مقاوم سازی ساختمان های اسکلت فلزی

مقاوم سازی ساختمان های اسکلت فلزی ، در حالتی که به شکل مناسب طراحی و اجرا شوند دارای مقاومت و شکل پذیری خوبی می باشند ولی در صورت عدم استفاده کردن از نیروهای اجرایی که در این زمینه تخصص دارند و همچنین فرضیه های اشتباه در ساخت ساختمان های فولادی عیب و ایراد پیدا می کنند که نیازمند مقاوم سازی و بهسازی دارند .اغلب ساختمان های فولادی به لرزه هایی که ممکن است به آنها وارد شود عملکرد مناسبی ندارند و یا اینکه به خاطر خوردگی نیازمند گرید مقاوم سازی هستند.

 

معایب قاب های خمشی فولادی

معایبی که بر اثر لرزه ها به وجود می آیند و باعث خمش های فولادی می شوند ، به این شرح می باشند : کمبود مقاومت های برشی و خمشی تیرها ، ستون ها و اتصالات آنها، کمبود مقاومت در چشمه اتصال ، تغییر دادن مکان به صورت نسبتا زیاد در طبقات و همچنین امکان دارد معایبی در قاب های مهاربندی شده هم به وجود بیاید که عبارت اند از : باعث کمبود مقاومت جانبی سیستم مهاربندی در اثر کمانش عضو فشاری ، کمبود مقاومت اتصال مهاربند، کمبود داشتن مقاومت محوری در تیرها و ستون های سیستم مهار بندی ، هندسۀ مهاربندی که با کمانش عضو فشاری به اعمال نیروی کششی اضافی و ایجاد کردن خمش در تیر یا ستون منجر می شود . در نتیجه می توان گفت ساختمان های فولادی که ضعیف هستند در زمان زلزله ، دچار آسیب و یا حتی فرو ریزش می شوند . برای جلوگیری از فروریزش و همین طور آسیب ساختمان های فولادی نیازمند به مقاوم سازی و بهسازی دارند .

 

روش های مقاوم سازی ساختمان های اسکلت فلزی

در سازه های فولادی تیرها که تحت عنوان اعضای خمشی شناخته می شود . از آنجایی که هم درمسائل خمش قسمتی از مقطع تحت فشار قرار دارد ، پس در نتیجه خطر  کمانش در این ناحیه وجود دارد . در اینجا دو حالت کمانش متصور می شود : در حالت اول بال یا جان مقطع به طور جداگانه و به شکل موضعی کمانش می کند و در حالت دوم امکان دارد کمانش کلی برای ناحیۀ فشاری مقطع رخ دهد. دو عامل تعیین کننده مشخصات هندسی مقطع و همچنین فواصل تکیه گاهی با مهارت های جانبی در جلوگیری از دو حالت کمانش که به آن اشاره شده نقش عمده ای ایفا می کند. در طراحی کردن اعضای خمشی اگر مشخصات ابعادی نیمرخ به طوری باشد  که نسبت عرض به ضخامت اجزای آن از موارد مطرح شده در آیین نامه های طراحی کمتر باشد و همینطور شرایط فشردگی را انجام ندهد ، بال یا جان مقطع دچار ناپایداری موضعی شده،  کمانش می کند و عضو هم قابلیت بابری خود را از دست می دهد .

  همچنین در حالتی که طول تیر در فاصله بین دو تکیه گاه جانبی از حد معینی بگذرد یا به عبارت دیگر فاقد تکیه گاه جانبی در فواصل مناسب باشد باید قبل از اینکه تنش های خمشی حداکثر در تیر به حد تسلیم برسند بال فشاری تیر پایداری خود را از دست می دهد و تخریب می شود که این تخریب به شکل ناگهانی در اثر افزایش تنش فشاری در بال به واسطۀ خمش تیر از سک طرف و خمش جانبی از طرف تیر به خاطر نگهداری نشدن آن به شکل جانبی و همچنین چرخش تیر به شکل ترکیبی از پیچش خالص بوجود می آید که به پدیدۀ کمانش پیچشی جانبی معروف است . در مرحله ای که در آن به طراحی عضو خمشی که به آن اشاره شد، پرداخته می شود و همچنین همۀ ضوابط آیین نامه ای که به وسیلۀ مهندسین محاسبه و مد نظر قرار می گیرد و مقطع نهایی که از هر نظر ایمن طراحی می گردد تا امکان وقوع کمانش پیچشی جانبی تیر به کمترین حد برسد . با وجود چنین مواردی امکان دارد که در طول مدت بهره برداری سازه به وجود می آیدو کفایت مقطع را به مخاطره اندازد . یکی از مواردی که در این زمینه می توان به آن اشاره کرد ضعف و اشکال در اجرا کردن عضو، تغییر دادن در کاربری سازه ، خسارت دیدگی سازه به خاطر بلایای طبیعی و اعمال کردن بارهایی که فراتر از پیش بینی بر روی آن قرار داده شده است . در چنین مواردی یکی از گزینه هایی که به عنوان راهکار پیش روی طراحان قرار دارد بحث مقاوم سازی با افزودن قاب بتنی یا فولادی و همینطور تقویت عضو موجود می باشد .

 

مقاوم سازی تیرهای فولادی تحت کمانش پیچشی جانبی با کامپوزیت های FRP

معایبی که برای تقویت کردن سازه ها نام برده شد باعث شد که مهندسین به دنبال یک راه حل باشند به طوری که علوه بر جبران ضعف عضو فولادی از بقیۀ جنبه هایی مانند وزن ، مقاومت ، راحتی کاربرد و طول عمر برتری قابل قبولی نسبت به روش تقویت اشاره شده داشته باشند. از این رو پیش رفت علم و فناوری و همینطور دست یابی به تکنولوژی ساخت مصالح نوین مهندسین را در اجرای این کار یاری کرده است . روش مقاوم سازی با  کامپوزیت های پلیمری تقویت شده به وسیلۀ الیاف وال پست FRP یکی از انواع روش های تقویت و مقاوم سازی می باشد که به عنوان یکی از روش های نوین و البته کار آمد در سال های اخیر مطرح شده است . در این روش استفاده کردن از کامپوزیت ها برای تقویت کردن تیرهای فولادی ، کامپوزیت ها بر روی اجزای سطح مقطع تیر فولادی قرار می گیرد و باعث به مهاربندی آنها در برابر کمانش موضعی می گردد. با توجه به اینکه نوع سطح مقطع عضو ، شرایط تکیه گاهی و همچنین مشخصات ابعادی بال و جان مقطع ، چیدمان مختلفی برای جاگیری در مقطع تیر می توان انتخاب کرد . نتیجۀ تقویت  و مقاوم سازی با frp تیرهای فولادی با این کامپوزیت ها باعث بهتر کردن ظرفیت کمانش پیچشی جانبی و همینطور افزایش بار بحرانی کمانش عضو اشاره نمود . به این ترتیب با به تاخیر انداختن کمانش پیچشی جانبی و ماهش پیدا کردن تغییر مکان های جانبی می توان ظرفیت باربری تیر را افزایش داد.

 

ایجاد کردن سختی در طبقات دارای پتانسیل طبقه نرم

اگر مشخص شود که ضعفی که در سازه ها وجود دارد به خاطر کمبود سختی جانبی آن و همچنین نتیجۀ تغییر مکان های زیاد می باشد می توان با راهکارهای مناسب مانند بیشتر کردن مهاربند یا دیوار برشی ، سختی جانبی لازم را برای سازه فراهم کرد. در این شرایط واکنش سازه به خاطر سیستم  جدید باید به دقت بررسی شود که اگر قاب مهاربندی شده و یا دیوار برشی دارای سختی زیادی باشد ، امکان دارد قسمت قابل توجهی از بارهای جانبی را به طرف خود جذب کند . اگر هم افزایش ظرفیت با اضافه کردن قاب خمشی صورت گیرد به دلیل نرمی قاب ، واکنش سازه موجود و قاب خمشی باعث توزیع بار بین دو سیستم می شود که در حالت باید رفتار اعضای ترد سازه که به خاطر تغییر شکل های ساختمان بهسازی شده به دقت بررسی شود . اضافه کردن مهاربند به قاب های فولادی یک روش کار آمد می باشد که در صورتی که ساختمان دارای سختی کم و یا جوشکاری و یا دتیل اتصالات مناسبی نباشد می تواند به مقاوم کردن ساختمان های فولادی کمک کند .

نتیجه گیری هدفی که از مقاوم سازی ساختمان های اسکلت فلزی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان ها انجام می شود برای بهتر کردن عملکرد اجزاء سازه است چون باعث افزایش ظرفیت باربری و همچنین افزایش مقاومت در برابر خوردگی و کم کردن فشار بر بتن و افزایش دادن مقاومت خمشی و برشی می شود . برای دریافت مشاوره می توانید با مشاور مقاوم سازی در ارتباط باشید.