مقاوم سازی ستون های بتنی با FRP اف آر پی
مقاوم سازی ستون ها برای دستیابی به ستون هایی قوی با عملکردی مناسب در سازه ، صورت میگیرد . تقویت ستون یک فاکتور مهم در افزایش عمر ساختمان است که در کنار تعمیر و
ترمیم بتن ستون ها انجام می گیرد .
ستون های بتنی علاوه بر اینکه وظیفه ی انتقال بار از دال به کف (پی) ساختمان دارند نیرویی محوری را نیز تحمل می کنند به همین جهت مقاوم سازی ستون ها از طریق
افزایش ظرفیت باربری ستون ها سبب عملکرد بهتر آنها می شود. در واقع ستون های یک ساختمان جهت تحمل فشارهای وارده در راستای نیروی محوری طراحی میشوند از این رو اگر نیروهایی در راستای افق مثل زلزله به ساختمان وارد شوند و ستون مقاومت را لازم نداشته باشد امکان پیدایش خیز در ستون ها وجود دارد .
بنابراین باید توجه ویژه ای به ستون های یک ساختمان داشت تا از مقاومت کافی برخوردار باشند تا از آسیب کلی به ساختمان جلوگیری شود .در همین راستا،
ترمیم ستون های آسیب دیده و
مقاوم سازی ستون های بتنی ، بویژه ستون هایی که به دلیل شرایط آنها بیشتر مستعد آسیب هستند از اهمیت زیادی برخوردار است ، یکی از این دلایل متدوال برای مقاوم سازی ستون های بتنی وجود طبقه ی نرم در ساختمان است. طبقه ی نرم طبقه ای است که هنگام حذف تیغه ها و دیوارهای یک طبقه از ساختمان شکل میگیرد و سبب می شود طبقات پایینی سختی بسیار کمتری نسبت به طبقات بالایی داشته باشند. طبقات نرم بدلیل عدم یکنواختی موجود در طبقات بالا در برابر بارهای جانبی مقاومت لازم را ندارند و عملکرد ضعیفی از خود نشان می دهند. معمولا طبقه ی نرم در ساختمان هایی شکل می گیرد که از طبقات پایینی جهت استفاده از پارکینگ اتومبیل ها و یا فضاهای تجاری استفاده می شود و گاها دارای پنجره های بزرگ است. در این شرایط تعداد زیادی دهانه آزاد در طبقات پایینی شکل می گیرد. تقویت ستون ها با روش های مختلف بویژه روش نوینی مثل
مقاوم سازی با FRP که نسبت به سایر روش ها دارای مزیت های زیادی می باشد تا حدود زیادی می تواند از ظهور آسیب و پیشرفت آن جلوگیری کند .
یکی دیگر از شرایطی که احتمال خرابی و آسیب ستون های بتنی در آن وجود دارد ، وجود پدیده ی ستون های کوتاه می باشد گه در ادامه به توضیح آن و راه حل
مقاوم سازی ستون بتنی با FRP می پردازیم. تجربه ثابت کرده است هنگامی که ستون های بتنی یک طبقه دارای اختلاف در ارتفاع باشن ، ساختمان دچار آسیب بیشتری می شود که این آسیب در ستون هایی که ارتفاع کمتری نسبت به سایرین دارند با شدت بیشتری رخ می دهد . همنطور که می دانید به توجه به فرمول K=3EL/h^3 مقدار سختی ستون ها با معکوس توان توان سوم ارتفاع ارتباط دارد به بیان دیگر هر قدر ارتفاع یک ستون کمتر شودF، سختی آن افزایش پیدا می کند . هنگامی که مقدار تغییر مکان ها برابر باشد با توجه به فرمول F=kx ، ستون هایی که ارتفاع کمتری دارند ، سختی بیشتری نسبت به سایر ستون های همان طبقه دارند و انرژی بیشتری را نیز جذب می کنند ، بنابراین در صورتی که ستون ها برای چنین نیرویی مقاومت نداشته باشند ، دچار آسیب شدید می شوند و احتمال شکست برشی آن ها افزایش می یابد . در چنین شرایطی مقاوم سازی ستون با الیاف FRP یکی از راه های جلوگیری از وارد شدن صدمات به سازه است. از دلایل ایجاد ستون کوتاه که منجر به کاهش
مقاومت بتن در ستون ها و ضرورت اجرای مقاومسازی ستون های بتنی با FRP می شود، می توان به ساخت سازه به روی زمین های شیبدار، ایجاد محدودیت در ارتفاع ستون ها و وجود ستون کوتاه در راه پله اشاره کرد.
مزایای مقاوم سازی ستون بتنی با FRP
بطور کلی میزان جذب نیرو و شکل پذیری ستون های بتنی زمانی که تحت فشار نیروهای ناشی از زلزله قرار می گیرند، بسیار حائز اهمیت است. مقاوم سازی ستون بتنی با
FRP سبب تغییر مد گسیختگی ستون از وضعیت برشی به خمشی می شود. علاوه بر این استفاده از الیاف
FRP ضمن بهبود شکل پذیری ستون قابلیت افزایش ظرفیت برشی ستون را به میزان قابل توجهی دارا می باشد. هنگامی که ستون های بتنی تحت فشار بار قرار می گیرند تمایل به گسیختگی در راستای نیروهای عمودی وارد بر ستون، افزایش پیدا می کند. مقاوم سازی ستون بتنی با
FRP به روش دورپیچ می تواند مقاومت نهایی ستون ها را ۲ برابر بهبود بخشد علاوه بر این با استفاده از الیاف
FRP در فرآیند
بهسازی لرزه ای ستون های بتنی شاهد افزایش ۵ برابر در وضعیت تغییر شکل ستون ها خواهیم بود. مقاوم سازی ستون بتنی با
پارچه کربن FRP مقاومت فشاری ستون ها را نیز بهبود می دهد. الیاف
FRP عمود بر راستای طولی و به روش
Passive به روی ستون های بتنی اجرا می شوند. تا پیش از بارگذاری و ایجاد تنش الیاف
FRP رفتاری منفعل خواهند داشت به همین دلیل اجرا صحیح و اطمینان از چسبندگی مناسب بین الیاف و
رزین اپوکسی مخصوص FRP از اهمیت بالایی برخوردار است. برخی از مزایای مقاوم سازی ستون بتنی با FRP عبارتند از :
۱-مقاوم سازی ستون بتنی با
FRP از سرعت زیادی در اجرا برخوردار است.
۲-هزینه ی مقاوم سازی ستون بتنی با الیاف
FRP نسبت به سایر روش های مناسب تر است
۳-مقاوم سازی ستون بتنی با
FRP از محدودیت اجرایی کمی برخوردار است.
۴-مقاوم سازی ستون بتنی با الیاف
FRP سبب افزایش وزن و ابعاد ستون نخواهد شد.
جهت مقاوم سازی ستون های بتنی با FRP با شماره ی ۲۲۰۹۶۲۲۷-۰۲۱ شرکت ساختمانی آشیان پی تماس بگیرید. 
تقویت ستون بتنی با FRP
در ساختمان ستون های بتنی بدلایل مختلفی مثل : افزایش بارهای وارده زنده یا مرده ، خطاهای اجرایی ، تغییر کاربری ، خوردگی و فرسایش و... دچار آسیب می شوند و مقاومت خود را از دست می دهند . جهت
تقویت ستون های بتنی ساختمان در برابر نیروهای جانبی می توان از روش های مختلف
مقاوم سازی ساختمان استفاده کرد ، که
مقاوم سازی ستون های بتنی با FRP اف آر پی ضمن کاربری آسان نسبت به سایر روش های سنتی از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرقه تر است .
امروزه
مقاوم سازی با FRP بدلیل اجرای سریع و آسان آن جایگزین سایر روشهای مقاوم سازی ساختمان شده است .
مراحل اجرای FRP اف آر پی ساده تر از سایر روش های مقاوم سازی می باشد و به تجهیزات زیاد کارگاهی نیاز ندارد به همین دلیل اصولا کاربری ساختمان طی اجرای مقاوم سازی با FRP متوقف نمی شود بنابراین تقویت ستون با استفاده از FRP یکی از روش های محبوب مهندسین و کارفرما می باشد . ضمنا استفاده از FRP اف آر پی در سیستم
تقویت سازه سبب مانند برخی روش های سبب افزایش ابعاد ستون نمی شود و بنابراین مشکلی در معماری سازه بوجود نمی آورد.
ظرفیت جذب نیرو توسط ستون های بتنی ساختمان و میزان شکل پذیری آنها هنگامی که نیروی جانی یا لرزه ای به ستون های بتنی وارد می شوند ، بسیار مهم است .
تقویت ستون های بتنی و
مقاوم سازی ستون های بتنی با FRP اف آر پی سبب تامین ظرفیت برشی و تغییر حالت گسیختگی ستون از برشی به خمشی می شود . مقاوم سازی ستون های بتنی با FRP اف آر پی باعث افزایش شکل پذیری ستون های بتنی تا 5 برابر می شود . در تقویت ستون های بتنی با الیاف FRP ، الیاف شیشه یا کربن در راستای عرض ستون های بتنی پیچیده می شوند (دور تا دور ستون)
الیاف FRP اف آر پی با محصور کردن ستون ها آنها را تقویت می کنند و مقاومت ستون های بتنی را مقدار 2 برابر افزایش می دهند . برای مقاوم سازی ستون های بتنی با FRP اف آر پی، الیاف را به روش passive و در راستای عمود بر ستون در اطراف ان ، دورپیچ می کنند . در این روش محصور کردن ستون با الیاف FRP سبب ایجاد فشاری جانبی بر ستون بتنی می گردد و به همین دلیل مقاومت فشاری ستون افزایش پیدا می کند. آزمایش ها نشان می دهد ، ستون های بتنی مقاوم سازی شده با FRP اف آر پی مقاومت فشاری بیشتری نسبت به ستون های مقاوم نشده با این الیاف دارند . برای اندازه گیری از مقاومت فشاری باید از سهم الیافی که در راستای طولی نصب شده اند، صرف نظر کرد.
در نصب و اجرای FRP اف آر پی بصورت passive تا زمانی که ستون ای بتنی تحت نیروی بار و پدیده ی تغییر شکل قرار نگرفته باشند، FRP تحت تنش قرار نمیگرید و در واقع نقشی در باربری ستون ایفا نمی کند و حالت انفعالی دارد . برای همین نصب و اجرای دقیق و تخصصی سیستم مقاوم سازی ستون های بتنی با FRP از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.
در سیستم مقاوم سازی ستون های بتنی با FRP ، تقویت عضو مورد نظر با افزایش میزان شکل پذیری ستون انجام می گردد . همانطور که گفتیم ستون های بتنی محصور شده با الیاف FRP مقاومت فشاری بسیار یشتری نسبت به ستون هایی دارند که مقاوم سازی نشده است . ایجاد محصور شدگی در ستون ها با دورپیچ کردن الیاف FRP اف آر پی در آن سبب بوجود آمدن فشارهای جابی در ستون های بتنی می گردد همچنین فشارهای محیطی وارده بر عضو بتنی باعث با افزایش مقاومت فشاری آن ها می شود. در مقاوم سازی ستون های بتنی دورپیچ کردن الیاف FRP در عرض ستون ها باعث محصور شدن ستون ها می شود، محصورشدگی ستون سبب افزایش ظرفیت تحمل بارهای محوری با جلوگیری از گسترش بارهای خارج از محور ستون می شود.
طراحی و محاسبات مقاوم سازی ستون بتنی با FRP
پیش از مقاوم سازی ستون بتنی با
FRP لازم است اقدامات مربوط به طراحی و محاسبات مقاوم سازی ستون بتنی با
FRP صورت بگیرد. ستون بتنی محصور شده با
FRP از مقاومت فشاری بالاتری نسبت به ستون بتنی محصور نشده برخوردار است. استفاده از الیاف پلیمری در طراحی و محاسبات مقاوم سازی ستون بتنی نشان می دهد که محصور سازی ستون با الیاف
FRP سبب ایجاد فشار جانبی بر ستون می شود و همین مسئله مقاومت فشاری ستون های بتنی را بهبودمی دهد. علاوه بر این
طراحی و محاسبات مقاوم سازی نشان می دهد که محصور شدگی ستون ها بدلیل پیشگیری از گسترش بارهای خارج از محور ستون سبب افزایش ظرفیت تحمل بارهای محوری می شود.
روش مقاوم سازی ستون های بتنی با FRP
هنگامی که نیروهای محوری به ستون های بتنی وارد می شوند سبب ایجاد کرنش های محوری و عرضی در ستون می شود .
در مقاوم سازی ستون های بتنی با FRP اف آر پی بدلیل محصور شدن ستون ها با الیاف FRP با جلوگیری از افزایش نیروهای عرضی و کنترل آن ، مقاومت ستون در برابر تحمل نیروهای محوری افزایش می یابد . محصور کردن ستون های ساختمان بوسیله پلیمرهای مسلح شده با الیاف FRP اف آر پی در تقویت ستون های لاغر ساختمان (ستون هایی که نسبت ارتفاع به سطح آنها زیاد باشد) و بهبود رفتار آنها در برابر بارهای وارده از طریق افزایش شکل پذیری آن ها نیز ، تاثیر زیادی دارد .
تاثیر مقاوم سازی ستون های مستطیل با الیاف FRP اف آر پی بدلیل عدم یکنواختی فشار محصور شدگی کمتر از تاثیر مقاوم سازی ستون های دایره ای با الیاف FRP می باشد . هنگام محصور سازی ستون های مستطیل با الیاف FRP فقط بخش هایی از ستون به طور موثر مقاوم می شوند ، که برای کاهش تنش در گوشه های مقطع ستون های مستطیلی آن ها را گرد می کنند و بعد از آن الیاف FRP را اجرا می کنند . برای
تقویت ستون ها با FRP از روش دورپیچ استفاده می کنند که مکانیزم این روش بر پایه ی افزایش محصور شدگی ستون می باشد . محصور شدگی ستون باعث تقویت ستون از طریق افزایش ظرفیت محوری و شکل پذیری آن می باشد.
مقاوم سازی شکست ستون های بتنی با FRP
۱-مقاوم سازی ستون بتنی با FRP بدلیل آسیب های ناشی از بوجود آمدن مفصل پلاستیک خمشی
در این نوع آسیب که عموما در بخش کوچکی از انتهای ستون رخ می دهد و بیشتر پس از وقوع زلزل دیده شده است ، ابتدا قسمتی از سطح پوشش بتن کنده می شود و سپس آرماتور های عرضی دچار شکست می شوند و همین باعث می شود آرماتورهای طولی کمانش پیدا کنند . برای رفع این آسیب الیاف FRP را بصورت دورپیچ در محل اتصال تیر به ستون ها و عمود بر محور طولی ستون ا نصب می کنند .
۲-مقاوم سازی ستون بتنی با FRP بدلیل آسیبی ناشی از خرابی در محل وصله پوششی آرماتور طولی
بیشتر در هنگام وقوع زلزله در محل هایی که لنگر وارده زیاد است و آرماتور های طولی با یکدیگر همپوشانی دارند ، بخش انتهایی موجود در ستون تحت خمش زیادی قرار می گیرد و اگر طول وصله مقدار نا چیزی باشد، در هنگام بارگذاری رفت و برگشت آرماتورها جدا می شوند . برای پیش گیری از آسیب می توان با کمک مقاوم سازی با FRP اف آر پی بخشهایی از آرماتور را که همپوشانی ندارند محصور کرد .
۳-مقاوم سازی ستون بتنی با FRP بدلیل شکست برشی ستون ها
یکی از دلایل
خرابی ستون بتنی، شکست های ناشی از مقادیر ناکافی آرماتورهای عرضی است که منحر به ایجاد
ترک در بتن خواهد شد. ترک های شکست برشی عموما مایل و مورب هستند که در نهایت سبب کمانش آرماتورهای طولی خواهند شد. در فرآیند مقاوم سازی با
FRP می توان ضعف های خمشی، برشی، فشاری و حتی شکل پذیری عضو مورد نظر را تا حد چشمگیری بهبود بخشید.
.jpg)
خواص مقاوم سازی ستون بتنی با FRP :
تقویت ستون ها با FRP دارای مزیت های زیادی نسبت به
تقویت ستون با روش های سنتی می باشد که به آن می پردازیم :
۱- افزایش مقاومت خمشی ستون های بتنی با frp
۲- افزایش مقاومت فشاری ستون های بتنی با frp
۳- افزایش مقاومت برشی ستون های بتنی با FRP
۴- افزایش مقاومت در برابر سایش با FRP
۵- افزایش طول عمر ستون های بتنی و سازه با FRP
۶- جلوگیری از گسترش و ازدیاد ترک های بتنی با FRP اف آر پی
۷-به صرفه بودن مقاوم سازی با FRP از نظر اقتصادی نسبت به سایر روش ها
۸- افزایش شکل پذیری ستون های بتنی در مقاوم سازی با FRP
۹- نصب و اجرای آسان الیاف بر تمامی ستون ها
۱۰-عدم تغییر شکل در معماری سازه بدلیل پایین بودن ضخامت الیاف FRP و مقاوم سازی بدون تغییر در ابعاد آنها .
مقاوم سازی انواع ستون های بتنی با FRP
برای مقاوم سازی انواع ستون های بتنی می توان از FRP استفاده کرد، برخی از ستون ها که قابلیت مقاوم سازی با استفاده از الیاف FRP را دارند، عبارتند از:
۱)مقاوم ستون های گرد بتنی با FRP
۲)مقاوم سازی ستون های کتابی یا مستطیلی با FRP
۳)مقاوم سازی ستون های مربعی با FRP
۴)مقاوم سازی ستون های پیش ساخته ی بتنی با FRP
۵)مقاوم سازی ستون قوطی با FRP
