روشهاي مقاوم سازي سازه هاي بتنی
چنانچه سازه اي تحت شرایط خاص(زلزله یا گود برداري یا ...) آسیب دیده باشد ویا اگرقصد تغییر کاربري ساختمان(مسکونی به آموزشی) ، تغییر یا افزایش در میزان طبقات سازه را داشته باشیم دیگر سازه موجود ایمنی و شرایط مطلوب براي تحمل بار هاي وارده را نخواهد داشت و نیازمند مقاوم سازي یا ترمیم و تقویت سازه هستیم. به دنبال فرسوده شدن سازههاي زیربنایی و نیاز به تقویت سازهها براي برآورده کردن شرایط سختگیرانۀ طراحی، طی دو دهۀ اخیر تأکید فراوانی بر روي تعمیر و مقاوم سازي سازهها در سراسر جهان، صورت گرفته است. از طرفی، بهسازي لرزه اي سازهها بهخصوص در مناطق زلزله خیز، اهمیت فراوانی یافته است. آنچه در این مقاله به آن اشاره شده شرح تکنیک هاي مختلف مقاوم سازي سازه هاي بتنی و بخصوص مقاوم سازي سازه ها با روش کاشت میلگرد و معایب و مزایاي هر روش میباشد. و در انتها نیز اشاره اي به روشهاي نوین مقاوم سازي سازه هاي بتنی شده است
مقدمه
بهسازي لرزه اي سازهها به خصوص در مناطق زلزله خیز، اهمیت فراوانی یافته است. در این میان تکنیکهاي زیادي براي مقاوم سازي بکار برده شده است که در همه این تکنیکها 3 مرحله کلی زیر به عنوان اصول مقاوم سازي رعایت میگردد :
شناسایی و قضاوت اولیه
در اولین مرحله سابقه و مشخصات طرح از قبیل گزارش ژئوتکنیک خاك محل ، نقشه مشخصلات فنی،نحوه انتقال بار جانبی سازه
،دفترچه محاسبات و از این قبیل تهیه میگردد.
تهیه اطلاعات لازم از ظاهر سازه اجرا شده
بازدید مکرر از سازه
اندازه گیري اعضاي سازه(مقاومت میلگرد ها و بتن و... )
بررسی کیفیت اجراي تیر ها و ستون ها،دیوار برشی ،سیستم سقف،پوشش بتن روي میلگرد ها،قطع و پیوستگی میلگرد ها
بررسی نهایی در ترمیم
عوامل اصلی در تقویت سازه ها اقتصادي و اجرایی بودن و سرعت اجراي طرح میباشد.
روشهاي نمونه برداري از سازه (بررسی وضعیت داخلی بتن تیر و ستون ها )
روش های غیر مخرب (چکش اشمیتس ، اولتراسونیک بتن ، تست بیرون کشیدن از بتن )
مشکلات استفاده از چکش اشمیتس:
نشان دادن مقاومت کم بهنگام برخورد با ریزدانه
نشان دادن مقاومت زیاد بهنگام برخورد با درشتدانه
نشان دادن مقاومتمیلگرد هنگام برخورد به میلگرد در اثر کم بودن پوششبتن
روش ارسال امواج( اولتراسونیک )
مقاومت بتن بر حسب سرعت عبور امواج تعیین میگردد.
مشکلات روش اولتراسونیک:
هرچه در بتن مسلح تراکم میلگرد در منطقه مورد آزمایش بیشتر بوده ، باعث میشود افزایش درصد خطا در آزمایش می گردد .
اشباع بودن یا غیر اشباع بودن بتن در محاسبات نتایج آزمایش تاثیر گذار میباشد .
تاثیروجود حباب هوا(تخلخل بتنبر نتایج آزمایش.
انجام آزمایش اولتراسونیک بتن نیازمند اپراتور با دانش و با تجربه به جهت تفسیر نتایج آزمایش میباشد .
روش مغزه گیري بتن
براي داشتن نمونه هاي استاندارد باید ارتفاع نمونه ها از دو برابر قطر آن بزرگتر باشد.
در این روش هرچه نمونه از عمق بتن با مته دریافت شود مقاومت بیشتري نشان خواهد داد.
نمونه ها از جایی میبایست برداشت شود تا نقاط ضعف در سازه ایجاد نشود.
طول دهانه نزدیک تکیه گاه میباشد. ¼ در تیر ها .بهترین مقطع براي نمونه برداري در
در مقطع عرضی بهترین جا براي نمونه گیري نزدیکتار خنثی میباشد زیرا در تار خنثی تنشبه بتن وارد نمی آید.
همچنین مغزه گیري از بتن را میتوان از بتن روي تیرچه ها انجام داد تا به باربري تیر یا ستون سازه هم لطمه وارد نیاید.
نمونه برداري از میلگرد هاي مقطع بمنظور تعیین fy
نمونه ها میبایست از انواع فولاد هاي موجود در محل هاي مختلف و از جایی برداشت شود تا کمترین تاثیر در مقاومت مقطع داشته باشد.
الف)فولاد هاي طولی :
الف- 1( انتهاي تقویتی طول دهانه) ¼ میابست از منتهی الیه قسمتت تقویتی نه از میلگرد هاي سراسري در مقاطع بزرگ
الف- 2)فولاد اسمی: دروسط دهانه در بالاي تیر
ب)فولاد عرضی (خاموت یا تنگ): از وسط نمونه برداشت شود
در مقطع عرضی میلگرد ها از قسمت گوشه نمونه برداشت نشود.
-فولاد عرضی در تیرها باید ازوسط تیرها قسمتی که ممان ماکزیمم(برش حداقل) است برداشت شود(ازنقاطی که پوشش بتن روي آن کم است ).
-نباید از محل گره ها نمونه برداري انجام گیرد. و به هیچ وجه نباید از میلگرد هاي سراسري(حداقل) برداشت شود.
روشهاي سنتی مقاوم سازي سازه هاي بتنی
روشهاي تقویت پی
الف)پی هایی که نیاز به تقویت ندارند ولی ستون مربوطه نیاز به تقویت دارد :
بوسیله چاله زنی و شستشوي آن با مته میلگرد هاي طولی ستون جدید در داخل پی جاگذاري میشود هرچه طول چال بیشتر باشد مقاومت درگیري فولاد و بتن بیشتر میشود.
در چال زنی سعی شود از سیستم پدستال استفاده شود و باید توجه داشت که اگر ارتفاع ستون کم باشد امکان اجراي پدستال نخواهد بود.
درسیستم پدستال بدلیل وارد کردن میلگرد بصورت خم در پی در نتیجه فاصله میلگرد هاي انتهایی تا مرکز ستون زیاد خواهد بود
با شناژ بندي نیز سختی صفحه پی بیشتر خواهد شد.
ب) پی نیاز به تقویت دارد:
براي حل مشکل پی با خاکبرداري اطراف پی بجاي خاك برداشت شده از مصالح پر کننده استفاده می نماییم. مصالح پر کننده میتواند بتن مگر،مصالح سنگی ؛مصالح رودخانه اي با تراکم بالاي 95 % باشد.
براي کنترل پانچ هر دو پی قدیم و جدید معیار کنترل قرار میگیرد و براي ظرفیت باربري و فولاد گذاري خمشی سطح جدید معیار کنترل میباشد.
روشهاي تقویت ستون ها
مشکلات ستون هاي سازه میتواند ناشی از خروج مرکزیت بوجود آمده از خطاي اجراي ستون ها یا نا شاقولی بودن ستون در طبقه باشد . افزایش ابعاد ستون ( ژاکت بتنی ) میتواند یکی از راهکارها به حسبا آید . کاشت میلگرد به روش شیمیایی به جهت انتفال تنش از بتن قدیمی به بتن جدید اولین مرحله اجرایی میباشد . قبل از افزایش مقطع ستون ها باید حتما گوشه هاي ستون را بشکنند وبا ماسه پاشی و شستشو با فشار آب سطح کاملا زبر و آماده اتصال با سطح بتن جدید شود.
با افزایش مقطع ستون ها از مقطع قدیم میتوان براي مقاومت برشی و فشاري و از مقطع جدید مقاومت کششی ، برشی و فشاري کمک گرفت .
نحوه بتن ریزي در ستون جدید:
اسلامپ بتن جدید باید بین 1 تا 3 باشد و از مواد منبسط کننده و مواد روان کننده میبایست در بتن استفاده گردد.
در حین بتن در صورت امکان در در ستون هاي بین طبقات از شمعک گذاري براي تامین پایداري سقف استفاده شود.
میلگرد هاي طولی ستون از کف مطابق شکل از پانچ هاي با قطر 4 اینچی که با مته مغزه گیري میشود استفاده میگردد
اگر تعداد میلگرد ها زیاد باشد چون باید براي هر میلگرد پانچی با مته در نظر گیریم به مشکل اجرایی بر می خوریم که براي همین بهتراست از تعداد میلگرد کمتر با قطر بیشتر استفاده شود.
روشهاي تقویت تیر ها
. U در تقویت تیر ها نیز براي تحمل برش در تیر جدید از دو خاموت براي عبور میلگرد طولی جدید تیر از محلی که ستون قرار دارد از خم استاندارد استفاده میشود. شکل وارونه استفاده میکنیم
شکل 5- تقویت تیر ها
مراحل کاشتن میلگرد (روش نزدیک به سطح (NSM
- چال زنی و تمییز کردن محل چاله و سطح بتن اطراف
- قرار دادن میلگرد + محصور کردن فضاي تزریق و افزایش فشار تزریق + ضربه و ارتعاش
اتصال دستک فولادي
با اتصال دستک در زیر تیر و ستون طبقه میتوان مقاومت خمشی تیر نزدیک تکیه گاه را افزایش داد .
براي اتصال دستک در تیر و ستون ابتدا محل هاي مورد نظر بتن ستون را با پانچ سوراخ نموده و بولت ها را در مجل مورد نظر قرار داده و محکم و مقطع فولادي Plate را با پیچ به را به آن اتصال میدهیم
مقاوم سازي ستون و عرشه با FRP
عمدتا براي بهسازي رفتار سازه هاي موجود یا تعمیر خرابیهاي ایجاد شده در اثر خستگی ، خوردگی ، فرسودگی و... پوششهاي FRP در سازه هاي موجود به کار میروند.این پوشش به وجه خارجی عضو بتن می چسبند .
الیاف اف ار پی متداول در مهندسی عمران عبارتند از الیاف کربن CFRP ، الیاف شیشه GFRP ، الیاف آرامید AFRP
اتصال کامپوزیت های FRPبه روش NSM
روش کار این است که با برش سطح بتن بوسیله اره شیارهایی روي سطح المان ایجاد شود . بعدازتخلیه شیار از ذرات اضافی و گرد و غبار ، تا حدود نیمی از شیار میله کامپوزیت در شیار قرار می گیرد و با رزین اپوکسی شیار پر میشود. در استفاده از این روش براي اتصال کامپوزیت باید پوشش بتن ضخیمی در المان وجود داشته باشد .
مقاوم سازي با ورقهاي مسلح به پلیمر SRP
این تکنیک شامل سیم هاي شکل داده شده فولادي با مقاومت بالاي مشبک محاط شده در رزین هاي پلیمري میباشد.
نتیجه گیري
هنگامیکه به این نتیجه رسیده شد که تمام و یا تعدادی از المان هاي سازه ضعیف هستند راهکارهاي مختلفی براي مقاوم سازي وجود دارد از قبیل:
تغییردر سیستم بار جانبی(کمک از بادبند یا دیوار برشی )
افزایش مقطع و شاتکریت بتن
کاشت میلگرد در نواحی ضعیف
احداث دستک فولادي
استفاده از الیاف FRP
با توجه به ویژگی هاي هر یک از روشهاي سنتی و جدید در مقاوم سازي سازه هاي بتنی بهتر است بهینه ترین روش مقاوم سازي سازه بتنی انتخاب شود.
مراجع
-1 نشریه شمازه 390 -"دستور العمل بهسازي لرزه اي سازه ها"
تالیفدکتر فریبرز ناطق الهی-شهرام ملکی FRP -2 مقاوم سازي سازه هاي بتنی با استفاده از
3-P.Chang Huang,Yaau T.Hse,Antonio Nanni-“ASSESSMENT AND PROPOSED STRUCTURAL REPAIR
STRATEGIES FOR BRIDGE PIERS IN TAIWAN DAMAGED BY THE JI-JI EARTHQUAKE“
4 -J.G.Teng ,J.F.Chen,L.Lam-“FRP Strengthened RC Strictures”
5-T.E.Ringelstetter,Lawrence.C Bank,Fabio Matta,Antonio Nanni-“Development of a Cost-Effective Structural
FRP Stay-In-Place Formwork System for
Accelerated and Durable Bridge Deck Construction“
6-A.Lopez,N.Galati,T.Alkhardaji, Antonio Nanni-“ Strengthening of a reinforced concrete bridge with externally
bonded steel reinforced polymer (SRP)”
بر چسب ها : ،بتن ،افزایش سختی ،وضعیت حدی،بتن آرمه،مقاومت لرزه ای،افزایش سختی،تقویت ستون،ستون های بتنی ،مفصل،مقاومت محوری،مقاومت خمشی،فشاری تیر،روکش های بتنی،سطح بتن قدیم،ژاکت فلزی،تقویت بتن،مقاوم سازی بتن،مقاوم سازی،مقاوم سازی بوسیله ژآکت فلزی،مقاوم سازی ستون،افزایش مقاومت و سختی، تقویت بتن ، مقاوم سازی با الیاف frp ، ترمیم و تقویت بتن با frp ، تقویت تیر با frp ، تقویت ستون با frp ، تقویت دال ب ، تقویت سقف با frp ، تقویت دال با frp ، تقویت دیوار برشی با frp،تقویت پل با frp ، تقویت فونداسیون با frp ، کامپوزیت frp ، الیاف کربن ، الیاف شیشه ، بازسازی بتن ، ورقه های frp ،اف ار پی کامپوزیت پلیمری frp ، الیاف اف ار پی ، بهسازی بتن ، رزین اپوکسی ، الیاف آرامید ، مواد مرکب frp، تقویت سازه بتنی ،cfrp ، gfrp ،afrp ، مقاوم سازی با frp ، روش اجرای frp ، الیاف بازالت ، ترمیم بتن ، مقاوم سازی تیر ، مقاوم سازی ستون ، مقاوم سازی دال ، مقاوم سازی سقف ، مقاوم سازی فنداسیون ، مقاوم سازی مخزن ، مقاوم سازی پل، گروه مهندسی زیگورات، انستیتو تخصصی بتن و مقاوم سازی ، گروه مهندسی زیگورات
