مقاوم سازی تیرچه بلوک

بطور کلی مقاوم سازی سقف ها نقش مؤثری در افزایش مقاومت سازه و بهبود عملکرد آن حین وقوع زلزله دارند. روش های مختلف برای مقاوم سازی این المان ها در سازه وجود دارد که با توجه به نوع سقف تعیین می شود. یکی از انواع سقف ها در ساختمان که در این مقاله به آن می پردازیم، سقف تیرچه بلوک و روشهای مقاوم سازی سقف تیرچه بلوک است. سقف های تیرچه بلوک سقف هایی هستند که از ترکیب تیرچه بلوک سیمانی یا بلوک سفالی تشکیل شده اند و به دو گروه سقف های تیرچه بتنی و سقف های تیرچه فولادی با جان باز، تقسیم می شوند که هر یک از آنها به لحاظ جزییات اجرایی و بلوک مصرفی با یکدیگر متفاوتند. در این نوع سقف ها جهت سهولت در اجرای سقف در فاصله ی بین تیرچه ها به عنوان قالب از بلوک ها استفاده می شود، بلوک های بکار رفته در سقف های تیرچه بلوک می توانند بلوک سیمانی ،‌بلوک سفالی و بلوک پلی استایرن یا فلزی ، چوبی و پلاستیکی که اصطلاحا به آنها بلوک موقت گفته می شود ، باشد . ضمنا سقف های تیرچه بلوک قابلیت اجرا در سازه های بتنی و فولادی را دارند .
در برخی شرایط خطاهای اجرایی یا طراحی و تاثیرات اقلیمی ، فرآیند مقاوم سازی بلوک ها را ضروری می کند لازم بذکر است که تامین مقاوم تیرچه بلوک ها سبب مقاوم سازی ساختمان و بهبود رفتار لرزه ای سازه نیز می گردد . یکی دیگر از دلایل اصلی ایجاد ضرورت تقویت تیرچه بلوک زمانی است که نیروی وارده به تیرچه ها بیش از حداکثر نیروی قابل تحمل توسط تیرچه ها باشد.

دلایل نیاز به تقویت و مقاوم سازی تیرچه بلوک

۱-تغییر کاربری سازه
تغییر کاربری سازه یکی از دلایل ضروری برای مقاوم سازی سقف تیرچه بلوک است. در شرایطی که کاربری یک ساختمان تغییر داده می شود با توجه به اینکه حجم عبور و مرور و نیروهای وارد شده به سازه نیز تغییر می کند، لازم است برخی اجزای سازه مثل تیرها،‌ ستون ها و دیوارها نیز به گونه ای تقویت شوند که افزایش ظرفیت باربری سازه را به همراه داشته باشند. در چنین شرایطی هر چقدر مقاومت سقف تیرچه بلوک بیشتر شود به همان ترتیب مقاومت سقف و ظرفیت باربری سازه نیز افزایش پیدا می کند. بطور کلی در شرایطی که نیروی وارد شده به سقف از ظرفیت قابل تحمل آن بیشتر باشد، نیاز به مقاوم سازی سقف تیرچه بلوک است.

۲-فقدان پوشش کافی در سقف تیرچه بلوک
با گذر زمان و استفاده ی مداوم از سازه، ساختمان دچار زوال خواهد شد. بطور کلی هرچقدر از عمر مفید یک سازه بیشتر کاسته شود شاهد اثار بیشتری از فرسودگی در سازه خواهیم بود. زوال سازه به شکل های مختلفی در سازه ظاهر می شود. فرسودگی سازه سبب از بین رفتن پوشش سقف تیرچه بلوک و ایجاد الزام برای مقاوم سازی آنها خواهد شد.

۳-فقدان مقاومت کافی در میلگردهای سقف تیرچه بلوک
کمبود میلگرد یا زنگ زدگی میلگرد موجود در سقف تیرچه بلوک یا تغییر آیین نامه ها به نحوی که وضعیت حاکم بر میلگردها با قوانین جدید سازگار نباشد، زمینه ی لازم برای مقاوم سازی سقف تیرچه بلوک را فراهم می کند.

۴-آسیب در سقف تیرچه بلوک
زمانی که تنش های وارد بر سقف تیرچه بلوک افزایش پیدا کند سبب وقوع شکست در بتن سقف تیرچه بلوک و گسیختگی آن می شود. علاوه بر این لرزش سقف تیرچه بلوک یکی از نمونه های آسیب پذیری این المان ها محسوب می شوند که عمدتا ناشی از عدم طراحی و اجرای اصولی است. مقاوم سازی سقف تیرچه بلوک می تواند مانع از شکست بتن هنگام اعمال شدن نیروی بیش از حد به ان باشد.

تقویت تیرچه بلوک ها با FRP

یکی از راه های نوین مقاوم سازی ساختمان و عناصر سازه استفاده از الیاف FRP می باشد . الیاف FRP بدلیل ویژگی های فیزیکی و ماهیت شیمیایی مثل : وزن ناچیز آن نسبت به فولاد علیرغم داشتن مقاومت بیشتر از فولاد و بدنبال آن مقاومت در برابر زنگ زدگی ، سختی کششی ، خمشی و ضخامت آن در کنار سهولت در اجر سبب تبدیل سیستم مقاوم سازی با FRP به یک روش متداول و پر طرفدار در تقویت سازه ها شده است . از این روش می توان در مقاوم سازی تیرچه بلوک ها نیز استفاده کرد . استفاده از الیاف اف آر پی بویژه الیاف کربن CFRP در تقویت این عناصر سبب افزایش ظرفیت باربری ، افزایش مقاومت در برابر خوردگی ، بهبود عملکرد لرزه ای و افزایش سختی خمشی و برشی می گردد. الیاف CFRP علاوه بر بهبود رفتار سازه و بهسازی لرزه ای تیرچه بلوک ها یک روش مقرون به صرفه ، اقتصادی و آسان می باشد که مقاومت سازه را در برابر سایش و عوامل شیمیایی نیز تامین می کند.

نحوه ی مقاوم سازی تیرچه بلوک ها

در مقاوم سازی تیرچه بلوک ها با الیاف CFRP عموما از ورق های FRP تک جهته استفاده می شود که در ناحیه کششی تیر بوسیله ی رزین اپوکسی مخصوص نصب الیاف متصل می شود ، همانند مقاوم سازی تمام عناصر سازه در تقویت تیرچه بلوک ها نیز لازم است در ابتدا بخش های سست ، کرمو شده و اضافی تخریب و از طریق ترمیم بتن بازسازی شوند پس از هموارسازی سطوح تیرچه یک لایه پرایمر زده می شود و اولین لایه FRP آغشته به چسب FRP یا رزین اپوکسی اعمال می گردد و سپس بوسیله ی غلتک حباب های آن گرفته می شود . به همین ترتیب نیز می توان لایه دوم FRP را اجرا کرد در نهایت ماسه کوارتز روی رزین اپوکسی پاشیده می شود تا امکان اجرای مصالح بعدی مثل گچ روی تیرچه بلوکها فراهم شود .
آزمایش ها نشان می دهد به ازای اجرای یک لایه الیاف FRP برای مقاوم سازی تیرچه بلوک ها ، مقاومت آنها بین ۱۰ تا ۱۷۰ درصد افزایش می یابد ضمن آنکه طبق آیین نامه ی موجود تنها ۴۰ درصد افزایش مقاومت برای یک عنصر سازه ای کافی می باشد ضمنا تحقیقات حاکی از آن است که سختی تیرچه بلوکهای مقاوم سازی شده با الیاف FRP بعد از ترک خوردن بسیار بیشتر از سختی تیرچه بلوک های فاقد الیاف FRP پس از ترک خوردن است . ضمنا الیاف اف آر پی بدلیل ضخامت و وزن پایینی که دارند بدون افزایش وزن و ابعاد تیرچه بلوکها مقاومت از دست رفته ی آنها را تامین می کنند . لازم بذکر است تعداد لایه های FRP ، آرایش الیاف و نوع الیاف FRP مورد استفاده در تقویت تیرچه بلوک ها باید به دقت و با محاسبات توسط مهندسین مجرب با رعایت استاندارد ها تعیین گردد.

مقاوم سازی به دلیل شکم دادن سقف تیرچه بلوک

با ظهور سقف های تیرچه بلوک بسیاری از چالش های سقف طاق ضربی حل شدند. با این وجود این سقف ها خود نیز دارای مشکلاتی هستند. مهم ترین نکته برای پیشگیری از وقوع مشکلات سقف های تیرچه بلوک، استفاده از شمع کوبی در زیر سقف است. عدم رعایت شمع بندی می تواند حتی پس از بتن ریزی نیز موجب ریزش سقف شود. در ادامه به چند دلیل اصلی ریزش سقف های تیرچه کرومیت اشاره خواهیم کرد
۱-ضعف بال فوقانی
۲-وجود ورق های برشگیر کوتاه در سر دو سر تیرچه
۳-عدم استفاده از گوشواره های تقویتی اضافه در دو سر تیرچه های بزرگتر از ۵/۶ متر
۴-عدم جوشکاری میلگردهای مهار به بخش بالای نبشی تیرچه
۵-عدم جوشکاری میلگردهای پایین ژوئن به میلگردهای زیگزاگ یا ورق تحتانی
۶-وجود انحنا در تیرچه که باید قائم شود.
۷-استفاده از نیروی کار زیاد به روی سقف حین ماله کشی بتن
۸-اجرای ناقص ژوئن
۹-فشار لوله بتن به روی تیرچه

علت شکم دادن سقف تیرچه بلوک

علت اصلی شکم دادن سقف تیرچه، اتصال نبشی تیرچه به پل های فلزی است که سبب اعمال فشار به بال تحتانی و شکم دادن سقف تیرچه خواهد شد. در ادامه به برخی از رایج ترین دلایل سنگینی بیش از حد تیرچه کرومیت که عواقب ناگواری داد نیز اشاره خواهیم کرد:
۱-اجرای یونولیت های سقفی غیر استاندارد و فاقد کیفیت لازم
۲-عدم تولید تیرچه هایی با خیر منفی پایین در کارخانه ها
۳-استفاده از بتن فاقد استاندارد (عدم رعایت نسبت های صحیح در طرح اختلاط بتن)
۴-عدم کنترل اتصالات اسکلت فلزی پیش از اجرا

اهمیت خیز منفی در تقویت سقف تیرچه بلوک

سقف تیرچه بلوک یکی از سقف های متداول در ساختمان ها محسوب می شود که به منظور پیشگیری از شکم دادن سقف تیرچه بلوک یا وقوع خیز مثبت خطرناک در آن لازم است تا در اجرای آنها خیز منفی در نظر گرفته شود. بدین منظور خیزی به سمت بالا در تیرچه ها اعمال می گردد که پس از اجرا و یکپارچه شدن سقف و یا بارگذاری ساختمان، از بین می رود. مقدار لازم برای ایجاد خیز منفی معمولا به ازای هر متر طول دهانه، ۲ میلی متر در نظر گرفته می شود.

هدف از ایجاد خیز منفی در سقف تیرچه بلوک

به طور کلی پس از بتن ریزی سقف به دلیل وزن ناشی از اجرای بتن، شمع های موجود تغییر شکل داده و تکیه گاه آنها نشست می کند. علاوه بر این بتن دچار خزش و جمع شدگی می گردد که همه ی این عوامل منجر می شود که تراز سقف پایین تر از تراز موجود در نقشه شود. برای جبران این پدیده خیز منفی اجرا می شود. در ادامه به برخی از دلایل اصلی ایجاد سقف تیرچه بلوک می پردازیم:
۱-پیشگیری از وقوع لرزش یا خیز مثبت در سقف
۲-کاهش لرزش سقف حین بهره برداری از سازه
۳-رعایت الزامات آیین نامه ها

نحوه ی کنترل خیز منفی در سقف تیرچه بلوک

برای کنترل خیز منفی لازم است تا به موارد زیر توجه شود. کنترل باید براساس یک خط مبنا صورت گیرد که در تمام سطح طبقه یکسان است. بدین منظور در ابتدای کار باید خط تراز مشخصی را در هر طبقه و روی ستون های بتنی یا جک های صلیبی موجود در زیر تیر یا تیرچه ها علامت زده و ریسمانی را از ابتدا به انتهای دهانه کشید. این ریسمان به عنوان مبنای کنترل خیز منفی در آن دهانه در نظر گرفته می شود. حداکثر خیز منفی محاسبه شده باید در وسط دهانه اعمال شده و در ابتدا و انتهای دهانه صفر باشد. با این روش می توان خیز منفی را در تمام سقف ها کنترل کرد. توصیه می شود تا خیز منفی حین ساخت تیرچه های بتنی یا فلزی اعمال گردد چرا که اجرای آن در سقف با چالش هایی نظیر بلند شدن تیرچه ها روبرو خواهد بود.

نحوه ی اجرای خیز منفی تیرها پیش از اجرای سقف های بتنی

همانطور که پیش تر به آن اشاره شد، خیز منفی باید پیش از بتن ریزی اجرا و کنترل گردد. می توان خیز منفی را در سقف های تیرچه بلوک با شل و سفت کردن پیچ تنظیم جک که معمولا در زیر سقف استفاده می شود، کنترل کرد. به منظور کسب اطلاعات بیشتر در خصوص اعمال خیز منفی برای تقویت سقف تیرچه بلوک و پیشگیری از شکم دادن سقف می توان به نشریه ۵۴۳ و ۹۴ آیین نامه ها اجرایی رجوع کرد.