای کارگران و هزینه های بیشتر مقاوم سازی میشود.
از دلایل عمده ای که باعث میشوند تا اقدام به تقویت و بهسازی پی نماییم عبارت اند از :
خطاها و اشتباهات در طراحی و اجرا ، تغیرات در سرویس دهی ساختمان ، بلایای طبیعی مانند سیل و زلزله ، عمر بالای ساختمان ها (عمر بالای ۱۰ سال) ، به روز شدن آیین نامه ها

تعریف بهسازی

بهسازی در صنعت ساختمان به مفهوم احیاء یا افزودن قابلیت بهره برداری ساختمان و افزایش طول عمر مفید آن است . و یا بهسازی به مجموعه تعهدات و عملیاتی گفته می شود که قابلیت انجام وظیفه یا وظایفی را در ساختمان ایجاد می کنند که در وضع موجود قادر به انجام تمام و کمال آنها نیست.

گستره بهسازی

گستره بهسازی و حجم و دامنه عملیات ، یعنی میزان دخالت در وضع موجود ساختمان ، بسته به نوع و میزان نارسایی ، که بهسازی به منظور جبران آن صورت می گیرد متغیر است و ممکن است از ساده ترین و کمترین دخالت ، به سمت پیچیده ترین و بیشترین دخالت به شرح زیر رده بندی شود:

1. ترمیم
2. تعمیر
3. بازسازی
4. جایگزینی

مراحل مختلف عملیات بهسازی و تقویت پی

1. مرحله اقدامات اولیه شامل بازدید و معاینه ، ارزیابی ، جمع آوری اطلاعات ، تصمیم گیری مرحله اول
2. مرحله تقویم و تشخیص شامل تکمیل اطلاعات ، بررسی و تشخیص علل نارسایی ها ، تجدید نظر در تصمیمات مرحله اول
3. مرحله چاره جویی شامل تعیین نوع بهسازی ، انتخاب مصالح و روش بهسازی
4. مرحله باز طراحی شامل تهیه نقشه ها و دستور العمل های اجرایی و دفترچه مشخصات فنی ویژه عملیات بهسازی
5. مرحله درمان شامل تهیه برنامه زمان بندی ، شروع عملیات اجرایی ، تغییرات متناسب با اطلاعات جمع آوری شده در حین عملیات بهسازی

اطلاعاتی که در مقاوم سازی و بهسازی فونداسیون ها نیاز به تجزیه و تحلیل دارند

• شرایط خاک
• بررسی پی و دیوارههای پی
• بررسی بصری و کاوش های زمینی
• گزارش خسارات و بررسی ترک ها موجود
• گزارش نشست و نشست وابسته به زمان
• بررسی پرونده ساخت و ساز و آرشیو نقشه ها
• محاسبه بار پی (سیستم استاتیکی)
• اندازه گیری ارتعاشات،کنترل کیفیت
• اندازهگیری سطح آب زیرزمینی و فشار آب حفره ای

موارد آسیب پذیری پی ها

از معمول ترین موارد آسیب پذیری در پی ها میتوان به موارد ذیل اشاره نمود :

• وجود نیروی کششی بلند کننده
• وجود نشست های زیاد و غیرقابل قبول در پی
• لغزش پی ساختمان
• وجود پتانسیل روانگرایی، ماسه سریع و تورم در خاک زیر شالوده
• عدم کفایت ظرفیت خمشی یا برشی (برش خمشی یا برش سوراخ کننده) مقطع پی
• تهاجم مواد شیمیایی مضر موجود در خاک و آب زیرزمینی به بتن پی
• وقوع تنش فشاری بیش از ظرفیت باربری در زیر پی
• وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت ژئوتکنیکی سازه ای در شمع ها
• عدم پایداری سازه پی مخصوصا برای ساختمان هایی که بر روی زمین های شیبدار احداث شده اند.

مشکلات مقاوم سازی و تقویت فونداسیون ها

• هزینه های بالا
• لزوم تخلیه کلیه و یا قسمتی از فضاهای طبقه همکف یا زیرزمین
• تخریب دال کف زمین در داخل ساختمان و سنگ فرش های بیرونی
• فضای بسیار محدود در طول عملیات مماوم سازی به علت وجود پایه ها و تکیه گاه های موقتی
• ارتفاع محدود برای تجهیز ساختمان
• صدا و لرزش های ساختمان

روش های مقاوم سازی و بهسازی شالوده ها

الف – کاهش بار وارده بر فونداسیون

• استفاده از مصالح سبک سازه ای
• استفاده از مصالح سبک غیر سازه ای

ب – بهسازی ژوتکنیکی پی

• میکرو شمع ها
• احداث شمع
• تقویت شالوده از زیر
• تزریق ( اختلاط مکانیکی )

ج – روش های مقاوم سازی پی ها

• افزودن شناژ به پی موجود
• افزایش مقاومت شمع های موجود
• تبدیل پی ها به هم
• افزایش ابعاد فونداسیون (جاکت کردن)
• مقاوم سازی با استفاده از الیاف پلیمری (FRP)
• تقویت فونداسیون با کابل های پیش تنیده

در ادامه این مطلب به تشریح روش های مقاوم سازی ، بهسازی و کاهش بار وارد بر ساختمان میپردازیم.

۱- مقاوم سازی فونداسیون با افزایش ابعاد آن (تعریض و ژاکت کردن)

با افزایش ابعاد پی می‌توان سطح تماس خاک و پی را افزایش داد و تنش‌های اعمالی بر فونداسیون را کاهش داد که این اقدام منجر به‌ افزایش ظرفیت باربری فونداسیون خواهد شد . دو حالت افزایش در ابعاد پی وجود دارد.

1. افزایش ابعاد پی و ستون متصل از طریق افزایش ابعاد قسمت زیرین پی
2. افزایش ابعاد پی به تنهایی استفاده از پاشنه یکپارچه‌ای در محیط و زیر پی‌

مراحل اجرای افزایش ابعاد فونداسیون :

• خالی کردن اطراف پی از تراز روی آن تا تراز زیر بتن مگر ب اندازه عرضی بیشتر ازعرض مورد نیاز مقاوم سازی
• مضرس کردن سطح بتن در بالا و وجوه عمودی شالوده
• ایجاد سوراخ‌های افقی در اطراف شالوده برای کاشت شاخک (میخچه)‌‌
• اجرای بتن مگر اضافی در ناحیه افزایش ابعاد
• تمیز‌ کردن سطوح تماس اجرای چسب پلیمری بر روی سطوح نمایان پی
• اجرای آرماتورهای اضافی برای بتن جدید و اجرای بتن جدید
• جدا کردن قالب‌ها و مراقبت از پی با پوشاندن سطح بتن با گونی های خیس
• مقاوم سازی ستون (در صورت لزوم)
• پرکردن مجدد پی ترجیحاً با خاک‌های درشت دانه در لایه‌های مختلفی که کاملاً متراکم شده باشند.
• کامل کردن کف و سنگ فرش روی پی

– افزودن شناژ به پی ها

یکی دیگر از راهکارهای بهسازی پی در برابر لغزش، به هم بستن پی ها و ایجاد مشارکت کلیه فنداسیونها در تحمل بارهای جانبی می باشد . به همین منظور از شناژ برای بستن پی ها استفاده می گردد که در این صورت مقاومت پی در تحمل بار های جانبی افزایش خواهد یافت.

– مقاوم سازی شالوده با تبدیل آنها به هم

در مقاوم سازی فونداسیون های ستونی، در برخی موارد لازم است که آنها به فونداسیون نواری تبدیل شوند

و یا در مقاوم سازی فونداسیون های نواری، در برخی موارد لازم است که آنها به دال تبدیل شوند. این روش زمانی مورداستفاده قرار خواهد گرفت که خاک زیر پی دست خوش تغییر شکل های ناهموار قابل توجهی بشود، اندازه بار و شرایط کاری پی تغییر کند و یا عوامل و شرایط دیگری که در آن باید استحکام پی به طور قابل توجهی افزایش یابد.

یک دیوار بتنی در قالب دال اتصال بین ستون های موجود برای تبدیل یک پی ستونی به یک پی نواری قرارداد میشود.

– بهسازی شالوده با استفاده از کابل های پیش تنیده

یکی از راهکارهای بهسازی و افزایش ظرفیت خمشی و برشی پی ها، اعمال نیروی پیش تنیدگی به مقطع می باشد. معمولاًوقتی افزایش عمق شالوده از بالا به دلایل معماری ممکن نباشد، ظرفیت خمشی مثبت و منفی مقطع را می توان با عبور کابل های پیش تنیده، در حفره های تعبیه شده سراسری در طول شالوده یا در بتن جدید روی وجوه آن و پیش تنیده کردن آنها ، افزایش داد .

نیروهای پیش تنیدگی فوق در دو امتداد عمودی و افقی به شالوده اعمال می شوند . نیروهای پیش تنیدگی قایم باعث افزایش ظرفیت برشی و نیروهای پیش تنیدگی افقی باعث افزایش ظرفیت برشی و خمشی به طور همزمان می شوند . پیش تنیدگی افقی بوسیله کابلها و مفتولهای متداول و پیش تنیدگی قایم با استفاده از مصالح FRP صورت می گیرد.(شکل زیر)

– افزایش مقاومت شمع های موجود

در ساختمان های احداث شده برروی شمع، شمع ها ممکن است نتوانند به صورت مناسبی در برابر بارهای جانبی مماومت کنند؛همچنین شمع ها ممکن است در محل اتصال به سر شمع دچار مشکل شده باشند .

نحوه افزایش مقاومت شمع :

• کندن زمین تا سطحی که خرابی شمع مشهود باشد .
• لایه برداری ازسطح شمع تا قسمت های داخلی آن به شکلی که خرابی وخوردگی کاملا ازسطح شمع برداشته شود .
• کلاهکی در زیر آن باید اجرا شود تا از پیوستگی آرماتورهای اضافی با شمع موجود اطمینان حاصل شود.
• اجرای آرماتورهای دور شمع و بتن دور آن که بر اساس محاسبات، طراحی شده باشد .
• پرکردن مجدد پی با خاک دانه ای متراکم
• اجرای کف

۶- مقاوم سازی پی با استفاده از الیاف FRP

مقاوم سازی اجزای بتنی با استفاده از FRP یکی از راه های نوین مقاوم سازی است که جایگزین روش های قدیمی مانند زرهپوش کردن فولادی یا بتنی شده است.

مصالح FRP میتوانند به منظور تقویت سازه ها برای تحمل بارهای افزایش یافته به سبب تغییر در کاربری یا جبران خطاهای طراحی و اجرا به کار روند. قبل از انتخاب نوع FRP باید ارزیابی شود که آیا استفاده از FRP روش مناسبی برای مقاوم سازی سازه موردنظر است یا خیر.

برای استفاده از FRP در پروژه های خاص، لازم است وضعیت موجود سازه در ارتباط با ظرفیت باربری، شناسایی نواقص و عوامل آنها و شرایط سطوح بتن، ارزیابی شود. توصیه میشود افزایش ظرفیت باربری اعضا تقویت شده با استفاده از FRP محدود شود، به این دلیل که کاهش تأثیر یا از بین رفتن FRP به گسیختگی عضو تحت اثر بارهای ثقلی، منجر نشود.