جدیدترین روش مقاوم سازی ساختمان های بتنی

نحوه مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی همیشه مورد بحث بوده است. با توجه به تحمل فشار و بارهای وارده به ساختمان و سازه بتنی، احتمال خطا در طراحی سازه و مشکلات اجرایی، فرسایش ساختمان و برخی موارد دیگر، مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی امری ضروری در ساختمان سازی است. از دیرباز و با توجه به منابع و مصالح در دسترس و سطح تکنولوژی، روش‌های مختلفی جهت مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی ارائه شده است. از روش‌های پر کاربرد مقاوم سازی ساختمان می‌توان به ژاکت فولادی، ژاکت بتنی، دیوار برشی، باد بندها و جدا سازها اشاره کرد. پیشرفت علم در صنعت ساختمان سازی نیز تاثیر گذار بود و روش‌های نوین جهت مقاوم سازی ساختمان بتنی ارائه شد. جدیدترین روش مقاوم سازی ساختمان بتنی کامپوزیت FRP است که نسبت به روش‌های سنتی و سایر روش‌ها، مزایای زیادی دارد. کامپوزیت FRP صنعت مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی را متحول کرده است. در ادامه مقاله به مقاوم سازی ساختمان بتنی با استفاده از کامپوزیت FRP می‌پردازیم.

آشنایی با FRP، جدیدترین روش مقاوم سازی ساختمان های بتنی

Fiber Reinforced Polymers که به اختصار به آن FRP می‌گویند، اولین بار در دهه 80 میلادی در ژاپن و اروپا مورد استفاده قرار گرفت و به دنیا معرفی شد. به دلیل وجود ماده چسباننده و الیاف، به عنوان یک ماده مرکب یا کامپوزیت شناخته می‌شود.

در سال‌های اخیر تعداد پروژه‌هایی که با کامپوزیت‌های FRP جهت مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی انجام شده‌اند به طور چشم گیری افزایش یافته است. از این نوع پوشش (کامپوزیت FRP) جهت مقاوم سازی سازه‌های دیگر، از جمله سازه‌های فولادی، چوبی و چدنی نیز استفاده می‌شود.

FRP، جدیدترین روش مقاوم سازی ساختمان های بتنی

همانگونه که اشاره شد، FRP روش نوین و موثر در مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی است. از این روش جهت مقاوم سازی اعضای ضعیف ساختمان و سازه مانند فونداسیون، ستون، تیر، دال، دیوار برشی و انواع اتصالات استفاده می‌شود.

الیاف پلیمری از جنس شیشه و کربن تحت عنوان سیستم CFRP و GFRP کاربرد بالاتری در صنعت مقاوم سازی ساختمان بتنی دارد. در این پوشش الیاف پلیمری به رزین اپوکسی آغشته هستند که به سطح بیرونی بخش‌های آسیب دیده چسبانده می‌شود. این امر موجب افزایش مقاومت فشاری، خمشی، برشی و کششی و همچنین افزایش شکل پذیری و سختی ساختمان شده که از ساختمان در برابر عوامل بیرونی همچون خوردگی محافظت می‌کند.

در روش مقاوم سازی ساختمان بتنی با FRP برخلاف روش‌های سنتی، به توقف کاربری سازه نیازی نیست. همچنین کامپوزیت FRP به دلیل داشتن چگالی پایین، موجب افزایش سطح مقطع سازه و افزایش وزن ساختمان بتنی نمی‌شود.

کامپوزیت FRP نه تنها موجب مقاوم سازی سازه می‌گردد، بلکه عایق حرارتی و الکتریکی نیز هست و در دمای بالا استحکام خود را حفظ می‌کند.

دلایل استفاده از کامپوزیت FRP جهت مقاوم سازی ساختمان بتنی

سازه‌های مقاوم شده با کامپوزیت FRP به دلیل وزن پایین، مقاومت کششی بالا و مقاومت در برابر خوردگی در شرایط محیطی نامناسب، کاربرد گسترده‌ای جهت مقابله با زلزله دارند.

در ادامه به مزایای استفاده از کامپوزیت FRP اشاره می‌کنیم:

* وزن کم

* مقاومت بالا

* عدم نیاز به نیروی کار ماهر

* عدم توقف کاربری سازه

* داشتن مقاومت کششی بالاتر نسبت به فولاد (10 برابر)

* سرعت اجرای بالا

* عدم نیاز به تجهیزات مکانیکی

* حمل و نقل آسان کامپوزیت FRP

* مقاوم سازی انواع سازه

* مقاوم سازی انواع سطوح

* سهولت در اجرا

روش‌های مقاوم سازی با کامپوزیت FRP

از کامپوزیت FRP جهت مقاوم سازی انواع سازه و اعضای آن می‌توان استفاده کرد. در ادامه مقاله به بررسی چند نوع مقاوم سازی با کامپوزیت FRP می‌پردازیم.

بررسی مقاوم سازی خمشی با کامپوزیت FRP

با توجه به برخی خواص رفتاری کامپوزیت FRP، حالت‌های گسیختگی یک عضو بتن آرمه تقویت شده در خمش به موارد زیر تقسیم می‌شود:

* شکست برشی

* جدا شدن پوشش بتن

* از بین رفتن میزان چسبندگی در سطح تماس FRP

* جدا شدن انتهای لایه مقاوم کننده چسبانده شده از بتن

* شکست در اثر گسیختگی FRP به دلیل کشش ناشی از خمش

* شکست در اثر خرد شدن بتن فشاری تیر، به دلیل فشار ناشی از خمش در وجه بالایی تیر

بررسی مقاوم سازی برشی با کامپوزیت FRP

دو حالت عمده شکست در تیرهای بتن مسلح، شکست‌های خمشی و برشی هستند. با چسباندن صفحات FRP می‌توان مقاومت برشی تیرها را افزایش داد. این افزایش مقاومت احتمال گسیختگی خمشی را نسبت به گسیختگی برشی بیشتر کرده و موجب شکل پذیرتر شدن عضو سازه‌ای می‌گردد.

جهت استفاده از FRP برای مقاوم سازی برشی، طرح‌های گوناگونی ارائه شده است. این طرح‌ها شامل استفاده از پوشش U شکل برای سطح زیرین تیر و سطوح جانبی، چسباندن FRP به سطوح جانبی تیر و دورپیچ کردن مقطع مورد نظر با استفاده از الیاف و FRP می‌شود.

بررسی مقاوم سازی محوری در ستون‌های بتنی با کامپوزیت FRP

هر عضوی که تحت بار محوری کششی یا فشاری قرار گیرد، یک عضو محوری نامیده می‌شود. همچنین اعضایی که همزمان تحت خمش قرار دارند شامل این نامگذاری می‌شوند.

متداول‌ترین و معمول‌ترین روش مقاوم سازی ستون‌های بتنی با کامپوزیت FRP، دورپیچ کردن سطوح خارجی آن‌ها با نوارهای FRP است. این مقاوم سازی همان محصور کردن ستون و ایجاد فشار جانبی بر بتن آن است. بنابراین وجود فشار محیطی بر روی یک المان بتنی، موجب بیشتر شدن مقاومت فشاری و شکل پذیری آن می‌گردد.

نتیجه گیری

با توجه به میزان بتن به کار رفته در ساختمان‌ها، مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. مقاوم سازی ساختمان های بتنی موجب استحکام ساختمان‌های فرسوده شده و همچنین در برابر عوامل طبیعی همچون زلزله و فرسایش، از سازه و ساختمان محافظت می‌کند. شرکت ساختمانی پارسلند یک شرکت ساختمانی و طراحی داخلی در تهران و اصفهان است که در سراسر ایران نیز نمایندگی دارد. پارسلند توانایی ساخت و ساز، طراحی و اجرای کلیه امور ساختمانی را دارد. مقاوم سازی ساختمان‌های خود را به شرکت فردا سازان سرزمین پارس (شرکت ساختمانی پارسلند) بسپارید.

نویسنده : حمید قاسمی