4909
شناسه خبر: 4909
بازدید: 12

در این پست تصمیم داریم در مورد روش های بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان های بتنی مطالبی را در اختیار شما بازدیدکنندگان محترم قرار دهیم. با ما همراه باشید.

مقدمه

بسیاری از سازه‌های بتن آرمه عمری بیش از چند دهه دارند و به دلیل حوادث طبیعی از قبیل زلزله، باد و یا بر اثر خستگی مصالح و یا عوامل خورنده آسیب پذیرند و یا بر اساس آئین نامه‌های قدیمی با ضرایب ایمنی پایین طراحی شده‌اند. از آنجا که این سازه‌ها اهمیت زیادی دارند و تعداد آنها نیز فراوان است، جایگزین کردن آنها با سازه‌های جدید، اکثرا فاقد توجیه اقتصادی بوده و از نظر اجرایی غیر عملی می‌باشد. در حالی که تعمیر و تقویت آنها در بیشتر موارد امری ضروری و مقرون به صرفه می‌باشد و اهمیت ویژه‌ای به خود گرفته است. عمده این سازه‌ها معمولا با توجه به آیین‌ نامه‌های قدیمی ساخته شده‌اند و در آنها نیروهای ناشی زلزله یا به درستی محاسبه نشده یا در محاسبات طراحی منظور نشده است. این عامل و استفاده از مصالح ضعیف و غیر استاندارد و همچنین ضعف در اجرا باعث می‌شود که در برابر زلزله سازه مقاومت لازم برای مقابله و جذب انرژی را نداشته باشد.

هدف بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان

از مهمترین اهداف بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان تحقق موارد زیر است:

1 . تامین مقاومت در برابر زلزله‌های خفیف بدون هیچگونه آسیب

2 . تامین مقاومت در برابر زلزله‌های متوسط بدون هیچگونه آسیب سازه‌ای، ولی احتمال برخی خسارت‌های غیر سازه‌ای وجود دارد.

3 . تامین مقاومت در برابر زلزله‌های شدیدی که در محل سازه قبلا رخ داده یا قابلیت وقوع دارد، بدون فروریزی، ولی احتمال برخی خسارت‌های سازه‌ای وجود دارد.

برای مقاوم‌ سازی تیر و ستون بتنی و تامین شکل‌ پذیری و مقاومت لرزه‌ ای مورد نیاز در آن‌ها، روش‌ های مختلفی پیشنهاد شده است. به طور کلی این روش‌ ها به یکی از سه گروه زیر تعلق دارند:

1 . تقویت با استفاده از ژاکت فولادی (ورق‌ های فولادی)

2 . تقویت با استفاده از ژاکت بتنی مسلح

3 . تقویت با استفاده از ژاکت پلیمری الیافی (FRP)

کاربرد کامپوزیت‌ های پلیمری FRP در مقاوم‌ سازی سازه‌های بتنی

انواع کامپوزیت‌های پلیمری FRP متداول در مهندسی عمران به شرح زیر است :

1 . کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف کربن CFRP

2 . کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه GFRP

3 . کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف آرامید Kevlar

پیشنهاد مطالعه : تعریف ورق FRP و نحوه اجرای آن در مقاوم سازی ساختمان

مقاوم سازی لرزه ای ساختمان

شکل 1 . مقاوم سازی لرزه ای ساختمان با کامپوزیت FRP

استفاده از ژاکت بتن مسلح برای مقاوم سازی لرزه ای ساختمان

در تیرها می‌توان از ژاکت بتنی تیر در سه و یا چهار وجه تیر برای مقاوم‌سازی تیر بتنی و افزایش مقاومت آن استفاده نمود. با این روش می‌توان ناحیه کششی و فشاری تیر را با ژاکت بتنی تیر جدید تقویت کرد.

برای تکمیل مکانیسم انتقال نیرو بین مصالح قدیم و جدید، زبر نمودن سطح بتن قدیمی و جوش دادن میلگردهای اتصال با آرماتورهای جدید و قدیم ضروری می‌باشد. اجرای ژاکت بتنی تیر در هر چهار وجه تیر موثرترین روش برای مقاوم‌سازی تیر بتنی می‌باشد. در این شیوه ضخامت بتنی که به وجه بالایی تیر افزوده می‌گردد باید در ضخامت سقف گم شود. اجرای تنگ ها نیز از طریق سوراخ هایی که در فواصل نزدیک به هم در دال سقف ایجاد می‌شود امکان‌ پذیر می‌باشد.

اجرای ژاکت بتنی در سه وجه تیر برای افزایش ظرفیت خمشی و برشی تیر در برابر بارهای قائم انجام می‌شود، اما به دلیل آنکه در این حالت، افزایش ظرفیت باربری مقاطعی از تیرکه درنزدیکی تکیه‌گاه ها قراردارند امکان‌پذیر نیست، تیر را نمی‌توان درمقابل بارهای جانبی زلزله تقویت نمود. موفقیت این روش مستلزم مهار مناسب خاموت‌ ها از ضلع‌ های بالایی روکش است. بـه دلیل آنکه استفاده از قالب و ریختن بتن از بالای تیر امکان‌پذیرنیست تنها راه ممکن استفاده از بتن پاشی می‌باشد.

مقاوم سازی ستون با استفاده از روکش بتنی

روکش بتنی شامل لایه‌ ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموت‌های بسته می‌باشد. روکش بتنی مقاومت خمشی و برشی ستون را افزایش می‌دهد و افزایش شکل‌ پذیری ستون در این حالت کاملاً مشهود است.

روکش بتن آرمه در مواردی که میزان شدت آسیب‌های وارده به ستون زیاد باشد و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد، بکار گرفته می‌شود. روکش بتنی بسته به شرایط می‌تواند دور تا دور ستون و یا در یک وجه آن اجرا شود. مناسب بودن طرح روکش بتنی به پیوستگی آن با عضو بستگی دارد.

اگر ضخامت روکش بتنی کم باشد، افزایش سختی در ستون مقاوم‌سازی شده محسوس نمی‌باشد. روکش بتنی باعث افزایش ابعاد ستون می‌گردد که علاوه بر مسائل معماری، وزن ساختمان را نیز افزایش می‌دهد.

روکش بتن آرمه در مواردی که میزان شدت آسیب‌ های وارده به ستون زیاد باشد و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد، به منظور مقاوم سازی لرزه ای ساختمان بکار گرفته می‌شود. روکش بتنی بسته به شرایط می‌تواند دور تا دور ستون و یا در یک وجه آن اجرا شود. مناسب بودن طرح روکش بتنی به پیوستگی آن با عضو بستگی دارد. اگر ضخامت روکش بتنی کم باشد، افزایش سختی در ستون مقاوم‌سازی شده محسوس نمی‌باشد. روکش بتنی باعث افزایش ابعاد ستون می‌گردد که علاوه بر مسائل معماری، وزن ساختمان را نیز افزایش می‌دهد.

مزایای استفاده از ژاکت بتنی برای مقاوم سازی لرزه ای ساختمان

1 . امکان اصلاح همزمان کلیه مشکلات سختی و مقاومتی در قاب‌های بتنی

2 . اصلاح اتصالات در قاب‌ها

3 . امکان اصلاح باربری ثقلی ستون‌ها

4 . سهولت ایجاد پیوستگی بین اعضا

5 . عدم نیاز به پوشش ضد حریق

6 . دخالت ناچیز در معمار

معایب استفاده از ژاکت بتنی

1 . افزایش وزن قابل توجه در سازه

2 . افزایش ابعاد تیر و ستون‌ها و کاهش فضای مفید

3 . زمان زیاد برای اجرای طرح

4 . هزینه نسبتا زیاد

5 . نیاز به قالب بندی و عملیات اجرایی متعدد

مقاوم‌سازی ستون‌ها با استفاده از روکش فولادی

استفاده از ژاکت فلزی روشی مناسب برای مقاوم سازی لرزه ای ساختمان های بتنی بوده ضمن افزایش مقاومت و شکل‌پذیری اعضای این نوع سازه‌ها وزن قابل ملاحظه‌ای را نیز به ساختمان اضافه نمی‌نماید. در این روش ورق‌های فلزی در محل آسیب پذیر ساختمان بر روی سطح بتنی عضو قرار گرفته و توسط بولت به عضو مربوطه متصل می‌گردد.

مقاوم‌سازی با ژاکت فلزی بر حسب مورد می‌تواند به صورت دورپیچ، نواری و یا موضعی باشد. در مواردی که اتصال تیرها و ستون‌های ساختمان بتنی ضوابط شکل‌پذیری از جمله فاصله بین خاموت‌ها را رعایت نمی‌کنند ورق ها پیرامون تیرو ستون قرار گرفته و با جوشکاری به یکدیگر متصل می‌گردند. همچنین این ورق‌ها  باید با بولت  به تیرها و ستون‌ها  وصل گردند تا بتوانند در تحمل لنگرهای خمشی و نیروهای برشی ایجاد شده در اتصال مشارکت نمایند. ورق‌های فلزی پیرامونی به علاوه با ایجاد محصور شدگی در محل اتصال تیرها و ستون‌ها خرد شدگی بتن را به تاخیر انداخته و باعث افزایش مقاومت فشاری آن می‌گردند.

همچنین برای مقاوم‌سازی ستون‌های  ضعیف سازه  که  فاقد  آرماتورهای عرضی و یا طولی کافی می‌باشند استفاده از ژاکت فلزی مرسوم است. برای این کار نیز ورق‌های فلزی در اطراف ستون قرار گرفته و توسط بولت به ستون متصل می‌گردند. این ورق‌ها همچنین در بالا و پایین ستون باید به نحو مناسبی به تیرها و فونداسیون متصل گردند. استفاده از ژاکت فلزی برای مقاوم‌سازی ستون‌ها ضمن افزایش مقاومت برشی و خمشی ستون با ایجاد تنش محصورشدگی مقاومت فشاری بتن را نیز افزایش داده و همچنین از کمانش آرماتورهای طولی جلوگیری می‌نماید.

در مواردی که هدف مقاوم‌سازی تنها افزایش مقاومت برشی تیر و یا جبران کمبود خاموت در ستون‌ها برای جلوگیری از کمانش آرماوتورهای طولی باشد به جای ورق فلزی  می توان از نوارهای فلزی پیرامونی استفاده نمود.

بنابراین محصور نمودن ستون‌های بتنی با پوشش فولادی (روکش فولادی) از دیگر روش‌های بهسازی لرزه‌ای ستون‌های بتنی می‌باشد. یک نمونه در شکل 2 نشان داده شده است.

 

ژاکت فولادی با 6 ورق اتصال در هرطرف

شکل 2 . ژاکت فولادی با 6 ورق اتصال در هرطرف

در این روش، افزایش ناچیزی در ابعاد و وزن ستون بوجود می‌آید. موثر بودن این روش منوط به سختی مناسب روکش در برابر تغییر شکل‌های جانبی بتن می‌باشد. ورق‌های فولادی روکش در تمامی طول خود به هم جوش می‌شوند و فضای اندک بین روکش و ستون توسط ملات منبسط شونده پرمی‌گردد. برای بهبود عملکرد مجموعه می‌توان از کاشت میلگرد برای انتقال برش بین ورق و بتن استفاده نمود.

معایب و مزایای مقاوم‌ سازی و تقویت ستون بتنی ژاکت فولادی

1 . روکش فولادی مقاومت برشی و تا حدودی دورگیری ستون را افزایش می‌دهد.

2 . در صورت عدم پیوستگی بین روکش‌های فولادی ستون در طبقات مختلف، ظرفیت نیروی محوری ستون افزایش نمی‌یابد.

3 . تا زمانی که نتوان ورق‌های روکش فولادی را به فونداسیون متصل کرد و پیوستگی بین روکش فولادی طبقات مختلف را از میان دال ایجاد نمود، مقاومت خمشی ستون افزایش نمی‌یابد.

منابع:

1 . مقاله ی مقایسه تاثیر مقاوم‌ سازی لرزه‌ ای ستون بتنی با استفاده از ژاکت بتنی، ژاکت فولادی و FRP به و سیله‌ی مدلسازی عددی از عطیه دائمی و علیرضا خالو

2 . مقاله‌ی بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان های بتنی از دکتر عباسعلی تسنیمی

3 . جزوه روش‌ های مختلف ترمیم و مقاوم‌سازی سازه‌ها از حسین سالاری

نویسنده

محدثه شیخ علی
فارغ التحصیل ارشد مهندسی عمران از دانشگاه شیراز هستم. علاقه مندم، موضوعات مورد علاقه ی خود را که سد و سازه های مرتبط با آن است، با شما به اشتراک بگذارم.

مشاوره از طریق واتساپ