تقویت سازه های بتنی

سازه های بتنی بخش وسیعی از سازه ها را تشکیل می دهند به همین دلیل مقاوم سازی و تقویت سازه های بتنی از اهمیت بالایی برخوردار است . از دلایل نیاز به بهسازی لرزه ای و مقاوم سازی سازه های بتنی می توان به وجود اشتباهات طراحی و اجرایی اشاره کرد که بصورت اشکال مختلفی از ضعف های سازه بروز می کند که از طرق مختلف راهکارهای تقویت سازه های بتنی ، می توان آنهارا تعمیر ، ترمیم و تقوت کرد . به کمک تعمیر و ترمیم سازه های بتنی و اجزای آسیب دیده سازه را به استاندارد بهره برداری می رسانند و در آخر با روش های مناسب اقدام به افزایش ظرفیت باربری سازه می کنند .
بتن یکی از مصالح ساختمانی است که با داشتن مقاومت فشاری مناسب از مقاومت کششی کمی برخوردار است و عدم دقت در محاسبات ، طراحی و اجرای آن باعث ضعف سازه و سپس تخریب عضو بتنی می شود ، و درعوض رعایت اصول صحیح در مراحل طراحی و اجرای آن می تواند سبب ساخت و سازه های با کیفیت شود . بدلیل ماهیت سازه های بتنی در صورت بروز آسیب های نامطلوب در آن که منجر به تضعیف سازه می شود می توان پس از ترمیم بتن با استفاده از روش های موجود و قابل اجرا اقدام به افزایش مقاومت بتن از طریق فرآيندهای مقاوم سازی بتن کرد .

تقویت ساختمان های بتنی

همانطور که به آن اشاره شد ، بتن دارای مقاومت فشاری مطلوبی است ولی از معایب آن می توان به مقاومت کششی کم آن اشاره کرد . ضعف بتن یا بصورت ظاهری مثل ترک در بتن ظهور می کند یا بر اثر پیامدهای آن در ساختمان متوجه آن می شویم که با انجام آزمایش های بتن می توان از از مقدار مقاومت حقیقی آن اطمینان حاصل کرد و در صورت پایین تر بودن آن از حد آستانه با استفاده از فرآيند به خصوص و به کمک ملات های ترمیمی بتن نسبت به اطلاح آن اقدام کرد. برای رفع مشکل مقاومت کششی پایین و تقویت ساختمان بتن می توان مقاومت کششی آنرا با کاشت میلگرد نیز بهبود بخشید .
در صورتی که در المان بتنی آرماتور بکار نرفته باشد یا به بیانی دیگر مسلح نشده باشد ، امکان ترک خوردگی ، آسیب و در نهایت پیش روی آسیب تا زوال سازه پس از اعمال بار در آن وجود دارد .
از علل ضعف در سازه های بتنی که اجرای فرآیند مقاوم سازی بتن را الزامی می کند، می توان به موارد زیر اشاره کرد :
۱- استفاده از مصالح نا مرغوب
۲- بتن ریزی نامناسب
۳- عدم رعایت شرایط عمل آوری
۴- بدلیل وجود اشباهات طراحی و اجرایی
۵- بدلیل افزایش بار ساختمان
۶- بدلیل عوامل محیطی آسیب زا
۷- بدلیل زمین لرزه

علل نیاز به تقویت سازه های بتنی
آسیب های بوجود آمده ناشی از ضعف در سازه های بتنی به شکل های زیر رخ می دهد :

1-تقویت سازه های بتنی بعلت گسیختگی در پوشش بتن
2-تقویت سازه های بتنی بعلت ظهور ترک در بتن
3-تقویت ساختمان بتنی بعلت لایه لایه شدن مرکز بتن در اثر زمین لرزه
4-تقویت ساختمان بتنی بعلت جدا شدن خاموت ها از محل خود
5-تقویت سازه ی بتنی بعلت شکست برشی در اعضای بتنی کوتاه
6-تقویت سازه ی بتنی بعلت کمانش در آرماتور های طولی
7-تقویت سازه های بتنی بعلت تغییر مکان میلگردهای فولادی از نقطه ی اولیه
8-تقویت سازه های بتنی بعلت ظهور ترک در نواحی اطراف بازشوهای دیواربرشی
9-تقویت ساختمان ها بتنی بعلت ظهور ترک های برشی در نواحی اتصالات بتنی

روش های تقویت سازه ی بتنی :

۱- تقویت سازه ی بتنی با دیواربرشی
۲- تقویت سازه ی بتنی با ورق های فولادی
۳- تقویت سازه ی بتنی با شاتکریت بتنی
۳- تقویت سازه های بتنی با جداگرهای لرزه ای
۴- تقویت سازه های بتنی با سیستم های جاذب انرژی
۵- تقویت سازه های بتنی با الیاف FRP
۶- تقویت سازه ی بتنی با تقویت اجزای بتنی ( تقویت تیر ، تقویت ستون و.....)

مقاوم سازی سازه های بتنی

وجود اشتباهات در هنگام طراحی و اجراء ، از بین رفتن تمام یا بخشی از سازه بدلیل فرسودگی میلگردهای فلزی و اعمال تغییرات در کاربری ساختمان از علل اساسی نیاز به مقاوم سازی سازه های بتنی است. در برخی نقاط کیفیت ساخت بدلایل مختلفی پایین است که سبب بروز شرایط نامطلوب در سازه و لزوم اجرای مقاوم سازی سازه های بتنی در آن می شود. ضمنا برخی ساختمان ها پیش از آئین نامه های جدید مقاوم سازی ساخته شده اند و به دلیل ضعف در جزئیات آرماتوربندی هم اکنون مشمول مقاوم سازی ساختمان می شوند .آرماتور گذاری ضعیف سبب پایین آمدن ظرفیت های تغییر مکانی جانبی و استهلاک انرژی می شود که به مرور مسبب فرسوده شدن سازه ، از دست رفتن مقاومت بتن و در نهایت تخریب ساختمان است. وجود مصالح ساختمانی متنوع سبب بوجود آمدن روش های متفاوت مقاوم سازی ساختمان شده است . انتخاب روش مقاوم سازی سازه ی بتنی مورد نظر یکی از دغدغه های مهندسین ساختمان است که پس از تعیین مقاومت ساختمان و با در نظر گرفتن موقعیت سازه و پارامترهای موثر در امر مقاوم سازی سازه های بتنی قابل انتخاب است .

تقویت سازه های بتنی با ژاکت بتنی یا فولادی

مقاوم سازی با ژاکت فولادی و ژاکت بتنی از تکنیک های قدیمی و متداول در تقویت سازه های بتنی و بهسازی آن است . بکارگیری فولاد نیز یک شیوه ی اولیه در افزایش ظرفیت اسکلت های بتنی است ، در تقویت سازه بتنی با بکار گیری فولاد ، لایه بتنی عضو مورد نظر در سازه جدا می شود و میلگردهای فلزی اضافه در این بخش نصب می شود سپس این فضا با استفاده از رزین های مخصوص که دارای مقاومت بالا هستند پوشیده می گردد .
از معایب بزرگ این روش عدم توجه به احتمال بروز زنگ زدگی میلگرد در بتن است .

تقویت سازه های بتنی با ژاکت فولادی (فلزی)

تکنیک مقاوم سازی با ژاکت فولادی یا ورقه های فلزی از روش های متداول تقویت سازه ی بتنی است . در این روش میلگردها یا ورقه های فلزی از بیرون به عضو بتنی مورد نظر متصل می شوند . در مقاوم سازی با ژاکت فولادی علی رغم افزایش مقاومت سازه و بالا بردن ظرفیت بار بردی آن معایبی نظیر : وزن بالای اجزای فولادی ، دسترسی سخت به اعضا و مشکل اتصال بین فولاد و بتن بدلیل احتمال خوردگی فولاد می باشد .
عموما وزن و ابعاد بالای فولاد در این روش از مقاوم سازی سازه ی بتنی سبب بروز مشکل و پیچیدگی در ساخت و حمل این اجزاء می شود .

تقویت سازه های بتنی با ژاکت بتنی

مقاوم سازی با ژاکت بتنی یکی دیگر از روش های قدیمی تقویت سازه های بتنی است . ژاکت بتنی از طریق افزایش میزان شکل پذیری و سختی اجزای سازه ، مقاومت کلی ساختمان را افزایش می دهد .
حین اجرای این روش ساختمان قابل بهره برداری نمی باشد . بکار بردن بتن آرمه در مقاوم سازی سازه های بتنی علاوه بر افزایش سختی موجب افزایش ابعاد سازه ی بتنی مورد نظر نیز می شود که همین امر مقدار بار مرده ی وارد بر سازه را بیشتر می کند و این پدیده از معایب این روش است .

تقویت سازه های بتنی با دیوار برشی

مقاوم سازی سازه های بتنی با دیوار برشی از تکنیک های متداول و اقتصادی است . هزینه ی ساخت پایین ، نصب سریع و قدرت جذب بالای انرژی سبب استفاده از این روش شده است .
دیوار برشی از طریق افزایش شکل پذیری ، اعضای بتنی را تقویت می کند و از بروز خسارت شدید در زلزله جلوگیری می کند . باید توجه داشت که اجرای دیوار برشی و مقاوم سازی با دیوار برشی مستلزم آماده سازی فونداسیون جهت تحمل نیروی وارد بر آن است .

تقویت سازه های بتنی با الیاف FRP اف آر پی

برای مقاوم سازی و تقویت سازه های بتنی به متریال هایی نیاز است که علاوه بر افزایش مقاومت بتن ضعیف در عضو مورد نظر، در شرایط نامطلوب محیطی نیز دوام خود را حفظ کنند و از بتن نگهداری کنند .
با گسترش روز افزون علم مهندسی و تولید متریال های جدید در صنعت ساختمان تکنیک های مقاوم سازی ساختمان نیز افزایش یافت و سبب پیشرفت زیادی در زمینه ی تعمیر ، ترمیم و تقویت ساازه های بتنی شد .
محصولات FRP اف آر پی یکی از مصالح نوین و پیشرفته در صنعت ساخت و ساز است که ضمن تقویت سازه ها ، نقص های موجود در شیوه های سنتی مقاوم سازی را تا حد زیادی پوشش داده است. محصولات FRP علاوه بر افزودن مقاومت سازه ، تعمیر و ترمیم بتن از وزن و ضخامت کمی برخوردارند و مشکل افزایش وزن و ابعاد در روش های سنتی مقاوم سازی را ندارند . ضمنا حین اجرای مقاوم سازی با FRP امکان استفاده از سازه وجود دارد و نیروی انسانی زیادی را جهت نصب بکار نمی گیرد. طی روش تقویت سازه با FRP ، الیاف FRP به رزین اپوکسی FRP آغشته می شوند و مقاومت سازه را افزایش می دهند . سیستم مقاوم سازی با FRP بدلیل افزایش مقاومت در برابر پدیده های مخرب نظیر خوردگی بتن (ناشی از شرایط محیطی) و عدم نگهداری خاصی بسیار مورد توجه مهندسین قرار گرفته است .
سهولت اسفاده از FRP و عدم ایجاد تغییر در معماری سازه سبب افزایش بکار گیری از این روش در گسترده ی وسیعی از مقاوم سازی شده است .
مقاوم سازی سازه های بتنی به روش خارجی و سهولت اجرای FRP سبب رایج شدن این تکنیک شده است . تقویت سازه با FRP نیز مشکلات خاص خود نظیر عدم مقاومت در برابر آتش سوزی را دارد که استفاده از عایق های حرارتی سبب پاسخ گویی به این ایراد شده است.