تقویت اتصالات بتنی

مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP

مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP تترا
مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP

مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP

تحقیقات انجام شده برروی تقویت اتصالات بتنی تقویت شده با ورق های FRP، نشان می دهد که این مواد می توانند باعث افزایش ظرفیت برشی اتصالات بتنی، افزایش ظرفیت خمشی تیر در محل اتصال، افزایش ظرفیت باربری و بهبود شکل پذیری تیرهای منتهی به اتصال شوند.

به عبارت دیگر ورقه های FRP می توانند برروی تیرهای مجاور به اتصال به کاربرده شوند و تا مقاومت اتصال افزایش یابد و باعث انتقال مفصل پلاستیک ناحیه اتصال به طرف تیر و دور از اتصال گردند. بدین ترتیب شکل پذیری قاب های بتن آرمه افزایش یافته به طوری که رفتار آن از حالت شکل پذیری معمولی به متوسط و یا حتی ویژه ارتقا می یابد.

همچنین این تکنیک می تواند در بهبود عملکرد برشی اتصالات تیر به ستون بتنی مؤثر باشد به طوری که ضعف شکست برشی اتصالات ترمیم شده و از ناپایداری کلی قاب های بتن آرمه به دلیل تشکیل مفصل پلاستیک در محل هسته اتصال و خرابی کل سازه جلوگیری به عمل آید.

به طور کلی کارایی این روش به پارامترهای زیادی از جمله جنس FRP، روش اتصال و طول امتداد یافته FRP در طول تیر، مقاومت بتن، مقدار آرماتور موجود در تیر و سختی اتصالات بتنی بستگی دارد.
در طی سال های اخیر موضوع تقویت و مقاوم سازی سازه ها به طور گسترده ای در جوامع علمی و مهندسی مطرح گردیده است.

از دیدگاه علمی تمام سازه هایی که براساس اصول و ضوابط حال حاضر آیین نامه ها طراحی و به دلیل قصور عوامل ذیربط و نبود کیفیت لازم برای مصالح به طور صحیح و اصولی طراحی و اجرا نشده اند، نیاز به تقویت و مقاوم سازی دارند. در دهه های اخیر استفاده از FRP در مقاوم سازی قسمت های مختلف سازه ها به طور گسترده مورد توجه واقع شده است.

با این شیوه ورقه های FRP می توانند در انعطاف پذیری کل ساختمان، ارتقا مقاومت سازه به سطح مورد نظر از قبیل آسیب دیدگی و یا مقاوم سازی اتصالات بتنی برای مواجه با قوانین سخت گیرانه آئین نامه های جدید و بارهای جدید مؤثر واقع گردند.

مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP
مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP

دلایل نیاز به مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP

شکل پذیری سازه های بتن آرمه از مهم ترین مسایلی است که باید در طراحی این سازه ها مد نظر طراحان قرار بگیرد. در این راستا آیین نامه های طراحی سازه های بتن آرمه ضوابط خاصی را برای طراحی این سازه ها در مناطق زلزله خیز به منظور اطمینان از حصول شکل پذیری کافی در نظر می گیرند.

در بین اجزای سازه ای اتصالات به دلایل گوناگون مهم ترین رکن سازه های بتن آرمه محسوب می شوند.

از طرفی در اجزای سازه های بتن آرمه معمولاً اتصالات چندان مورد توجه واقع نمی شوند به گونه ای که ضوابط خاص آئین نامه ها در مورد اتصالات از قبیل آرماتور گذاری عرضی اتصال معمولاً رعایت نمی شود از این رو تقویت اتصالات و افزایش شکل پذیری آن ها از موارد مهم و مورد توجه محققین مختلف بوده است.

سهم اتصالات یک قاب خمشی در تحمل تغییرشکل های ناشی از بار زلزله سهم زیادی است.

زمانی که قاب خمشی بتن مسلح تحت اثر نیروهای جانبی ناشی از زلزله قرار می گیرد، در اتصالات آن، نیروهای برشی قابل توجهی ایجاد می شود، ایجاد این نیروهای برشی با تغییرشکل های زیادی همراه است. بنابراین اتصالات سازه های بتن مسلح، علاوه بر مقاومت باید از شکل پذیری کافی نیز برخوردار باشد.

به طور کلی اتصالات تیر به ستون را می توان به عنوان ناحیه بحرانی در قاب های بتن مسلح که برای پاسخ غیر الاستیک برای مقابله با زلزله های شدید طراحی شده اند، محسوب کرد.

اتصالات بتنی دارای جزئیات ضعیف، به خصوص اتصالات تیر به ستون خارجی، به عنوان مناطق بسیار بحرانی که در معرض شکست زودرس به علت تنش های برشی زیاد هستند شناخت شده اند. همچنین شکست در پیوستگی آرماتورهای طولی به خصوص در اتصالات داخلی جایی که میلگردها به طور صحیح با قلاب های استاندارد مهار نشدند نیز مشاهده شده است.

اجرای مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP

پس از آماده سازی سطح بتن و زدودن ناهمواری ها و ایجاد زیرسازی اولیه توسط چسب، بتن جهت نصب ورق های FRP آماده می باشد. ورق های FRP در ابعاد مورد نظر بریده شده و سپس توسط همان چسب مورد استفاده برای زیر سازی اولیه، بر روی تیر و چشمه اتصال نصب می گردد. مراحل نصب ورق ها به طور خلاصه به شرح زیر می باشند:

  • آماده سازی چسب اپوکسی جهت اتصال الیاف به بتن
    • پخش یکنواخت چسب بر روی سطح توسط کاردک
    • نصب ورق FRP روی سطح مورد نظر و هواگیری توسط غلطک مخصوص
    • بر روی الیاف یک لایه حفاظتی نازک اپوکسی اجرا شود
تقویت اتصالات بتنی
مقاوم سازی اتصالات بتنی با FRP
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.

اجرای مقاوم سازی FRP

اجرای مقاوم سازی با FRP

اجرای مقاوم سازی با FRP

گروه مقاوم سازی رامان در راستای مقاوم‌ سازی پروژه‌های متعددی در زمینه‌های مختلف مقاوم ‌سازی به اجرا درآورده است. این شرکت پس از طی مسیر هر پروژه( شرح در صفحه اصلی سایت) و انجام محاسبات ، اجرای مقاوم سازی با FRP را نیز توسط مهندسین فنی و با تجربه و اکیپ اجرایی آموزش دیده، انجام می‌دهد.

خدماتی اجرایی که ما در این سیستم ارائه می دهیم شامل:

  1. انجام کلیه پروژه های مقاوم سازی با FRP
  2. اجرای سیستم FRP جهت افزایش طبقات ( تا افزایش 8 طبقه سابقه داریم)
  3. تهیه مصالح FRP در کلیه فیلدها و صنایع مختلف
  4. ترمیم سیلو ها و مخازن پترو پالایشی و کارخانه های سیمان با FRP
  5. تعمیر لوله‌های خورده شده نفت و گاز با پوشش FRP

در قسمت های دیگر سایت می توانید کلیه مصالح FRP و روش های مقاوم سازی با این سیستم را مشاهده نمایید.

در اینجا روش اجرای مقاوم سازی با FRP به صورت مختصر شرح داده می شود:

الیاف FRP

FRP  که مخفف عبارت Fiber Reinforced Polymer می‌باشد، کاربردهای متفاوتی در صنعت ساخت‌وساز و مقاوم‌ سازی دارد.

 بیشترین کاربرد FRP در ترمیم و تقویت و مقاوم‌ سازی ساختمان‌ها با کاربری‌های متفاوت و انواع سازه‌ها است. الیاف FRP با قرار گرفتن و نصب بر روی سطوح بتنی از قبیل دال‌ها، تیرها، ستون‌ها، دیوارهای بتنی، فونداسیون بتنی و سایر سطوح سازه‌های مختلف می‌تواند باعث افزایش مقاومت بتن شوند.

الیاف‌های FRP با داشتن مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی، از جمله مصالح مناسب جهت ایجاد خاصیت ضدخوردگی می‌باشند. همچنین سبک بودن و نصب آسان این الیاف‌ باعث استقبال بالا از این محصول شده است.

انواع الیاف‌های FRP

الیاف کامپوزیت FRP : الیاف کامپوزیت FRP پارچه‌هایی در یک یا دو جهت هستند که به صورت رول‌هایی به عرض ۵/۰ و طول یک متر

انواع الیاف FRP مورد استفاده در مصالح کامپوزیتی FRP، الیاف پلیمری کربن، شیشه، آرامید و بازالت هستند که محصولات کامپوزیتی آن‌ها به با نام‌های الیاف کربن CFRP، الیاف شیشه GFRP، الیاف آرامید AFRP  و الیاف بازالت BFRP در بازار موجود می‌باشند. البته پر کاربرد ترین الیاف ها در صنعت مقاوم سازی کربن و شیشه می باشند.

نصب و اجرای مقاوم سازی با  FRP

اجرای پروژه مقاوم‌سازی با FRP و نصب این کامپوزیت‌ها نیازمند نیروی کار ماهر، با تجربه و متخصص در این امر است. چرا که اشتباه در نصب از کارایی و کارآمدی مصالح FRP کاسته و ممکن است در جهت افزایش مقاومت سازه گامی برداشته نشود.

از جمله اشتباهات رایجی که در نصب این کامپوزیت‌ها انجام می‌شود، نصب بدون آماده‌سازی سطوح، استفاده از چسب و رزین و ابزار نامناسب، عدم اطمینان از چسبیدن درست و اصولی تمامی ورق (کناره‌ها و گوشه‌ها) و ایجاد فاصله زمانی زیاد بین آغشته کردن سطح با چسب و نصب FRP است.

اجرای مقاوم سازی با FRP
اجرای مقاوم سازی با FRP

 

مراحل نصب FRP

  • 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 مواد زائد 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 می ­شود.
  • گوشه­ های مقاطع بتنی مطابق آنچه در نقشه­ ها آمده است گرد می­ گردند.
  • سطح بتن گرد روبی شده و در صورت تمیزکردن سطح با آب، خشک می­ گردد.
  • 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 می­ شود. بدین منظور از فرچه­های مخصوص، که توسط سازنده تهیه می­گردد، استفاده می­ شود.
  • الیاف FRP بروی سطح بتن آغشته به رزین اپوکسی نصب می­ گردد.
  • عمل آوری هر یک از لایه­ های 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.