ژاکت فولادی

یکی از این روش های مقاوم سازی استفاده از  ژاکت فولادی است. استفاده از ژاکت فلزی کاربرد های مختلفی دارد اما مهم ترین کاربرد آن مقام سازی می باشد. مقاوم سازی با ژاکت فولادی معمولا نسبت به مقاوم سازی با الیاف frp هزینه ی بیشتری در بر خواهد داشت .

با  این حال در بعضی موارد ناچار به استفاده از این روش ها هستیم. مخصوصا برای تقویت اتصالات از جمله تقویت اتصال تیر به ستون یا اتصال ستون به فونداسیون به دلیل عدم کاربرد روش frp معمولا استفاده از ژاکت فلزی ،  مناسب ترین روش است.  در کل همان طور که اشاره کردیم روش مقاوم سازی بر اساس جزئیات طرح ارائه شده و تا حد زیادی تجربی است بنابراین مهندسان و کارشناسان باید در این زمینه دقت کافی داشته باشند.

از دو روش ژاکت فولادی و ژاکت بتنی در ساز و کارهای  مشابه استفاده می شود. با این حال این دو روش در نحوه ی طراحی، اجرا و موارد دیگری با هم فرق دارند. این دو روش بیشتر برای مقاوم سازی، مورد استفاده قرار می گیرند برای این که محدودیت های اجرایی آن ها کم تر است. مقاوم سازی با ژاکت فولادی باعث می شود که شکل پذیری و مقاومت سازه های بتنی افزایش پیدا کرده در این روش استفاده از بولت ورقه های فولادی در نواحی از سازه بتنی که ضعیف است متصل می گردد.

اگر تیرها و ستون ها از نظر شکل پذیری در سازه جوابگو نباشند می توان از این روش استفاده کرد. اگر فقط هدف افزایش مقاومت برشی در تیر باشد، می توان از یک نوار فولادی به جای ورقه ی فولادی استفاده کرد. می توان برای انتقال نیروی بادبند به پایین هم از مقاوم سازی با ژاکت فولادی استفاده کرد.

ژاکت فولادی ضمن عدم افزایش وزن قابل توجه بر روی سازه سبب افزایش شکل پذیری و مقاومت ساختمان می گردد . این ورقه ها می توانند خرد شدگی بتن را در تیرها و ستونها با ایجاد محصور شدگی به تاخیر بیندازند و باعث افزایش مقاومت فشاری آنها شوند، یکی دیگر از موارد استفاده ی مرسوم از ژاکت فولادی در ستون های ضعیف سازه می باشد که فاقد آرماتورهای کافی هستند, در این موارد استفاده از ژاکت فولادی ضمن افزایش مقاومت برشی و خمشی ستون ها با ایجاد محصورشدگی مقاومت فشاری بتن را نیز افزایش می دهد و از کمانش آرماتورهای طولی نیز جلوگیری می کند.

تقویت ستون بتنی بر عهده ی ژاکت فلزی می باشد .البته هیچ کدام از روش های متفاوت در مقاوم سازی ساختمان دارای کلیه مزایا نبوده و هر یک دارای محاسن و معایبی هستند که با توجه به نوع پروژه مورد نظر و میزان هزینه ی در نظر گرفته شده جهت مقاوم سازی، باید بهترین گزینه را انتخاب کرد؛ ژاکت فلزی می تواند در مقاوم سازی المان های سازه های بتنی اعم از تیر، ستون و… بکار رفته و یا می توان به عنوان یک روش کلی در مقاوم سازی ساختمان بکار گرفته شود. این روش می تواند به سه روش دورپیچ، نواری و یا موضعی صورت پذیرد..

 مزایای استفاده از مقاوم سازی با ژاکت فولادی در سازه های بتنی

در روش مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از ژاکت فولادی مزایای بسیار زیادی وجود دارد، که مزیت های مربوط به  استفاده از ژاکت فولادی به قدری فراوان است که بهره بردن از آن را نسبت به دیگر روش های مقاوم سازی افزایش می دهد. در زیر به آن ها خواهیم پرداخت:

–  افزایش شدید مقاومت مورد نیاز در عضو مورد نظر

–  مقاوم سازی با ژاکت فولادی در یک بخش یا طبقه امکان پذیر است و به مقاوم سازی یه المان از کف ) فونداسیون(  تا طبقه ی تعیین شده نیاز نیست .

–  عدم ایجاد مشکلات معماری نسبت به ژاکت بتنی کمتر است به دلیل عدم تغییر در ابعاد و در نتیجه عدم تغییر در فواصل و فضای مورد نیاز معماری

–  سهولت در اجرا نسبت به مقاوم سازی با ژاکت بتنی

– گزینه ی مناسبی  برای محصور کردن بتن در ستون ها  می باشد

–  در مقاوم سازی با ژاکت فولادی بر خلاف ژاکت بتنی نیاز به قالب بندی نیست .

–  در مقاوم سازی با ژاکت فولادی امکان اصلاح اغلب مشکلات سازه ای در قاب های بتنی وجود دارد

* معایب استفاده از مقاوم سازی با ژاکت فولادی در سازه ها :

روش مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از ژاکت فولادی دارای معایبی نیز می باشد که شاید طراح ترجیح  دهد از دیگر روش های مقاوم سازی ساختمان استفاده کند. این معایب شامل موارد زیر می باشد:

– استفاده از ژاکت فولادی در مقاوم سازی به دلیل عدم مقاومت در برابر آتش سوزی نیاز به اعمال پوشش ضد حریق دارد که این امر سبب افزایش هزینه ها می شود .

– در صورت نیاز به افزایش مقاومت خمشی و برشی اجرای عملیات متعدد کاشت آرماتور و جوشکاری زمان زیادی می برد .

– در مقاوم سازی با ژاکت فولادی امکان اصلاح بعضی از اتصالات در قاب ها وجود ندارد .

– مقاوم سازی با ژاکت فولادی نیاز به تزریق حجم زیادی گروت دارد .

– با این که مصالح و متریال مقاوم سازی با ژاکت فولادی نسبت به سایر روش ارزان تر است , اما هزینه ی اجرایی بالایی دارد .

– ژاکت فولادی مستعد زنگ زدگی و خوردگی می باشد .

در مجموع به کارگیری سازه های فلزی بسیار مناسب هستند، اما برای طراحی و ساخت آن ها باید به مزایا و معایب فولاد توجه کنید. برای مثال: در روش استفاده از ژاکت فولادی و تقویت ستون بتنی با ژاکت فلزی ، باید از عمل کرد و تغییر شکل فولاد آگاهی داشت تا  بتوان بهترین روش را برای مقاوم سازی انتخاب نمود .

* نحوه ی اجرای ژاکت فلزی یا فولادی

اجرای ژاکت فلزی می تواند به روش های متفاوتی انجام شود. اساسا مدل واحدی برای اجرای آن و ارائه ی جزئیات آن وجود ندارد و با توجه به طراحی انجام شده بر اساس نیازهای سازه اجرای آن می تواند فرق داشته باشد. با این وجود تمام این روش ها براساس محصور کردن المان میانی با کمک اجزای فلزی عمل می کنند.

این روش ها با توجه به المانی که ژاکت فلزی بر روی آن نصب می شوند نیز می تواند فرق داشته باشد. همینطور در یک المان واحد نیز با توجه به مشکل موجود، راه حل های متفاوتی می توان ارائه داد. به عنوان مثال اگر در ستون، مشکل تحمل نیروی محوری باشد، ساز و کار مورد استفاده با زمانی که مشکل نیروی خمشی است تفاوت زیادی دارد.

برای اجرای ژاکت فولادی بر روی سازه بتنی معمولا در چهار وجه المان، پلیت هایی و یا در چهارگوشه آن چهار نبشی قرار می دهند. با توجه به میزان بار، ضخامت ورق پلیت ها و یا ضخامت نبشی ها انتخاب می شود. طول پلیت ها و نبشی ها نیز بر اساس بار وارده تعیین می شود. ممکن است به صورت سرتاسری بوده و یا فواصلی در میان آن ها در نظر گرفته شود. سپس این نبش ها و یا پلیت ها با روش مناسب از جمله جوش و یا پیچ و با بهره گیری از المان واسط مناسب به هم اتصال می یابند.

در بیشتر روش های مقاوم سازی معمولا ژاکت فلزی و المان بتنی اتصالی با هم ندارند. اگرچه امکان ایجاد این اتصال به روش های مختلفی از جمله کاشت انکر وجود دارد، با این حال در روش های نوین امکان ایجاد اتصال میان ژاکت و المان بتنی با کمک رزین ایجاد شده است. البته این روش در سازه های متداول کاربرد چندانی ندارد و برای جبران عدم اتصال معمولا ژاکت با مقاومت بالاتری در نظر گرفته می شود.

  مزایا و معایب ساختمان های فولادی

مقاومت زیاد فولاد

مقاومت قطعات فلزی بسیار زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است، به این علت استفاده از متریال فولاد در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع و ساختمان هایی که بر زمین های سست قرارمی گیرند، از اهمیت فراوانی بر خوردار می باشد.

خواص یکنواخت فولاد

فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه می شود ، بنابراین از یکنواخت بودن خواص آن می توان اطمینان حاصل کرد و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تأثیر قرار نمی گیرد. اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است و باعث صرفه جویی بسیاری در مصرف مصالح می شود .

دوام فولاد

دوام فولاد بسیار عالی و بالا است، بنابراین در ساختمان های فلزی که در نگهداری آن ها دقت لازم انجام گیرد، می توان برای مدت طولانی قابل بهره برداری باشند .

خواص ارتجاعی بالا

خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریب بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد با تحمل انواع تنش ها و کرنش ها می تواند از قانون هوک به خوبی پیروی کند و در انواع سازه ها مورد استفاده قرار گیرد، برای مثال ممان اینرسی یک مقطع فولادی را می توان با اطمینان بسیار زیاد در محاسبه وارد کرد. حال این که در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان مشخص و قابل اطمینان نمی باشد.

شکل پذیری فلزات

شکل پذیری بسیار بالا، از خاصیت مثبت مصالح فلزی است که می توانند انواع تنش ها ( که در واقع علت شروع خرابی و خسارت است) و هم چنین نیروی دینامیکی و ضربه ای را به خوبی تحمل نماید، در حالی که مصالح بتنِ ترد و شکننده در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف هستند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی عضو خود، خبر داده و از خرابی ناگهانی و خطرات آن جلوگیری می کند همین مصالح فلزی هستند، این رفتار فولاد بر خلاف انواع سازه های بتنی می باشد .

 معایب ساختمان های فلزی:

ضعف در دمای زیاد

مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما ایراد پیدا می کند،  اگر دمای اسکلت فلزی از ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی گراد برسد، تعادل ساختمان به خطر می افتد به خاطر همین در برابر حریق و آتش سوزی ضعف دارند .

خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی

قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته می شود؛ چون مخارج نگهداری و محافظت از آنها زیاد است به خاطر همین باید برای استفاده و طول عمر بیشتر آن ها از ضد زنگ ها بهره برد .

تمایل قطعات فشاری به کمانش

با توجه به این که قطعات فلزی مزایای زیادی دارند و ابعاد مصرفی آن ها معمولاً کوچک است ، با این حال تمایل به کمانش در قطعات فشاری ( ستون ها ) در این قطعات، یک نقطه ضعف به حساب می آید.

کاربرد روش مقاوم سازی با ژاکت فولادی (فلزی) :

1. مقاوم سازی المان های سازه های بتنی اعم از : ستون ها , تیرها و … در مقاوم سازی با ژاکت فولادی
2. استفاده از ژاکت فولادی به عنوان یک روش کلی برای مقاوم سازی ساختمان در مقاوم سازی با ژاکت فولادی
3. افزایش مقاومت برشی المان های سازه در مقاوم سازی با ژاکت فولادی
4. محصور سازی بتن ها در مقاوم سازی با ژاکت فولادی
5. افزایش سختی جانبی سازه تا حدی در مقاوم سازی با ژاکت فولادی
6. افزایش مقاومت خمشی المان های سازه در مقاوم سازی با ژاکت فولادی

 تقویت ستون بتنی با استفاده از ژاکت فلزی

به کارگیری و استفاده از روش ژاکت فلزی به ویژه برای تقویت ستون های بتنی کاربرد فراوانی دارد . با توجه به نوع و میزان مشکل و خرابی ستون ، جزئیات مختلفی می توان ارائه داد، همان طور که قبلا هم بیان شد این جزئیات برای هر پروژه می تواند منحصر به فرد باشد و هم چنین این جزئیات به عوامل خاص و متعددی بستگی دارد .

یکی دیگر از روش های مقاوم سازی، استفاده از چهار نبشی در چهار گوشه ی ستون است. ضخامت ، طول و اندازه این نبشی ها و همچنین تعداد و فاصله آن ها در طول المان با توجه به طراحی و عوامل تأثیر گذار می تواند تغییر پیدا کند . سپس این نبشی ها با کمک المان واسط با یکدیگر اتصال یافته و المان اصلی را محصور می کنند. معمولا این اتصال با کمک تسمه و جوش به وجود می آید .

یکی دیگر از راهکارهای استفاده از روش ژاکت فلزی برای ستون های بتنی استفاده از چهار پلیت در چهار طرف ستون است.

ابعاد این پلیت ها با توجه به میزان باربری و طراحی انتخاب می شود؛ با این حال این روش معمولا برای باربری های سنگین مورد استفاده قرار می گیرد و در چنین شرایطی معمولا طول و عرض پلیت های مورد استفاده با طول و عرض ستون بتنی برابر است و یا تفاوت کمی دارد، چون این پلیت ها برای تقویت ستون مورد استفاده قرار گرفته اند بنابراین باید طول و عرض آن تقریبا برابر با ستون باشد که بتواند نقش خود را به بهترین شکل اجرا کند .

اتصال این پلیت ها می تواند با کمک المان های واسط مانند نبشی و استفاده از جوش یا پیچ (کاشت بولت) برقرار گردد. در برخی موارد امکان دارد این پلیت ها با کمک روش کاشت شیمیایی به ستون نیز متصل شوند.