مقاوم سازی سازه های بتنی به روش های متفاوتی انجام می شود که ارتباط کامل با نوع سازه و جزئیات اجرایی آن داشته و در زمان طراحی و با توجه به امکانات اجرایی هر پروژه نسبت به انتخاب روش های مقاوم سازی و بهسازی اقدام می گردد.
با توجه به دلایل متفاوت در زمینه نیاز به تقویت سازه ها، برای هر سازه خاص روش های مختلفی وجود دارد. استفاده از صفحات فولادی به صورت پوشش خارجی، غلاف های بتنی یا فولادی، سیستم های تقویتی FRP و پس کشیدگی خارجی، تعدادی از روش های متعارف موجود می باشند که برای هر سازه معمولا یکی از این روش ها و یا ترکیبی از چند روش به عنوان راه حل بهینه انتخاب می گردد.
متداول ترین روش های تقویت سازه ها به شرح زیر می باشد:
مقاوم سازی با FRP
سیستم های FRP می توانند به منظور بازسازی یا حفظ استحکام یک عضو سازه ای فرسوده، مرمت یا مقاوم سازی عضو سازه ای سیستم های سالم به منظور تحمل بارهای افزایش یافته به سبب تغییر در کاربری سازه و یا جبران خطاهای طراحی و اجرا بکار روند.
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. استفاده از FRP به دلیل وزن کم، مقاومت کششی بالا، سرعت اجرای بالا، سهولت اجرا، مقاومت بالا در برابر خوردگی و عدم ایجاد محدودیت معماری بسیار مورد توجه می باشد.
مصالح FRP از ترکیب الیاف و رزین ساخته می شوند، در فرایند مقاوم سازی از رزین اپوکسی برای ایجاد لایه یکپارچه، همچنین چسباندن سیستم FRP به سطح بتن زیرین و ایجاد پوشش به منظور محافظت مصالح استفاده می شود.
کاربرد کامپوزیت های FRP عمدتا در تقویت سازه های موجود بوده و کاربرد آنها در سازه های جدید (بصورت میلگرد و مقاطع) در حال گسترش می باشد.
میتوانید جهت کسب اطلاعات بیشتر از صفحه روش مقاوم سازی با FRP بازدید نمایید.
تقویت ستون های بتنی با سیستم CFRP
روش استفاده از میراگر (Damper)
در این روش که عمدتا برای مقابله با بارهای دینامیکی (مانند زلزله) مناسب می باشد، برای جذب و استهلاک انرژی وارده به سازه، از میراگرها استفاده می شود. میراگرها از طرق مختلف از قبیل اصطکاک و تغییرشکل فلزات، انرژی جنبشی را جذب و مستهلک می کنند. میراگرها در انواع مختلف ساخته می شوند که میراگرهای هیدرولیک (Viscous Damper) از متداول ترین آنها می باشند. این نوع میراگرها عمدتا برای جذب نیروهای بزرگ مناسب می باشند. به همین دلیل بیشترین کاربرد آنها در پل های بزرگ و ساختمان های بلند می باشد. در عکس های بعد تعدادی از دمپرهای هیدرولیک که اختصاصا برای ساختمان 28 طبقه هتل بزرگ آزادی تهران طراحی و ساخته شده اند دیده می شوند.
روش ژاکت فولادی (Steel Jacketing)
در این روش ورقه های فولادی به شکل های مناسب تهیه و به روش های مختلفی مانند استفاده از انکر بولت (Anchor Bolts) و یا چسب مخصوص به سازه بتنی متصل می شوند تا با افزایش باربری سازه بخشی از بارهای اضافی مورد نظر را تحمل کنند.
اجرای روش ژاکت فولادی مستلزم سوراخکاری به تعداد زیاد در سازه بتنی است که وجود آرماتوربندی داخلی مانع بزرگی برای اینکار می باشد. بنابراین استفاده از اسکنرهای دقیق در این مرحله برای شناسائی شبکه داخلی ضروری می باشد. همچنین سوراخکاری قطعات فولادی میبایستی با تولرانس بسیار کمی انجام شود که مجددا مستلزم صرف وقت و دقت بسیار میباشد. بنابراین این روش در گذشته بسیار مرسوم بوده ولی در سال های اخیر به علت سختی اجرا و هزینه بالا فقط در موارد خاص مورد استفاده قرار می گیرد.
به عنوان مثال در عکس زیر ستونهای مصلی بزرگ تهران به ارتفاع 12 متر که به علت تغییر کاربری و همچنین تغییر آئین نامه زلزله در دوره ساخت نیاز به تقویت داشتند، با استفاده از روش ژاکت فولادی تقویت شدند.
روش ژاکت بتنی (Concrete Jacketing)
در این روش که عمدتا برای تقویت ستون ها و فونداسیون مورد استفاده قرار می گیرد، ابتدا سطح بدنه ستون موجود مضرس می شود تا امکان چسبندگی بهتر مابین بتن قدیم و جدید فراهم گردد. همچنین در بعضی موارد میلگردهای اتصال در بدنه ستون یا فوندانسیون موجود کاشته می شود تا امکان انتقال نیرو فراهم گردد. سپس مراحل آرماتور بندی، قالب بندی و بتن ریزی (مانند یک سازه جدید) انجام می شود. عمده ترین اشکال این روش خصوصا در مورد تقویت ستون ها، افزایش قابل توجه ابعاد سازه می باشد.
روش افزودن دیوار برشی
در ساختمان هایی که کمبود ظرفیت برشی در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله عمده ترین مشکل آنها است، افزودن دیوار برشی از کارآیی بالایی برخوردار می باشد. از مهمترین معایب این روش اشغال فضای داخلی ساختمان، نیاز به تقویت فونداسیون و بعضا احداث شمع در زیر آن می باشد. مهمترین مزایای روش مذکور اقتصادی بودن و کارایی مناسب در مقایسه با هزینه آن است.
در عکس های بعد (مرکز تجاری الماس ایران) دیوار برشی در دست احداث و ستون های قدیمی انتهایی در داخل آن دیده میشود.
روش جداسازی پایه ای (Base Isolation)
اساس این روش بر جداسازی سازه از منبع لرزه ای استوار است. در عکس زیر شکل شماتیک دو ساختمان مشابه مشاهده میشود که ساختمان سمت راست مجهز به سیستم جداساز پایه ای می باشد.
همانگونه که در شکل فوق مشاهده می شود در ساختمان های عادی (سمت چپ) نیروی جانبی زلزله موجب حرکت نسبی طبقات نسبت به یکدیگر و در نتیجه تنش های زیاد در اعضاء سازه و اتصالات اعضاء افقی و قائم می گردد. ولی در سیستم جداسازی شده، کل ساختمان بصورت تقریبا یکپارچه حرکت کرده و تنش های کمی در اعضاء سازه ایجاد می شود. همچنین در بعضی سازه ها این سیستم با افزایش پریود نوسانی سازه، وضعیت آن را از لحاظ انرژی وارده بهبود میبخشد.
