مقاوم سازی ساختمان های قدیمی

مقاوم سازی ساختمان برای افزایش ایستایی و مقاومت سازه در برابر نیروهای وارده صورت میگیرد ، نیاز به مقاوم سازی ساختمان قدیمی چندین برابر ساختمان های جدید می باشد ، چراکه ساختمان های قدیمی بدلایل مختلفی مثل : عدم حضور ناظر ،‌ عدم بکارگیری مصالح با کیفیت ، خظاهای اجرایی و طراحی و در نهایت گذر زمان مقاومت کمتری نسبت به سازه های جدید دارند از این رو امروزه مقاوم سازی ساختمان قدیمی بسیار مورد توجه عموم قرار گرفته است . یکی دیگر از دلایل مهم نیاز به مقاوم سازی ساختمان قدیمی ، عدم وجود آیین نامه در زمان ساخت یا عدم رعایت آیین نامه هایی مربوط به مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله می باشد توسط سازندگان می باشد . گاهی علی رغم رعایت آیین نامه های گذشته ، بدلیل تغییر آیین نامه ها و وجود آیین نامه های جدید و سختگیرانه تر نسبت به گذشته،‌ ساختمان موجود نیازمند اجرای عملیات مقاوم سازی ساختمان قدیمی می باشد.مقاوم سازی ساختمان قدیمی نسبت به تخریب و بنای دوباره ی سازه با توجه به محدودیت های اقتصادی ،‌اجرایی و زمانی گزینه ی مناسبی می باشد .
مقاوم سازی ساختمان قدیمی باعث صرفه جویی در وقت ، زمان و مهم تر از همه هزینه می باشد . البته پیش از اجرای بهسازی لرزه ای سازه و مقاوم سازی ساختمان قدیمی لازم است با تحلیل و بررسی وضعیت سازه ی موجود ، نقشه های اجرایی و آزمایش های ساختمانی به صرفه بودن مقاوم سازی ساختمان قدیمی را بررسی کرد . گاهی شدن آسیب های وارده به ساختمان در گذر زمان و ایرادهای موجود از زمان طراحی و اجرا به حدی شدید است که امکان مقاوم سازی ساختمان قدیمی نیز وجود ندارد و تنها راه باقی مانده تخریب ساختمان و بنای دوباره ی آن می باشد. از طرفی دیگر بسیاری از این سازه ها فاقد شناژ هستند بنابراین در کنار هر اقدامی ضروری است که مقاوم سازی ساختمان بدون شناژ نیز در دستور کار قرار گیرد.
برای انتخاب بهترین روش مقاوم سازی ساختمان های قدیمی لازم است ابتدا با ساختار سازه ی مورد نظر آشنایی پیدا کنیم چرا که مقاوم سازی هر یک از آنها به روش های مختلفی انجام می شود و مستلزم رعایت . ساختمان های قدیمی می توانند به سه دسته کلی تقسیم می شوند:
۱-ساختمان های قدیمی بنایی
۲-ساختمان های قدیمی بتنی
۳-ساختمان های فولادی

روش های مقاوم سازی ساختمان قدیمی

در انواع روش های مقاوم سازی , ترمیم و تقویت ساختمان تامین می گردد . روش های کلی مقاوم سازی ساختمان قدیمی در زیر آورده شده :
۱-مقاوم سازی ساختمان قدیمی با دیوار برشی
۲-مقاوم سازی ساختمان قدیمی با ژاکت فولادی و بتنی
۳-مقاوم سازی ساختمان قدیمی با میراگر یا دمپر
۴- مقاوم سازی ساختمان قدیمی با جداگرهای لرزه ای
۵-مقاوم سازی ساختمان قدیمی با افزایش ضخامت دیوارها
۶-مقاوم سازی ساختمان قدیمی با کاهش جرم ساختمان
۷-مقاوم سازی ساختمان قدیمی با فزودن میانقاب

مقاوم سازی ساختمان قدیمی در برابر زلزله

برای مقاوم سازی ساختمان قدیمی در برابرزلزله می توان با مقاوم سازی اجزای ساختمان قدیمی بصورت موضعی علاوه بر تقویت اجزا مقاومت کلی ساختمان قدیمی را افزایش داد در ادامه به اجزایی از ساختمان که با تقویت آنها می توان سبب مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله شد ، اشاره شده است :
۱-تقویت ستون
۲-تقویت تیر
۳-مقاوم سازی خاک زیر پی
۴-مقاوم سازی دیوار
۵-مقاوم سازی اتصالات با FRP
۶-مقاوم سازی ستون ها با FRP (به روش دورپیچ)
۷-مقاوم سازی خمشی و برشی تیرها با FRP (افزودن الیاف FRP در راستای عضو و در راستای عرضی آن ها)

مقاوم سازی ساختمان قدیمی بنایی

ساختمان قدیمی بنایی سازه هایی هستند که متشکل از آجر، سیمان، بلوک یا سنگ می باشد که از جمله انواع ساختمان های قدیمی می باشند که نیازمند اجرای عملیات مقاوم سازی ساختمان قدیمی هستند . در این نوع سازه ها دیوارهای بنایی تمام یا بخشی از نیروهایی که در راستای قائم می باشند را تحمل می کنند . در سازه های بنایی بهم متصل بودن و پیوستگی سقف , دیوارها و فونداسیون مهم ترین مسئله در تقویت و تحکیم سازه است . مقاوم سازی ساختمان های بنایی مستلزم برقراری نیروی چسبندگی میان اجزای سازه می باشد که با استفاده از ملات های مخصوص تامین می‌شود.




ساختمان بنایی به عنوان توده های ساختمانی تشکیل شده از بخش های مختلف در برابر نیروهای فشاری و کششی دو رفتار کاملا متفاوت از خود نشان می دهند.
سازه های بنایی در برابر نیروهای فشاری مقاومت مناسبی دارند و در هنگام تحمل این نیروها مقاومت و استحکام خوبی از خود نشان می دهند .
بر خلاف آن ساختمان های بنایی در برابر نیروهای کششی وارد شده به ساختمان بدلیل ترد و سست بودن مصالح و ملات بکار رفته در سازه , مقاومت بسیار ناچیزی از خود نشان می دهند.
یعنی هنگامی که این نوع سازه های تحت فشار کششی به حداکثر مقاومت خود برسند بجای وارد شدن به مرحله ی الوپلاستیکی و پلاستیک , دچار شکست می شوند. در واقع ضعف اصلی ساختمان ای بنایی در برابر فشار کششی و زلزله مربوط به مقاومت پایین سازه نیست بلکه بدلیل شکل پذیری پایین ساختمان می باشد .

انتخاب روش مقاوم سازی سازه های قدیمی بنایی

سازه های قدیمی دارای حساسیت و ظرافت بالا می باشند از این رو در انتخاب نوع مقاوم سازی و داخلت در سازه باید نکات بسیار را رعایت کرد که در زیر به آنها اشاره شده :
۱- روشی که جهت مقاوم سازی ساختمان های بنایی انتخاب می شود باید کمترین تخریب را در بنا ایجاد کند .
۲- مقاوم سازی ساختمان بنایی باید به نحوی باشد که سختی سازه را افزایش دهد بدلیل اینکه در هنگام وقوع زلزله نیروها نسبت به سختی اعضای ساختمان توزیع می شوند .
۳- روشی که در مقاوم سازی ساختمان بنایی انتخاب می کنیم , سازه را از نظر دینامیکی و استاتیکی تقویت می کند .
۴- مقاوم سازی ساختمان بنایی باید به نحوی باشد که نرمی (شکل پذیری) اجزای ساختمان را در برابر نیروهای وارده افزایش دهد .
۵- از مصالح سبک و سازگار استفاده شود تا از وارد شدن بار اضافی به ساختمان طی مقاوم ساختمان قدیمی جلوگیری کند و حداکثر یکپارچگی را در بنا ایجاد کند .
۶- مقاوم سازی ساختمان قدیمی به گونه ای باشد که کمترین تغییر را در زیبایی و معماری تاریخی بنا یجاد کند.

مقاوم سازی ساختمان قدیمی بتنی

ممکن است ساختمان قدیمی مورد نظر دارای اسکلت بتنی باشد. عملیات تقویت ساختمان بتنی معمولا بدلیل کمبود مقاومت بتن و کمبود آرماتورهای طولی و میلگردهای عرضی ناشی از کاستی های ضوابط و آیین نامه ها صورت می گیرد. به منظور انتخاب روش مناسب برای مقاوم سازی ساختمان قدیمی پیش از هر اقدامی باید عملیات تعیین مقاومت ساختمان صورت گیرد. در صورتی که مقاومت فشاری بتن مورد نظر از ۱۷۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع کمتر باشد، برای جبران کاستی موجود می توان از روش ژاکت بتنی استفاده کرد که تاثیر چشمگیری در افزایش مقاومت موجود خواهد داشت. اما در صورتی که مقاومت فشاری بتن بیش از این مقدار باشد می توان از روش اتصال ورق های فولادی به وسیله ی انکر بولت ها استفاده کرد. یکی دیگر از روش های مناسب در چنین شرایطی نیز، استفاده از الیاف FRP عنوان می شود. برای مقاوم سازی ساختمان قدیمی بتنی می توان از روش افزودن دیوار برشی نیز استفاده کرد که بکارگیری آن می توان سختی سازه را افزایش داده و سیستم باربری جانبی آن را بهبود بخشید. استفاده از این روش برای مقاوم سازی ساختمان های قدیمی، با افزایش سختی سازه در برابر زمین لرزه سبب بهبود عملکرد آن در برابر چنین حوادثی می شود. در مقاوم سازی با دیوار برشی به منظور تامین گیر داری دیوار برشی یه ستون بتنی می توان شبکه ی آرماتور دیوار را برای پوشش دور تا دور ستون ادامه داد یا نسبت به اجرای عملیات کاشت میلگرد در ستون ها اقدام کرد.

مقاوم سازی ساختمان قدیمی فولادی

در صورتی که اسکلت ساختمان قدیمی از جنس فولاد باشد باید به پارامترهای موثر در مقاومت آن ها نظیر کیفیت جوشکاری، نوع فولاد مصرفی و مقدار آن ها توجه شود تا در صورت عدم رعایت استانداردهای مربوطه در چنین شرایطی نسبت به مقاوم سازی ساختمان قدیمی اقدام شود. عموما در ساختمان های قدیمی فولادی از سقف های طاق ضربی استفاده شده است که بدلیل وزن بالا، عملکرد مناسبی در برابر حوادثی نظیر زلزله نخواهند داشت. بنابراین تقویت سقف طاق ضربی یکی از ضروریات مهم در مقاوم سازی ساختمان فولادی خصوصا از نوع قدیمی محسوب می شود. سازه فولادی از وزن زیادی برخوردارند به همین فشار بیشتری هنگام وقوع حوادث به آنها وارد می شود و از طرفی عموما به دلیل عدم وجود ساختاری یکنواخت در تیرآهن و آجرهای سقف های بکار رفته در سازه های فولادی قدیمی، شاهد رفتار مناسبی از این سازه ها در برابر زلزله نخواهیم بود. بنابراین معمولا از اجرای مجدد سقفی متشکل از شبکه ی فولادی و بتن و پس از آن حذف طاق ضربی به عنوان راه حلی مناسب برای اصلاح چالش های این سازه ها استفاده می شود.
یکی دیگر از چالش های موجود در فرآیند مقاوم سازی ساختمان های فولادی قدیمی، وجود مقاطع دوبل بست دار در ستون های این سازه ها است که معمولا در برابر زلزله ها عملکرد مناسب از خود نشان نمی دهند و سبب آسیب دیدن سازه می شوند. راه حل مناسب برای مقاوم سازی ستون در این سازه ها، استفاده از ورق های سرتاسری است که علاوه بر تامین مقاومت های خمشی، برشی و پیچشی سبب بهبود عملکرد سازه های قدیمی فولادی در برابر زلزله خواهد شد.
وجود اتصالات خورجینی که فاقد عملکرد صحیح در برابر زلزله است، یکی دیگر از چالش های موجود در ساختمان های قدیمی فولادی است که می تواند فرو ریزش سقف ها را در شرایط حساس بدنبال داشته باشد. این اتصالات معمولا با هدف باربری ثقلی بدون در نظر گرفتن باربری جانبی طراحی می شوند. بنابراین به منظور تامین باربری جانبی در ساختمان های قدیمی فولادی می توان از سیستم مهاربندها استفاده کرد. علاوه بر این می توان از ورق های زیر سری و رو سری نیز به منظور گیردار کردن کامل این اتصالات بهره برد.

مقاوم سازی طاق ضربی در ساختمان فولادی قدیمی

سقف های طاق ضربی عموما در ساختمان های قدیمی وجود دارد و از تیرآهن و آجرهای فشاری تشکیل شده است که وزن زیادی دارند به همین دلیل نیروی زیادی به آنها وارد می شود و این سقف ها را به شدت آسیب پذیر می کند . مقاوم سازی طاق ضربی عموما طی تقویت ساختمان قدیمی اجرا می گردد .
مقاوم سازی طاق ضربی در ساختمان قدیمی بدلیل عدم یکپارچگی ساختار این سقف ها و در نتیجه عدم بروز رفتار مناسب در برابر زلزله اهمیت بسیاری دارد .

راه های مقاوم سازی سقف طاق ضربی در ساختمان های قدیمی

کارآمدترین روش برای مقاوم سازی سقف طاق ضربی ، حذف سقف طاق ضربی می باشد . در واقع طی مقاوم سازی ساختمان های قدیمی باید یک شبکه ی فولادی به همراه بتن بر روی سقف موجود اجرا گردد و پس از آن طاق ضربی را حذف کرد . مراحل اجرای این عملیات به شرح زیر می باشد :
۱- حذف نازک کاری سقف طاق ضربی جهت نمایان شدن تیر آهن ها و آجر
۲- اجرای برش گیری و آرماتوربندی (اجرای یک شبکه ی فولادی)
۳- بتن ریزی با ضخامت ۵ تا ۱۰ سانتی متر روی سقف
۴- حذف آجرهای زیر سقف اجرا شده
لازم بذکر است در این روش یکپارچگی طاق ضربی تامین می شود اما اگر تخریب طاق ضربی ما بین تیرهای فولادی صورت نگیرد، وزن سازه به شدت افزایش خواهد داشت لذا پس از خشک شدن بین حتما باید مرحله ی تخریب طاق ضربی و حذف اجرهای آن اجرا گردد.

مقاوم سازی ستون های ساختمان قدیمی فولادی

عمدتا در ساختمان های قدیمی از ستون هایی با مقاطع دوبل بست دار استفاده شده است که براساس مشاهدات بدست آمده در زمین لرزه ای مختلف این ستون ها فاقد عملکرد مناسب مورد انتظار هستند و ممکن است به دلیل تغییر شکل های زیاد منجر به فروریزش ساختمان گردد. برای مقاوم سازی ستون های بست دار (پا باز) می توان از ورق های سرتاسری و یا ژاکت بتنی استفاده کرد. استفاده از این روش سبب افزایش مقاومت خمشی، برشی و پیچشی ستون ها می شود که بهبود عملکرد ساختمان در برابر زلزله را به همراه دارد.

مقاوم سازی اتصالات در ساختمان قدیمی فولادی

اتصالات تیر به ستون در ساختمان های قدیمی در یک راستا اجرا شده اند که اصطلاحا به آن ها خورجینی گفته می شود. در این اتصالات تیرها به صورت یکسره از طرفیت ستون ها عبور داده می شوند و به منظور مهار کردن آن ها از دو نبشی در بالا و پایین تیر استفاده می شود که این موضوع سبب مقداری گیرداری در اتصال می گردد. در چنین شرایطی برای فراهم کردن سطوح مناسب برای اتصال تیر به نبشی، نبشی زیرین را بزرگتر و نبشی رویی را کوچک تر از عرض تیر در نظر می گیرند. بطور کلی این اتصالات در ساختمان های قدیمی فولادی فاقد عملکرد مناسب در برابر زلزله بوده و آسیب جدی ساختمان را بدنبال دارد. اتصالات خورجینی در ساختمان های قدیمی فولادی در برابر بارهای جانبی از مقاومت کافی برخوردار نیستند و برای تامین مقاومت لازم در آنها می توان از مهاربندها استفاده کرد. علاوه بر این می توان از ورق ها زیرسری و روسری نیز برای تقویت این نواحی استفاده کرد.

مقاوم سازی ساختمان قدیمی با FRP

یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان های بنایی استفاده از سیستم مقاوم سازی با FRP است که سبب تقویت اجزایی که در اثر فرسایش مقاومت خود را از دست داده اند می شود . با استفاده از مصالح FRP می توان دیوارها و بخش هایی از بنا را که در اثر فرسایش ملات و سایر مصالح در کنار تاثیر عوامل آسیب زا , خرد و شکننده شده اند را تقویت کرد . در این مقاله به بررسی استفاده از میلگرد FRP به همراه گروت در ترمیم و مقاوم سازی ساختمان های بنایی می پردازیم .
با استفاده از میلگردهای FRP و گروت بخش هایی از سازه که وظیفه ی انتقال نیروهای قائم به فونداسیون و مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی را دارند , تقویت می شوند . به کمک تزریق ملات ترمیمی تمام بخش های داخلی که پوک شده اند، پر می شوند و تزریق تا مرحله ای ادامه می یابد که ملات های قدیمی منسجم می شوند و فضای موجود یکدست و یکپارچه می شود .

روش اجرای FRP در جرز ها و ستون ها در مقاوم ساختمان قدیمی

این روش با استفاده از میله هایی از جنس الیاف CFRP و الیاف GFRP به قطر 8 میلی متر و قرار دادن آنها در محل های از پیش تعیین شده انجام می گیرد . محل های از پیش تعیین شده بصورت عمودی به قطر ۱۰ سانتی متر حفر می شوند و پس از قرار گیری میله های FRP درون آنها و تا عمق فونداسیون , توسط صفحای بسته می شوند و فضای خالی با تزریق ملات پایه سیمانی پر می شود . تزریق ملات تا آنجا ادامه می یابد که تمام فضاهای خالی و پوک پر شوند و بخشی از ملات نیز بیرون بزند .

روش اجرا FRP در دیوارها در مقاوم سازی ساختمان قدیمی

این روش با استفاده از میله هایی از جنس GFRP و CFRP به قطر 8 میلی متر و قرار دادن آنها در محل های از پیش تعیین شده انجام می گیرد . محل های از پیش تعیی نشده بصورت افقی با قطر ۲۵ سانتی متر حفر می شوند و پس از قرار گیری میله های FRP درون آنها توسط صفحاتی از همینن جنس بسته می شوند .لازم بذکر است زاویه ی این میله ها با افق باید حدود 15 درجه باشند و برای نتیجه ی بهتر پند ردیف آجر را در ارتفاع قطع کنند . فضاهای خالی با تزریق ملات پایه سیمانی پر می شوند و تزریق تا آنجا ادامه می یابد که تمام فضاهای خالی و پوک پر شوند و بخشی از ملات نیز بیرون بزند.
محل عملیات مقاوم سازی روی دیوار را می توان پس از اتمام کار با اجرای نازک کاری و تزیینات دیوار پنهان کرد.

روش اجرا FRP در کف طبقات در مقاوم سازی ساختمان قدیمی

در روش مقاوم سازی کف , شیار هایی در اندازه های مشخص در امتداد کف ایجاد می شود , این روش به منظور تحکیم مقاومت بیشتر و افزایش یکپارچگی سازه انجام می گیرد . در فضاهایی که مقاوم سازی از داخل جرز یا ستون عبور می کنند می توان همانطور که ذکر شده حفره های افقی در عضور مورد نظر ایجاد نمود . پس از قرار دادن المان های تقویتی سیارها با ملت پر می شوند و پس از پرداخت سطح آنها عملیات کف سازی بتن اجرا می شود . با اجرای این روش ها کلاف بندی های افقی و عمودی ایجاد می شوند .

مزایای مقاوم سازی ساختمان قدیمی با FRP

استفاده از مصالح FRP در مقاوم سازی ساختمان قدیمی از مزایای زیادی نسبت به سایر روش ها برخوردار است. این روش علاوه بر افزایش ظرفیت باربری سازه از سرعت زیادی نیز برخوردار بوده و نسبت به روش های دیگر مقرون به صرفه تر محسوب می شود. مقاوم سازی ساختمان قدیمی با این روش نیازمند هیچگونه عملیاتی برای به روز رسانی رسانی و نگهداری خاصی نلوده و اختلالی در بهره برداری از ساختمان ایجاد نخواهد کرد. ضمنا مقاوم سازی به این روش سبب افزایش مقاومت سازه در برابر پدیده خوردگی بتن در مناطق حساس و پیشگیری از گسترش خرابی در سازه ساختمان قدیمی خواهد شد.



روش اصلاح ترک در بتن ساختمان قدیمی بنایی







۲-ایجاد یکپارچگی در مقاوم سازی ساختمان قدیمی بنایی با استفاده از شبکه فولادی

۳-افزودن دیوارهای داخلی جهت بهبود عملکرد در مقاوم سازی ساختمانی بنایی قدیمی





۴-افزودن پشت بند جهت مقاوم سازی سازه های بنایی