طراحی FRP

طراحی FRP

طراحی FRP: مقاوم سازی سازه های موجود یا مرمت آنها به منظور تحمل بارهای مضاعف طراحی، بهبود نارسایی های ناشی از فرسایش، افزایش شکل پذیری سازه یا سایر موارد با استفاده از مصالح مناسب و شیوه های اجرایی صحیح بطور متعارف انجام می گردد. استفاده از صفحات فولادی به صورت پوشش خارجی، غلاف های بتنی یا فولادی و پس کشیدگی خارجی تعدادی از روش های متعارف موجود است. امروزه گرایش به استفاده از سیستم کامپوزیت پلیمری FRP در صنعت مقاوم سازی ساختمان رشد زیادی داشته است. در طراحی برای تقویت سازه ها و مقاوم سازی با FRP و نیز در عملیات بهسازی لرزه ای، استفاده از مصالح FRP  یکی از روش های مناسب می‌باشد که رعایت ضوابط طراحی در آنها حائز اهمیت است. شرکت مقاوم سازی رامان با سابقه طولانی در امر مقاوم سازی ساختمان ها و تقویت سازه ای صنایع مختلف، تجربه و توان علمی بالا در زمینه مشاوره و طراحی سیستم FRP در کشور ایران دارد. شرکت مقاوم سازی رامان با بررسی ضعف ها و مشکلات سازه ای موجود و نقشه های as-built (نقشه چون ساخت)، طراحی سیستم FRP به صورت بهینه انجام می شود.

FRP ها بر اساس مقاومت در برابر نیروهای کششی طراحی می شوند، این مصالح کامپوزیتی می‌بایست سازگاری کرنشی را با بتن متصل شده داشته باشند. از مقاومت فشاری مصالح مقاوم سازی FRP در محاسبات و طراحی سازه صرف نظر می‌شود.

مقاوم سازی ستون
مقاوم سازی ستون با FRP

اصول طراحی مقاوم سازی با FRP

 

اصول طراحی سیستم مقاوم سازی FRP بر اساس محاسبات و طراحی سازه های بتنی مرسوم و نیز رفتار مکانیکی مصالح FRP پایه گذاری شده است. سازه های بتن آرمه مقاوم سازی شده با FRP باید براساس ضوابط موجود برای مقاومت و قابلیت خدمت رسانی طراحی شوند. برای این منظور باید از ضرائب بار آیین نامه بتن ایران (آبا) برای مقاصد طراحی استفاده گردد. برای طراحی سیستم FRP بمنظور بهسازی لرزه ای ساختمان ها، پیشنهاد می‌گردد از اصول حاکم طراحی بر اساس ظرفیت در محاسبات تقویت با FRP استفاده گردد.

محدودیت های مقاوم سازی با FRP

 

به منظور طراحی سیستم‌ FRP نیاز است تا محدودیت هایی که در این روش مقاوم سازی وجود دارند، بررسی شود. محدودیت های اشاره شده به منظور جلوگیری از فروریزش سازه و سایر آسیب های سیستم FRP که ناشی از عواملی نظیر حریق، خرابکاری و … است، می باشد. در مجموع اعضای سازه ای تقویت نشده، بدون نصب مصالح FRP، توان تحمل کافی برای مقاومت در برابر مقدار معینی از بار را داشته باشند.

مقاومت کلی سازه تقویت شده با FRP

هدف نهایی از بکارگیری و طراحی سیستم FRP، مقاوم سازی سازه و افزایش مقاومت اعضا در خمش و برش می‌باشند که پیش تنیدگی مضاعفی را نیز ایجاد می‌کنند. در این فرایند باید مطمئن شد که دیگر حالات گسیختگی همانند برش سوراخ شدگی پانچ و ظرفیت باربری فونداسیون‌ها تحت تاثیر سیستم FRP قرار نگیرد. بنابراین نیاز است تا تمامی اعضاء سازه، قادر به تحمل بارهای افزایش یافته وارد بر اعضای مقاوم سازی باشند. در طراحی سیستم FRP ، باید تحلیل های لازم جهت بررسی و اطمینان از بالاتر بودن احتمال وقوع گسیختگی خمشی نسبت به گسیختگی برشی برای اعضای تقویت شده با FRP انجام گیرد.

ضوابط لرزه ای در طراحی سیستم FRP

 

در مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای ساختمان ها، سهم عمده تقویت‌ های سازه، مربوط به تقویت ستون ها با FRP می‌باشد. تقویت ستون ها در سیستم های FRP، توسط محصور سازی آنها صورت می‌گیرد و سبب افزایش مقاومت فشاری و برشی بتن، افزایش ظرفیت منحنی اندرکنش ستون و شکل پذیری و نیز کاهش طول وصله می‌گردد.

 

در مواردی که تیرها یا دال های ساختمانی در نواحی زلزله خیز مقاوم سازی می شوند، باید تدابیری اندیشید که تقویت سازه با FRP سبب تشکیل مفصل پلاستیک در بر ستون و اتصال صورت نگیرد. برای این منظور نیاز است تا مقاومت و سختی تیر، دال و ستون به صورت جداگانه کنترل شود.

مقاومت سازه مقاوم سازی شده با FRP در برابر آتش

 

مقادیر مقاوم سازی که توسط روش های FRP بصورت روش اجرای پوشش بیرونی یا روش EBR صورت می‌گیرد، اغلب توسط آیین نامه های حریق به مقادیر مشخصی محدود می‌شوند. رزین اپوکسی بکار رفته در در سیستم های FRP ، پس از اجرا و عمل آوری، در صورتی که تحت تاثیر آتش قرار گیرند، یکپارچگی و استحکام خود را در درجه حرارت بیشتر از دمای گذار شیشه ای (Tg) از دست خواهند داد. دمای Tg  برای رزینها و چسبهای FRP عموماً، در محدوده بین ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد متغیر است. این مقادیر به وضوح نشان می‌دهند که در اثر وقوع آتش سوزی سیستم های مقاوم سازی FRP، پایایی کافی در برابر حریق را نخواهند داشت. برای افزایش مقاومت مصالح FRP در برابر حریق، مناسبترین روش عایق بندی آنها با پوشش های ضد حریق FRP می‌باشد.

 

مصالح FRP به تنهایی پایایی زیادی در برابر حریق ندارند، اما با ترکیب مناسب سیستم‌های FRP  و سازه بتنی تقویت شده، می‌توان دوام و پایایی  بسیار بالایی در کل سازه در برابر حریق ایجاد کرد. این افزایش بدین صورت ایجاد می‌گردد که در طراحی سازه، شرایطی ایجاد کرد که وظیفه مقاومت در برابر حریق منحصراً توسط سازه بتنی موجود تامین گردد. جهت برآورد مقاومت در برابر حریق سازه های بتنی مقاوم سازی شده با FRP ، نیاز است تخمین زده شود که تحمل سازه های بتنی تا چه حدی بدلیل افت مقاومت تسلیم فولاد و مقاومت فشاری بتن ناشی از حریق، کاهش یافته و گسیخته می گردد.

 

با بررسی دقیق آئین نامه ACI 216R  برای اعضای بتنی مقاوم‌سازی شده با FRP، مشخص می‌شود که  محدودیت های موجود در طراحی های تقویت با FRP  به منظور جلوگیری از فروریزش سازه تقویت شده در اثر حریق می‌باشد. باید دقت گردد که مقاومت فولاد و بتن در اثر حریق کاهش یافته و برای محاسبه مقاومت کل عضو نیاز است از مقاومت FRP  صرفنظر کرد. جهت بررسی عدم گسیختگی سازه تقویت شده با FRP تحت بارهای بهره برداری و درجه حرارت های زیاد، می‌توان مقاومت مورد نظر را با مقاومت تخمین زده شده مقایسه کرد.

 

دوام سیستم ها و کامپوزیت FRP در برابر حریق را می‌توان با بهره گیری از رزین های خاص و پیشرفته یا محافظت آن با پوشش های مناسب افزایش داد. جهت محاسبه میزان افزایش دوام (پایایی) رزین های سیستم FRP در برابر حریق، باید زمان مقاومت سیستم FRP در برابر آتش (که زمان لازم جهت رسیدن رزینها به دمای گذار شیشه ای است) اندازه گیری شود. در آئین نامه ASTM E119 شرایط و راهنمایی مورد نیاز جهت ایجاد شرایط آزمایشگاهی انواع آتش سوزی ها (شامل درجه حرارت و زمان آنها)، آورده شده است.

ملاحظات محیطی در انتخاب سیستم FRP جهت طراحی سازه

 

مشخصات مکانیکی رزین ها و الیاف موجود در سیستم های تقویتی FRP ، مشابه سایر سازه ها تحت تاثیر شرایط محیطی قرار می‌گیرند و در اثر قرارگیری در معرض محیط های اسیدی قلیایی، آب نمک، مواد شیمیایی، اشعه فرا بنفش UV، درجه حرارت های بالا و رطوبت بالا کاهش مقاومت می‌دهند. این کاهش مقاومت مصالح FRP باید در طراحی توسط مهندسان مشاور و محاسب FRP در نظر گرفته شوند. حال به بررسی تاثیر هر کدام از مووارد فوق در مقاومت FRP می پردازیم:

 

الف) مقاومت FRP در محیط قلیایی یا اسیدی: مقاومت و رفتار سیستم FRP درمحیط‌ های اسیدی و قلیایی در بیشتر مواقع به رزین و الیاف موجود بستگی دارد. الیاف کربن به تنهایی، در برابر اسید و محیط قلیایی مقاوم هستند. الیاف شیشه نسبت به این عوامل نسبتا حساس تر می‌باشد. با این حال انتخاب یک رزین مناسب می‌تواند از تاثیر این عوامل روی الیاف، محافظت کند. کامپوزیت های FRP استفاده شده در این حالت باید از رزین مقاوم به اسید و محیط قلیایی، ساخته شده باشد. در مجموع بهتر است از الیاف کربن در مناطق محیطی سخت و درصد رطوبت زیاد استفاده شود.

 

ب) انبساط حرارتی: خصوصیات انبساط حرارتی الیاف و رزین کامپوزیت FRP متفاوت بوده و در درجه حرارت های مختلف می تواند تغییر کند. الیاف شیشه ضریب انبساط حرارتی نزدیک با بتن دارد. ولی رزین های استفاده شده در سیستم های مقاوم سازی با FRP، معمولاً ضریب انبساط حرارتی حدود پنج برابر ضریب انبساط بتن دارند. این تغییرات و اختلاف موجود نقص زیاد جدی در مقابل توانایی‌های عمده اف ار پی ها نمی‌باشد و مسئله زیاد مهمی نیست. طبق راهنمایی‌های صورت گرفته در نشریه ۳۴۵ (راهنمای طراحی و ضوابط اجرایی بهسازی ساختمان های بتنی موجود با استفاده از مصالح تقویتی FRP)، تفاوت انبساط حرارتی در مصالح FRP و بتن، تاثیری در چسبندگی آنها در درجه حرارت از ۲۸- تا ۲۸+ درجه سلسیوس نمی‌گذارد.

 

ج) رسانایی الکتریکی مصالح FRP: الیاف شیشه و کولار – آرامید عایق الکتریکی می‌باشند ولی الیاف کربن رسانای الکتریکی می‌باشد.

 

د) مصالح FRP ساخته شده با الیاف کربن: در کارهای مقاوم سازی، نباید با فولاد تماس مستقیم داشته باشند، تا از خوردگی الکترو شیمیایی فولاد جلوگیری به عمل آید.

بارگذاری FRP

رفتار سیستم های FRP تحت شرایط بارگذاری های مختلف و الیاف بکار رفته در آن مختلف متفاوت است. بنابراین نیاز است تا سیستم FRP بر پایه اطلاعات مربوط به رفتار سیستم تحت شرایط مورد نظر انتخاب شود. در زیر به برخی از ملاحظات مربوط به بارگذاری های مهم اشاره شده است. سایر اطلاعات و مشخصات فنی مربوط به مصالح FRP را می‌توان از بخش محصولات شرکت مقاوم سازی رامان ملاحظه کرد.

مقاومت در برابر ضربه FRP

کامپوزیت های ساخته شده با الیاف آرامید و شیشه مقاومت خوبی در مقابل ضربه نسبت به سیستم های مقاوم سازی شده FRP با الیاف کربن دارند.

گسیختگی در اثر خزش و خستگی FRP

تحت اثر بارهای مداوم و پیوسته سیستم های FRP با الیاف کربن، مقاومت خوبی در مقابل گسیختگی خزشی و گسیختگی خستگی، تحت بارهای رفت و برگشتی و نوسانی دارند. سیستم های FRP با الیاف شیشه نسبت به هر دو شرایط بارگذاری، حساستر می‌باشند.

دوام FRP

سیستم تقویتی FRP باید قادر به تحمل دوره های گرم و سرد شدگی هوا، غوطه وری در محیط های قلیایی، دوره های یخ زدن و آب شدن و قرارگیری در معرض اشعه فرابنفش باشد.

سیستم هایی از FRP نیز که به صورت کامل با پوشش‌های محافظتی پوشش بتنی ، پوشیده شده باشد، باید از نظر تاثیرات  یخ زدگی و  آب شدن، خوردگی فولاد، واکنشهای قلیایی و سیلیکاتی سنگدانه ها، محبوس شدگی در آب، فشار ناشی از بخار و سرایت بخار مرطوب، مورد بررسی و مقاومت آنها اثبات گردند. البته قابل ذکر است که اکثر سیستم های FRP، یک لایه نفوذ ناپذیر در مقابل رطوبت و سایر شرایط محیطی بر روی سطح بتن و سایر سطوح ایجاد می‌کنند.

انتخاب پوشش محافظ FRP

بمنظور محافظت و جلوگیری از کاهش مشخصات مکانیکی FRP ، می‌توان از پوشش های حفاظتی استفاده کرد. ضخامت و نوع پوشش FRP، می‌باید بر اساس مقاومت در برابر عوامل محیطی (مانند رطوبت، شرایط خورندگی، آب شور، درجه حرارتهای بالا، حریق، ضربه و اشعه ماورای بنفش) انتخاب شود.

پوشش های های با ضخامت بالای رزین بر روی الیاف در سیستم های FRP، سبب محافظت آنها از صدمات ناشی از ضربه یا ساییدگی و خراش می‌گردند. در مناطقی که احتمال برخورد ضربه شدید وجود دارد و یا در معرض تردد ناشی از رفت و آمد زیاد هستند، استفاده از یک لایه محافظ دیگر ضروری است. پوشش های بر پایه سیمان و یا پلیمری شرکت مقاوم سازی رامان را می‌توان برای این منظور مورد استفاده قرار داد.

خصوصیات مصالح در طراحی FRP

مشخصات مورد نیاز طراحی سیستم FRP و محاسبات سازه ای برای الیاف و رزین مصالح FRP مانند مقاومت کششی، مدول الاستیسیته، کرنش نهایی گسیختگی و … در بخش محصولات شرکت مقاوم سازی رامان در دسترس است.

تقویت خمشی با FRP

نصب مصالح FRP  در ناحیه کششی بتن بطوریکه راستای الیاف آن در جهت طولی یک عضو خمشی باشد، سبب افزایش مقاومت خمشی آن عضو می‌گردد. در مجموع فرضیات زیر در طراحی و محاسبات تقویت خمشی مقاطع بتن آرمه با مصالح FRP به کار می‌روند. فرضیات طراحی سیستم FRP از آئین نامه ACI 4402R-2008 و نشریه ۳۴۵ اقتباس شده‌اند.

تقویت تیر
تیر بتنی مقاوم سازی شده با استفاده از الیاف FRP

 فرضیات طراحی سیستم FRP در خمش

محاسبات طراحی سیستم FRP براساس ابعاد واقعی اعضاء، نحوه قرارگیری میل‌گردها و مشخصات مصالح اعضاء تقویت شده می‌باشد.

در محاسبات طراحی سیستم FRP فرض می‌شود که شکل مقطع قبل و بعد از بارگذاری ثابت می‌ماند. به عبارت دیگر، کرنش در بتن و مصالح FRP متناسب با فاصله آنها از محور خنثی است و در موقع بارگذاری هیچ گونه لغزش نسبی بین FRP و بتن رخ نمی‌دهد.

از دیگر فرضیات طراحی سیستم FRP  می توان به موارد زیر اشاره کرد:

از تغییر شکل برشی در لایه چسب، با توجه به ضخامت خیلی کم آن، صرفنظر و صفر در نظر گرفته می‌شود.

کرنش فشاری حداکثر بتن ۰/۰۰۳ فرض می‌شود.

مقاومت کششی بتن صفر فرض می‌شود.

منحنی تنش – کرنش FRP تا قبل از نقطه شکست آن به صورت الاستیک خطی می‌باشد.

مقاومت برشی مقطع تقویت شده با FRP

در مواردی که از سیستم‌های FRP برای تقویت خمشی عضوی استفاده می‌شود، عضو مورد نظر باید توانایی نیروی برشی مربوط به افزایش ظرفیت خمشی مقطع را داشته باشد. هرگاه پس از بررسی ظرفیت برشی مقطع، به مقاومت اضافی نیاز باشد، مصالح FRP باید بصورت عرضی بر روی سطح مقطع مورد نظر نصب و اجرا گردند.

کرنش لایه زیرین بتن FRP

در مواردی که قبل از نصب و اجرای FRP ، بارها و وزن موجود روی تیرها و کف ها و هر نیروی پیش تنیدگی، از روی عضو حذف نشوند، کرنش اولیه در سطح کششی بتن باید محاسبات خمشی در طراحی سیستم FRP در نظر گرفته شود. کرنش اولیه از کرنش موجود در FRP  مجزا می‌باشد و با استفاده از تحلیلهای الاستیک و با در نظر گرفتن تمامی بارهای وارده در حین نصب FRP تعیین می‌گردد. طبق توصیه آئین نامه ها پیشنهاد می‌گردد که تحلیل مورد نظر بر اساس مشخصات مقطع ترک خورده صورت گیرد.

کرنش در مصالح FRP

مصالح FRP  قبل از نقطه گسیختگی رفتار الاستیک خطی دارند، پس کرنش FRP  ، معرف تنش ایجاد شده در FRP نیز می‌باشد. بنابراین تعیین میزان کرنش FRP  در حالت حدی نهایی اهمیت زیادی دارد. ماکزیمم کرنشی که در مصالح FRP  ایجاد می‌گردد، از مقدار کرنش FRP  در نقطه ای که بتن فشاری گسیخته می‌گردد یا نقطه ای که FRP  گسیخته می‌شود، بدست می‌آید.

ضرایب ایمنی در طراحی FRP

در مراحل طراحی سیستم FRP، ضرایب کاهش محیطی و ضریب جزیی ایمنی مصالح بر اساس نشریه ۳۴۵ و یا آئین نامه ACI 4402R-2008 قابل استخراج است. ضرایب جزیی ایمنی مصالح فولاد و بتن نیز بر اساس ضوابط مندرج در آیین نامه بتن ایران آبا بدست می‌آید.

تنش موثر مصالح FRP

تنش موثر در سیستم‌های FRP ، ماکزیمم تنشی است که قبل از شکست خمشی مقطع در FRP می‌تواند ایجاد شود. تنش موثر مصالح FRP را می‌توان از سطح کرنش FRP با فرض رفتار الاستیک کامل محاسبه کرد.

حالات گسیختگی خمشی FRP

مقاومت خمشی یک مقطع تقویت شده با FRP به حالات شکست آن بستگی دارد. برای این منظور نیاز است حالات گسیختگی خمشی زیر برای یک مقطع بررسی شود.

تخریب بتن فشاری قبل از جاری شدن فولاد

گسیختگی لایه های FRP پس از جاری شدن فولاد کششی

تخریب بتن فشاری پس از جاری شدن فولاد کششی

جدا شدگی FRP از سطح بتن در کشش

جدا شدگی کاور بتن در سطوح کششی یا برشی

تقویت برشی با FRP

در روش تقویت برشی و تقویت پیچشی با FRP، ورقه‌های FRP به وجوه جانبی تیر نصب می‌گردند که در آن راستای الیاف عمود بر محور طولی تیر یا مورب باشد. برای داشتن رکابی خارجی U شکل، الیاف FRP به صورت پیوسته بر روی دو وجه جانبی و زیر تیر چسبانده می‌شود که این امر سبب بهبود مهاری تقویت خمشی FRP  نیز می‌شود. به منظور تامین مهار انتهایی رکابی های  U شکل می‌توان از مهاربندی مکانیکی نیز استفاده کرد.

تقویت برشی تیر با FRP

 

با توجه به اینکه که طول موجود برای اتصال رکابی های FRP  به ارتفاع تیر محدود می‌شود، بنابراین مقاومت بتن موجود مهم بوده و نیاز است تا از کیفیت مناسبی برخوردار باشد. سطح بتن باید متناسب با نیازمندی های سیستم FRP  آماده شده و در صورت نیاز ترمیم شود. بمنظور جلوگیری از گسیختگی رکابی های FRP  در اثر تمرکز تنش در لبه های تیر، این لبه ها و گوشه ها باید حداقل به شعاع ۳٫۵ سانتی‌متر گرد شوند.

 

تقویت پیچشی با FRP

 

تقویت ظرفیت پیچشی مقاطع مختلف با FRP را می‌توان توسط دورپیچ انجام داد و محاسبات آن اختلاف جزئی با تقویت برشی با FRP ها دارد. ایجاد ترکهای پیچشی در مقاطع مستطیلی، شبیه ترکهای برشی میباشد. تفاوت اصلی ترکهای برشی و پیچشی در الگوی ترک می‌باشد. ترک های پیچشی نیز شبیه ترک های برشی اریب و مورب هستند، با این تقاوت که راستای آنها در وجوه مقابل عضو فرق کرده و از یک الگوی مارپیچی تبعیت می‌کنند.

 

در فرآیند تقویت پیچشی اعضاء با الیاف مواقعی که راستای الیاف FRP با محور عضو زاویه a را بسازد، مانع ایجاد ترکهای قطری در یک وجه عضو می‌گردد اما در وجه دیگر کاملاً بی اثر می‌باشد. پس نیاز است تا این مورد به دقت مورد بررسی قرار گیرد. الیاف FRP تنها در صورتی باعث افزایش ظرفیت پیچشی عضو می‌شود که بطور کامل به دور مقطع دورپیچ شده باشد.

 

محصور سازی و دورپیچ کردن اعضای فشاری توسط مصالح FRP، سبب افزایش ظرفیت فشاری مقطع می‌گردد. عمل محصورشدگی با FRP همچنین سبب افزایش شکل پذیری عضو، تحت ترکیب نیروهای محوری و خمشی هم می‌شود. جهت مقاوم سازی اعضای فشاری با ورقه های FRP، نیاز است تا الیاف در راستای عمود بر محور طولی عضو دورپیچ گردد. الیاف محصور کننده FRP، مشابه خاموت های بسته یا مارپیچی عمل می‌کند و سبب محدود کردن کرنش های محیطی ستون می‌گردد.

 

در مسئله مقاوم سازی یا بهسازی لرزه ای ستون با FRP، ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری تحت اثر بارهای ارتعاشی زلزله اهمیت زیادی دارد. با تعبیه ورقهای FRP به صورت طولی در امتداد ستون می‌توان مقاومت خمشی آن را نیز افزایش داد، ولی این موضوع سبب افزایش شکل پذیری ستون ها نشده و تنها با اجرای الیاف FRP به صورت افقی دورپیچ، شکل‌پذیری افزایش می‌یابد.

 

افزایش ظرفیت ستون های تقویت شده با FRP در ستون مستطیلی نسبت به ستون گرد پایین می‌باشد، زیرا فشار محصورشدگی ناشی از دورپیچی مصالح FRP ، در ستون های مستطیلی محدودتر می باشد. باید دقت شود که کرنش محوری نهایی در ستون های محصورشده با FRP نسبت به ستون های محصور نشده، بزرگتر می‎‌باشد. پس کرنش در میلگردهای طولی، امکان دارد از کرنش تسلیم آنها بیشتر شود. همچنین در فرآیند تقویت ستون با کامپوزیت FRP، ستونی که ابتدا به عنوان ستون کوتاه تعریف شده ممکن است بعلت افزایش ظرفیت باربری، ستون لاغر محسوب شود.

مقاوم سازی ستون با FRP
مقاوم سازی ستون با FRP
install frp

اجرای الیاف FRP روی ستون بتنی

در فیلم کوتاه زیر نحوه نصب الیاف FRP را خواهید دید:

cfrp_strengthening
پخش ویدیو

اجرای الیاف FRP و مقاوم سازی ستون بتنی با FRP

به منظور تقویت و افزایش مقاومت ستون بتنی در برابر زلزله، سایش، خوردگی، حرارت، آتش سوزی و یا باز گرداندن ستون به عملکرد دلخواه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در ساختمان ها اغلب زنگ زدگی، خوردگی، افزایش بار زنده یا مرده و خطاهای ساخت، منجر به ضعیف شدن ستون ها می شود که نیاز به مقاوم سازی ساختمان دارند. استفاده از مصالح FRP  یک روش سریع و مقرون به صرفه برای مقاوم سازی ستون های بتنی می‌باشد.

امروزه قیمت مقاوم سازی ستون بتنی با FRP در مقایسه با روش های سنتی کم بوده و نحوه اجرای آن آسان و ارزان می‌باشد.

اجرای الیاف frp از مهمترین تخصص های تیم رامان می باشد.

مزایای مقاوم سازی ستون و سازه‌های بتنی با استفاده از الیاف FRP

  • سرعت بالای مقاوم‌سازی
  • ضخامت پایین
  • هزینه نسبتاً کم
  • کمترین محدودیت‌های اجرایی
  • وزن پایین و کمترین افزایش در ابعاد پایه
ژاکت فلزی

انیمیشن زیبای اجرای ژاکت فولادی

درانیمه زیبای زیر نحوه اجرای ژاکت فولادی را خواهید دید:

ژاکت فلزی
پخش ویدیو

اجرای ژاکت فولادی

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 اجرای 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.

 اجرای ژاکت فولادی
اجرای ژاکت فولادی
ترمیم ترک توسط تزریق اپوکسی

ترمیم ترک های پل توسط تزریق اپوکسی

در انیمه زیبای زیر نحوه ترمیم ترک یک پل را خواهید دید:

ترمیم ترک توسط تزریق اپوکسی
پخش ویدیو

روش ترمیم ترک و تعمیر پل های بتنی

بتن با وجود مزایای منحصر به فرد که باعث استفاده روز افزون از آن در عرصه ساخت و ساز و صنعت گردیده است ، دارای خصوصیاتی است که در صورت عدم به کارگیری تمهیدات لازم می تواند منجر به تخریب زود رس و کاهش عمر و دوام سازه ها گردد.

از جمله این موارد می توان به خوردگی کلریدی یا کربناتی میلگردها ، سولفاته شدن ، خوردگی اسیدی ، فعالیت باکتریایی ، سایش ، مشکلات طراحی ، ذوب و یخ ، تبلور نمک ، حریق و .. اشاره کرد. برای حفظ دوام بتن در برابر موارد فوق ،باید با شناخت مکانیزم تخریب ، راهکارهای مقابله به کار گرفته شود.

روش تعمیر و تقویت پل های بتنی:

امروزه روشهای مختلفی جهت تعمیر و نگهداری سازه های بتنی وجود دارد که هر یک بسته به شرایط اجرایی ، بهره برداری و محیطی می توانند کارامد و موثر باشند. از جمله عوامل موثر در انتخاب مصالح و روش تعمیر می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

  • شرایط بهره برداری
  • شرایط دمایی
  • محدودیت های زمانی اجرا
  • شرایط دمایی زمان اجرا
  • محدودیت های اقتصادی
  • محدودیت های دسترسی
  • دوام مورد نیاز
  • ابعاد آسیب
  • علت بروز آسیب
  • امکان و نیروهای موجود و قابل دسترسی

در هر عملیات ترمیم سازه یک یا چند آیتم می توانند پررنگ تر و تعیین کننده تر در روش انتخابی باشد. از جمله انواع روشهای ترمیم استاندارد و رایج می توان به عوامل زیر اشاره کرد :

  • اجرای شاتکریت بتن
  • بتن پیش اکنده
  • روش دستی
  • قالب بندی و بتن ریزی
  • تزریق رزین اپوکسی
  • تزریق رزین پلی یورتان
  • استفاده از ملاتهای اماده
  • استفاده از بتن و چسب لاتکس
  • استفاده از بتن و چسب اپوکسی
  • استفاده از بتن پلیمری
  • استفاده از انواع پوشش های پلیمری
  • استفاده از الیاف پلیمری ( FRP )

از این رو  شناخت عوامل موثر در تخریب ، تشخیص علل آسیب های وارده بتن ، آشنایی با روشهای مختلف تعمیر و پتانسیل های آن و نیز عوامل موثر در انتخاب روش تاثیر زیادی در موفقیت فرآیند تعمیر و دوام آن داشته باشد.

تیر بتنی لمینیت شده

مقایسه تحمل نیروی تیر بتنی تقویت شده با FRP

در فیلم زیر مقایسه تحمل نیروی تیر بتنی تقویت شده با FRP را خواهید دید:

تقویت برشی تیر با FRP
پخش ویدیو

تقویت خمشی و برشی تیرها

در سازه های با قاب خمشی ، تیر ها علاوه بر تحمل بار های ثقلی باید بار های جانبی ناشی از زلزله را تحمل نمایند. در زلزله های شدید ستون ها نباید آسیبی ببینند و مفصل های خمیری خمشی و برشی باید به تیر ها و یا بادبند ها منتقل شوندبدین منظور به هنگام مقاوم سازی ، همواره تیر مقاوم سازی شده نباید قوی تر از ستون متصل به آن باشد.

عوامل موثر در انتخاب طرح مقاوم سازی تیر عبارتند از :

  • میزان دسترسی به تیر در محل (دسترسی به کل محیط تیر)
  • وضعیت بار های وارده (بارهای یکنواخت بار های متناوب و رفت و برگشتی)
  • میزان افزایش مقاومت برشی و خمشی مورد نیاز
  • دسترسی به انواع مصالح برای مقاوم سازی
  • ملاحظات اقتصادی

شکست های برشی و خمشی دو حالت عمده شکست در تیر های بتن مسلح می باشند. شکست خمشی عموما نسبت به شکست برشی ارجح است زیرا رفتار شکل پذیر تری از خود نشان می دهد.شکت نرم امکان پخش مجدد تنش را فراهم می آورد و به کاربران و حاضران در محل نیز فرصت بیشتری برای پی بردن به وضعیت بحرانی تیر می دهد.

مقاوم سازی و تقویت تیر بتنی با FRP روش نسبتاً جدیدی به شمار میرود که در پروژه های بهسازی لرزه ای مورد استفاده قرار میگیرد.

مصالح FRP خواص فیزیکی بسیار مناسبی دارند که میتوان به مقاومت کششی بالا و ضخامت و وزن کم اشاره آن نمود. در مجموع مقاوم سازی و تقویت تیر بتنی با FRP جهت افزایش عملکرد لرزه ای آن از طریق افزایش ظرفیت باربری خمشی، برشی، افزایش مقاومت در برابر سایش، افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حتی حرارت می باشد.

انواع تیرهای بتنی که میتوان با FRP مقاوم سازی کرد عبارتند از:

  1. تیر بتنی مسلح
  2. تیر بتنی پیش تنیده
  3. تیرهای بتنی پیش ساخته

مزایای روش مقاوم سازی تیر بتنی توسط FRP

  1. افزایش مقاومت خمشی تیر
  2. افزایش مقاومت برشی تیر
  3. افزایش شکل پذیری تیر
  4. فزایش مقاومت در برابر خوردگی
  5. کنترل عرض ترک
  6. ضخامت کم ورقه های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
  7. سهولت در اجرا
  8. هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر
  9. ترمیم ناشی از خوردگی
تقویت تیر

فیلم مقاوم سازی تیر بتنی توسط FRP

در فیلم زیر تقویت خمشی تیر بتنی با FRP را خواهید دید:

پروژه الهیه
پخش ویدیو

مقاوم سازی تیر بتنی توسط FRP

امروزه مقاوم سازی و بهسازی سازه های موجود بخش اعظم فعالیت های ساختمانی را به ویژه در کشور های پیشرفته تشکیل می­دهد.وجود ضعف اولیه در طراحی و اجرا ، تغییر کاربری برخی سازه ها و افزایش بار های وارده و همچنین کاهش سطح عملکرد سازه های بتن مسلح به علت گذشت زمان و زوال بتن از دلایل نیاز به بهسازی و مقاوم سازی سازه های بتن مسلح است.

بطور کلی مقاوم سازی سازه های بتنی و به طور کل مقاوم سازی ساختمان ها به منظور تقویت آنها برای 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 می گردد.

استفاده از مواد کامپوزیت به شکل پلیمرهای مسلح شده با الیاف (Fiber Reinforced Polymers) که به اختصار FRP نامیده می شوند به عنوان یک روش مدرن مقاوم سازی و جایگزین مصالح سنتی و شیوه های موجود شناخته می شود.

مصالح FRP از ترکیب الیاف و رزین ساخته می شوند ، در فرایند مقاوم سازی از رزین (رزین اپوکسی) برای ایجاد لایه یکپارچه ، همچنین چسبیدن سیستم FRP به سطح بتن زیرین و ایجاد پوشش به منظور محافظت مصالح استفاده می شود.

استفاده از FRP به دلیل وزن کم، سرعت اجرای بالا، مقاومت بالا و عدم ایجاد محدودیت معماری به خصوص در ساختمان های بتنی سادگی اجرای FRP ها در عین سرعت عمل بالا ، وزن کم ، مقاومت کششی بالای ورق ها ، مقاومت در برابر خوردگی و پوسیدگی و زنگ زدگی ، جذب ارتعاشات ، افزایش مقاومت و استحکام سازه مخصوصا در مقابل بارهای دینامیکی از جمله مزیت های این مواد است که بسیار مورد توجه می باشد.

امروزه استفاده از سازه های بتنی رو به افزایش است.یک عضو مهم که در شکل گیری سازه های بتنی نقش بسزایی دارد تیرها هستند.تیرهای بتن مسلح ، ممکن است به دلایل مختلف از جمله خطاهای طراحی ، آسیب دیدگی ناشی از بلایای طبیعی ، خطاهای اجرایی ، تغییر در کاربری سازه، اعمال بارهایی بیش از بارهای پیش بینی شده در هنگام طراحی و… نیاز به ترمیم و مقاوم سازی داشته باشند.

به همین دلیل و به علت نیاز روز افزون مهندسین و متخصصین صنعت ساختمان به بهسازی و مقاوم سازی سازه های بتنی روش های مختلف و متعددی برای این موضوع مطرح گشته است.

تقویت خمشی و برشی تیرها

در سازه های با قاب خمشی ، تیر ها علاوه بر تحمل بار های ثقلی باید بار های جانبی ناشی از زلزله را تحمل نمایند. در زلزله های شدید ستون ها نباید آسیبی ببینند و مفصل های خمیری خمشی و برشی باید به تیر ها و یا بادبند ها منتقل شوندبدین منظور به هنگام مقاوم سازی ، همواره تیر مقاوم سازی شده نباید قوی تر از ستون متصل به آن باشد.

عوامل موثر در انتخاب طرح مقاوم سازی تیر عبارتند از :

میزان دسترسی به تیر در محل (دسترسی به کل محیط تیر)

وضعیت بار های وارده (بارهای یکنواخت بار های متناوب و رفت و برگشتی)

میزان افزایش مقاومت برشی و خمشی مورد نیاز

دسترسی به انواع مصالح برای مقاوم سازی

ملاحظات اقتصادی

شکست های برشی و خمشی دو حالت عمده شکست در تیر های بتن مسلح می باشند. شکست خمشی عموما نسبت به شکست برشی ارجح است زیرا رفتار شکل پذیر تری از خود نشان می دهد.شکت نرم امکان پخش مجدد تنش را فراهم می آورد و به کاربران و حاضران در محل نیز فرصت بیشتری برای پی بردن به وضعیت بحرانی تیر می دهد.

مقاوم سازی و تقویت تیر بتنی با FRP روش نسبتاً جدیدی به شمار میرود که در پروژه های بهسازی لرزه ای مورد استفاده قرار میگیرد. مصالح FRP خواص فیزیکی بسیار مناسبی دارند که میتوان به مقاومت کششی بالا و ضخامت و وزن کم اشاره آن نمود.

در مجموع مقاوم سازی و تقویت تیر بتنی با FRP جهت افزایش عملکرد لرزه ای آن از طریق افزایش ظرفیت باربری خمشی، برشی، افزایش مقاومت در برابر سایش، افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حتی حرارت می باشد.

انواع تیرهای بتنی که میتوان با FRP مقاوم سازی کرد عبارتند از:

تیر بتنی مسلح

تیر بتنی پیش تنیده

تیرهای بتنی پیش ساخته

مزایای روش مقاوم سازی تیر بتنی توسط FRP

افزایش مقاومت خمشی تیر

افزایش مقاومت برشی تیر

افزایش شکل پذیری تیر

فزایش مقاومت در برابر خوردگی

کنترل عرض ترک

ضخامت کم ورقه های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر

سهولت در اجرا

هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر

ترمیم ناشی از خوردگی

 مقاوم سازی تیر بتنی توسط FRP
تیر بتنی مقاوم سازی شده با استفاده از الیاف FRP
تقویت دال بتنی با FRP

مقاوم سازی دال بتنی با FRP

مقاوم سازی دال بتنی با FRP
مقاوم سازی دال بتنی با FRP

مقاوم سازی دال بتنی با FRP

در مواردی مانند افزایش بار وارده بر دال بتنی، ضعف در طراحی دال، خوردگی آرماتورهای فولادی و یا وجود ترک در دال بتنی موجب میشود دال بتنی نیاز به مقاوم سازی داشته باشد.

برای مقاوم سازی دال بتنی با  FRP ، مصالح مرکب FRP را می‌توان بصورت نوارها و یا صفحاتی بر روی سطوح تحت کشش برای افزایش مقاومت خمشی اجرا نمود. دال یک طرفه با تکیه گاه ساده را می توان با چسباندن نوارها یا صفحات FRP در سطوح تحتانی آنها و در راستای طولی، مقاوم سازی نمود.

در دال دو طرفه مقاوم سازی با نوارهای FRP  در هر دو جهت صورت گیرد. البته اگر دال دارای تکیه گاه گیردار باشد، نوارهای FRP را باید در قسمت فوقانی دال نیز اجرا نمود. همچنین تقویت و بهسازی دال بتنی با FRP به منظور افزایش ظرفیت برشی پانچ دال بتنی در اطراف ستون ها، و تقویت مناطق اطراف بازشو ها انجام می شود.

استفاده از ورق های CFRP در ناحیه کششی اتصال دال می‌تواند تشکیل و گسیختگی ترک های برشی را بوسیله افزایش مقاومت خمشی دال در مجاورت ستون به تعویق اندازد و در نتیجه باعث بهبود مقاومت برشی دو طرفه اتصال گردد.

در مقاوم سازی دال با FRP به دلیل ضخامت کم ورقه های FRP (حدود ۰۵/۰ اینچ یا ۳/۱ میلی متر)، ورقه ها براحتی می توانند تحت پوشش کف پنهان شوند و همچنین کاهش هزینه ها و اقتصادی بودن این روش باعث برتری آن نسبت به روش های معمول دیگر می باشد.

مقاوم سازی دال بتنی با کامپوزیت های FRP

مقاوم سازی دال بتنی با کامپوزیت های FRP با هدف افزایش ظرفیت باربری دال، افزایش مقاومت دال در برابر خوردگی، کمبود مقاومت فشاری بتن، افزایش مقاومت خمشی، برشی و… به طور موضعی در سازه انجام میگیرد.

دال ها به طور عمده در یک سازه وظیفه تحمل بار های قائم را برعهده دارند اما بدلیل اینکه از عملکرد دیافراگم افقی نیز برخوردارند، باید با اعضای مقاوم جانبی آن سازه اتصال داشته و از مقاومت و سختی کافی بهره مند باشند.

تقویت دال بتنی با FRPتقویت دال با لمینت FRP

مزیت های مقاوم سازی دال بتنی با FRP

– افزایش مقاومت خمشی دال های یک طرفه

– افزایش مقاومت خمشی دال های دو طرفه

– تقویت و افزایش مقاومت برشی

– افزایش سختی و کاهش خیز در بارهای سرویس

– افزایش شکل پذیری

– ترمیم و تقویت ناشی از خوردگی

– افزایش مقاومت در برابر خوردگی

– صرفه اقتصادی نسبت به روش های معمول

– سهولت در اجرا

کاربرد FRP در دال بتنی

انوع سقف‌ ها و کف های سازه ای که می‌توان با مصالح FRP مقاوم سازی کرد عبارتند از:

  • سقف های کامپوزیت
  • دال یک طرفه بتنی
  • دال دو طرفه بتنی
  • سقف های طاق ضربی
  • سقف های تیرچه بلوک
  • سقف های تیرچه کرومیت

تقویت دال بتنی با FRP

تقویت تیر

مقاوم سازی تیر بتنی با FRP

مقاوم سازی تیر بتنی با FRP
مقاوم سازی تیر بتنی با FRP

مقاوم سازی تیر بتنی با FRP جهت رسیدن به عملکرد دلخواه از طریق افزایش ظرفیت باربری خمشی و برشی، افزایش مقاومت در برابر سایش، افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حتی حرارت می باشد.

برای مقاوم‌ سازی تیر بتنی نیز می­توان از مصالح FRP استفاده کرد. بدین ترتیب تیر بتنی ضمن افزایش مقاومت خمشی و برشی، در مقابل شرایط محیطی خورنده نیز با استفاده از FRP محافظت می شوند.

با توجه به اینکه الیاف FRP مقاومت کششی بسیار بالایی نسبت به ورقهای فولادی ( حدود ده برابر) دارد، استفاده از این الیاف برای تقویت خمشی و مقاوم سازی تیرهای بتنی گزینه بسیار مناسبی است.

شرکت رامان متخصص اجرای این سیستم در تیرهای بتنی می باشد.

نتایج آزمایش های مختلف نشان می دهد که سختی تیرهای بتنی تقویت شده با FRP ، بعد از ترک خوردگی بسیار بیشتر از سختی تیرهای تقویت نشده بعد از ترک خوردگی است که این مسله در زلزله بسیار کارآمد و مفید می باشد.

اگر یک تیر بتنی در تحمل برش ضعیف باشد یا پس از مقاوم سازی خمشی، ظرفیت برشی آن در تحمل نیروهای برشی نسبت به ظرفیت خمشی ، ضعیف تر باشد باید مقاوم سازی برشی آن هم مد نظر قرار گیرد. مقاوم سازی برشی در بیشتر موارد ، یک مرحله کلیدی و اساسی در مقاوم سازی موثر تیرهای بتنی است.

مزایای روش مقاوم سازی تیر بتنی با FRP

مقاوم سازی تیر بتنی با FRP مزایایی به شرح زیر دارد:

  1. افزایش مقاومت خمشی تیر
  2. افزایش مقاومت برشی تیر
  3. افزایش شکل پذیری تیر
  4. افزایش مقاومت در برابر خوردگی
  5. افزایش دوام و عمر
  6. کنترل عرض ترک
  7. ضخامت کم ورقه های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
  8. سهولت در اجرا
  9. هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر
تقویت تیر
تقویت تیر

تقویت برشی تیر بتنی با FRP

استفاده از الیاف FRP به صورت رکابیهای خارجی، سبب افزایش مقاومت و تقویت تیرهای بتنی با در سازه های بتن آرمه می گردد. در این روش صفحات FRP به وجوه جانبی تیر چسبانده می شود بطوری که راستای الیاف عمود بر محور طولی تیر یا مایل باشد.

برای داشتن رکابی خارجیU شکل، مصالح FRP بصورت ممتد روی دو وجه جانبی و زیر تیر نصب می شود که این امر سبب بهبود مهاری تقویت خمشی FRP نیز می گردد. برای افزایش کارآیی تقویتهای برشی، تامین مهار انتهایی لازم است.

با توجه به اینکه طول موجود برای نصب رکابیهای FRP به ارتفاع تیر محدود می شود، بتن موجود باید از کیفیت مناسبی برخوردار باشد.

سطح بتن باید متناسب با نیازمندیهای مصالح FRP مورد استفاده و در صورت لزوم ترمیم شود. به منظور پرهیز از گسیختگی رکابی های FRP در اثر تمرکز تنش در گوشه های مقطع تیر، این گوشه*ها باید به شعاع حداقل ۳۰ میلی متر گرد شوند.

تقویت برشی تیر با FRP
تقویت برشی تیر با FRP

تقویت خمشی تیر بتنی با FRP

اگر طراحی تیرها دارای مشکل باشد و یا مقاومت بتن کمتر از حد مجاز باشد می توان به کمک FRP  مقاومت خمشی آنها را افزایش داد و تیرهای بتنی را تقویت کرد، همچنین بیشترین نیروی خمشی در وسط تیر دهانه اتفاق می افتد که گاهی باعث ایجاد خیز بیش از حد می گردد که میتوان با سیستم FRP تقویت کرد.
علت بوجود آمدن ترک های قائم در زیر تیرو دال های بتنی ، عدم وجود آرماتور خمشی به مقدار مورد نیاز در آنها می باشد ، یعنی هنگامی که تعداد آرماتورها از مقدار استاندارد آنها کمتر باشد ترک ها عمود بر آرماتور های طولی شکل میگیرند و در این ناحیه به بیشترین مقدار خود می رسند.

در کلیه تیرها شامل پل های بتنی، عرشه ها و ساختمانها ، می توان با استفاده از FRP ظرفیت خمشی تیر را بالا برذ.

در این حالت المان FRP به زیر تیر الصاق داده می شود.

پروژه الهیه
تقویت خمشی تیر

 

مراحل نصب FRP

مراحل نصب FRP بشرح زیر می­باشد.

  • پرکردن ترکهای با عرض بیشتر از ۳/۰میلیمتر با تزریق تحت فشار اپوکسی و اطمینان از عدم ایجاد و گسترش ترک بر روی سطح بتن.
  • اثرات خوردگی و رسوبات آن روی بتن پاکسازی شده و خرابی های ناشی ازخوردگی قبل از اجرای FRP ترمیم گردد.
  • هرگونه آثار رنگ، برآمدگی­ها، گوشه­های ناهموار و دارای اعوجاج، سطوح مقعر و گودی و هرگونه زایئات از سطح بتن حذف شود تا از چسبیدن الیاف به سطح بتن اطمینان حاصل گردد. با استفاده از خمیره بتونه شکل اپوکسی می توان ناهمواریهای سطح بتن را ترمیم نمود.
  • سطح بتن به میزان حداکثر ۱ میلی­متر ساب می­شود.
  • گوشه­های مقاطع بتنی مطابق آنچه در نقشه­ها آمده است گرد می­گردند.
  • سطح بتن گرد روبی شده و در صورت تمیزکردن سطح با آب، خشک می­گردد.
  • اختلاط مناسب رزین ها مطابق روش توصیه شده توسط سازنده، در شرایط دمایی مناسب، بصورتی که رزین به رنگ یکنواخت و یکدست برسد.
  • سطح بتن به صورت یکنواخت و مناسب با رزین اپوکسی پوشیده می­شود. بدین منظور از فرچه­های مخصوص، که توسط سازنده تهیه می­گردد، استفاده می­شود.
  • الیاف FRP بروی سطح بتن آغشته به رزین اپوکسی نصب می­گردد.
  • عمل آوری هر یک از لایه­های FRP نصب شده تا قبل از جایگذاری لایه های بعدی باید تحت نظر بوده و کنترل شود. در صورت احتمال عمل آوری نادرست از نصب لایه های بعدی جلوگیری بعمل آید.
  • تغییرات نامناسب حرارت، تماس مستقیم با باران، گرد و غبار، کثیفی، تابش شدید آفتاب، رطوبت بالا می­تواند به سیستم FRP صدمه بزنند و باعث می شوند تا عمل آوری رزین درست انجام نشود .لازم است تا زمانی که رزین عمل آوری کامل می شود از آن حفاظت نمود، این منظور با چادر پیچی و پوشش لاستیکی امکان پذیر می باشد.
مقاوم سازی ستون

مقاوم سازی ستون با FRP

تقویت ستون با FRP
مقاوم سازی ستون با FRP

مقاوم سازی ستون با FRP یکی از پرکاربردترین روشهای مقاوم سازی می باشد. متداول­ترین روش مقاوم­ سازی ستونها با FRP، دور پیچ کرن سطح خارجی آنها با نوارهای FRP می­باشد. اساس این مقاوم­ سازی که در واقع محصور کردن ستون می­باشد، بر این اصل استوار است که وجود فشار محیطی بر روی یک المان بتنی سبب افزایش مقاومت فشاری و شکل­پذیری آن می­گردد. در حقیقت این کار، مقاومت و شکل­پذیری بتن را افزایش داده و بعلاوه از لغزش و کمانش آرماتورهای طولی جلوگیری می­کند. شرکت رامان با اجرای صد ها پروژه مقاوم سازی ستون تخصص و تجربه بی نظیری در این زمینه دارد.

استفاده از الیاف FRP به صورت دورپیچ عامل موثری در ایجاد محصورشدگی و همچنین افزایش شکل ­پذیری مقاطع بتنی می­باشد. بر این اساس و با توجه به ضعف مقاومتی در بتن ستون­ها بکارگیری این راهکار بسیار موثر می­باشد. اشکال زیر نحوه اجرای سیستم دورپیچ  FRP (FRP Confining) و تاثیر آن را بر منحنی­ اندرکنش ستون و رفتار آن را نشان می­دهند.

نمودار اندرکنش
نمودار اندرکنش
نحوه دورپیچ کردن ستون ها
نحوه دورپیچ کردن ستون ها

ستون های مستطیلی و مربعی نسبت به ستون های مشابه با مقطع دایره افزایش بیشتری در مقاومت و شکل پذیری در اثر دورپیچی با (FRP) پیدا می کنند،به دلیل این مورد پخش یکنواخت فشار محصور- شدگی در ستون های با مقطع دایره است،به همین دلیل گوشه های ستون های مستطیلی شکل در اجرای این روش به صورت نیم دایره در خواهد آمد.

بطور کلی در عمل، اغلب ستونها تحت بارهای خارج از مرکز قرار می­گیرند که منجر به این می شود که مقطع ستونها تحت تاثیر ترکیبی از خمش و نیروی محوری واقع گردد محصور کردن ستون با FRP) FRP Confining) برای بارهای محوری و نیز افزایش باربری خمشی ستون در این شرایط مفید است. مقاومت محوری پوشش FRP اطراف ستون کوچک و قابل صرفنظر کردن است اما استفاده از الیاف دور ستون وقتی امکان­پذیر است که آنها تحت کشش در راستای حلقه FRP (در راستای طولی الیاف) قرار می گیرند.

با افزایش میزان بار وارده بر ستون، بتن تمایل دارد در جهت عمود بر جهت اعمال بار از هم باز شود. محصور کردن عرضی بتن با پوشش FRP (دور پیچ کردن) توسط افزودن لایه هایی از الیاف شیشه و کربن مقاومت نهایی ستون را تا ۲ برابر افزایش می دهد و البته تاثیر مهم تر این الیاف در افزایش ۵ برابری در ظرفیت تغییر شکل بتن است.

در ستون­های بتنی استفاده از پوشش FRP باعث افزایش ظرفیت برشی ستون، و تغییر حالت احتمالی گسیختگی ترد برشی به حالت خمشی، و نهایتا افزایش شکل­پذیری ستون تحت نیروهای محوری و خمشی می­گردد. برای محصور کردن موءثرتر ستون، لازم است که راستای الیاف تا حد امکان عمود بر محور طولی عضو باشد.

نحوه عملکرد به این صورت است که با ایجاد ترک برشی در بتن، کرنش الیاف FRP در آن ناحیه بیشتر شده و نیروها به الیاف FRP منتقل می شود. بنابراین هم مقاومت برشی سازه افزایش می­یابد و هم ترک خوردگی و کرنش بتن فشاری با کمک الیاف FRP کاهش می­یابد.

الیاف در راستای ارتفاعی باعث افزایش مقاومت خمشی و همچنین مهار الیاف دورپیچ می گردد. نتایج آزمایشات انجام شده بر روی نمونه­های تقویت اجزای بتنی توسط الیاف FRP نشان می­دهد که جدا شدن صفحات FRP از بتن مسالة كاملا حائز اهميت است که امروزه متخصصین و پژوهشگران رشته بهسازی و مقاوم­ سازی توجه زيادي را این به مساله نشان می ­دهند.

در اين ارتباط به نظر مي‌رسد كه استفاده از تقويت‌کننده‌هاي خارجي حتي به ميزان کم، مي‌تواند ايمني قابل ملاحظه‌اي در برابر جدا شدن صفحات FRP از بتن، و نيز شکست‌هاي برشي ترد فراهم آورد.

مزایای مقاوم سازی ستون با FRP

مقاوم سازی ستون با FRP شامل موارد زیر است:

  • سرعت بالای مقاوم‌سازی
  • ضخامت پایین
  • هزینه نسبتاً کم
  • کمترین محدودیت‌های اجرایی
  • وزن پایین وکمترین افزایش در ابعاد پایه

قیمت مقاوم سازی ستون بتنی با FRP در مقایسه با روش های سنتی کم بوده و نحوه اجرای آن آسان و ارزان می‌باشد.

اجرای الیاف ستون
اجرای الیاف ستون

گروه مقاوم سازی رامان با سابقه اجرای مقاوم سازی تعداد بسیار زیادی ستون بتنی در سراسر کشور آماده همکاری با کلیه مهندسین و پیمانکارهای محترم می باشد.

چکش اشمیت

آزمایش چکش اشمیت

 چکش اشمیت

چکش اشمیت یکی از رایج ترین و پرمصرف ترین ابزارهای ضربه زنی است، که در صورت استفاده صحیح می تواند وسیله ای با ارزش باشد. اما بی دقتی و استفاده بدون تشخیص پارامترهای موثر میتواند به نتایج نادرستی منجر گردد.

چکش اشمیت روشی سریع و کم هزینه و غیرمخرب هم در آزمایشگاه و هم در محل میباشد. این روش را نمیتوان به عنوان جایگزین آزمایش مقاومت فشاری استاندارد استفاده نمود، بلکه روشی است در جهت تعیین یکنواختی بتن در سازه و یا مقایسه تغییر کیفیت بتن در نقاط مختلف یک سازه. این آزمایش نسبت به تغییرات موضعی در جنس بتن حساس میباشد.

برای مثال، وجود ذرات درشت دانه، درست در زیر پیستون، سبب حصول نتیجه کم میشود. به علاوه انرژی ای را که بتن جذب می کند، با مقاومت و هم با سختی آن ارتباط دارد، به طوری که ترکیب مقاومت و سختی کنترل کننده برجهندگی می باشد.

آزمایش چکش اشمیت برجهندگی فقط خواص سطح بتن را می سنجد. به علت پراکندگی موضعی در سختی بتن در یک مساحت کوچک، عدد برجهندگی باید در تعدادی از نقاط نزدیک به یکدیگر تعیین شوند و سپس از نتیجه آنها میانگین گرفته شود.

در چکش اشمیت جرم متصل شده به فنر وجود دارد که با کشیدن فنر تا نقطه مشخصی، مقدار انرژی ثابتی به آن داده می‌شود. این کار با فشار دادن چکش به سطح صاف بتن انجام می‌شود.

بعد از آزاد کردن، جرم تحت اثر بازتاب میله چکش (که هنوز در تماس با سطح بتن است) قرار می گیرد و مسافتی که توسط جرم طی می‌شود و برحسب درصدی از انبساط اولیه فنر بیان می‌شود، عدد بازتاب نامیده می‌شود.

این مقدار توسط یک نشانه که در طول یک مقیاس مدرج است حرکت می‌کند، نشان داده می‌شود. عدد بازتاب یک اندازه مطلق است، چون به انرژی ذخیره شده در فنر و به اندازه جرم وابسته می‌باشد.

چکش اشمیت
چکش اشمیت

مطالعات نشان داده است که سختی سنگ‌ها با مقاومت فشاری تک محوری و مدول کشسانی سنگ‌ها در ارتباط است در واقع سختی یکی از مفاهیم رایج است که برای توصیف رفتاری سنگ‌ها بکار می‌رود.

سختی تابعی از عوامل ذاتی چون نوع کانی‌ها، ابعاد دانه‌ها، چسبندگی مرزی کانی‌ها، مقاومت و رفتار الاستیک و پلاستیک سنگ می باشد. ترکیب و اندرکنش این عوامل، تعیین کننده سختی یک سنگ است. روش های متعددی برای تعیین سختی سنگ پیشنهاد شده است که یکی از این روش‌ها بکارگیری وسیله‌ای به نام چکش اشمیت، معروف به آزمایشهای واجهشی یا دینامیکی است.

در این دسته از آزمایش‌ها از یک چکش یا وزنه برای ضربه زدن به سطح سنگ استفاده می‌شود و ارتفاع واجهش وزنه مقیاسی برای سنجش سختی است. هرگونه رفتار پلاستیک یا تغییر شکل بر اثر ضربه، انرژی الاستیک واجهش چکش را کاهش می‌دهد.

 

این روش که توسط انجمن بین المللی مکانیک سنگ ISRM به صورت استاندارد در آمده است، در مورد سنگ‌های خیلی نرم یا خیلی سخت دارای محدودیت‌هایی بوده است و نتایج قابل اطمینانی ارائه نمی‌دهد. چکش‌های اشمیتی که جهت تخمین مقاومت فشاری بتن بکار می رود انرژی ضربه فنر در حدود ۲٫۲۰۷ ژول دارند که برای سازه های بتنی که مقاومتی بین ۱۰ تا ۷۰ مگاپاسکال دارند مناسب است.

چکش اشمیت
چکش اشمیت