امروزه نیاز گسترده جامعه به ساخت ساختمان و مسکن ها و ساختمان بتنی و فلزی روش ها و مصالح جدیدی برای افزایش سرعت ساخت و مقاوم سازی ساختمان ها مطرح شده است. از آنجا که سازه های بتنی بخش عمده ای از ساختمان ها را تشکیل می دهند مقاوم سازی ساختمان بتنی برای بالا بردن مقاومت ساختمان در برابر نیروهای وارده مانند زلزله بسیار مهم می باشد. ساختمان های بتنی اگر با روش های استاندارد و مطلوب ساخته شوند ساختمان هایی با عمر طولانی می باشند. بسیاری از ساختمان های بتنی به علت های مختلفی مانند خطا در حین طراحی و ساخت، ساخت و تغییر کاربری نیاز به مقاوم سازی و ترمیم دارند. هدف از مقاوم سازی ساختمان های بتنی افزایش عملکرد آنها می باشد. راه های مقاوم سازی ساختمان بتنی متفاوت و متنوع که شال روش های سنتی و جدید می باشند که در ادامه با آنها بیشتر آشنا می شویم.
ضعف های ساختمان بتنی
- ایجاد ترکهایی مورب در هسته ی بتن ها
- ورقه ورقه شدن بتن در اثر ترک های مورب ناشی از زلزله
- جدا شدن پوشش بتن
- جدا شدن خاموت ها و تنگها از بتن و خارج شدن از جای خود
- کمانش در آرماتور های طولی آن
- جدا شدن میلگرد ها از محل خود و رفتن به نواحی که تنش های متناوب زیادی دارند.
- ایجاد ترک های مورب در دیوار های برشی
- ایجاد ترک برشی در محلی که گره و اتصال تیر و ستون وجود دارند.
مقاوم سازی با ژاکت بتنی و ژاکت فولادی
یکی از راه های ابتدایی و رایج برای مقاوم سازی ساختمان بتنی این است که پوشش بتنی عضو سازه ای شکافته می شود سپس میلگرد های فولادی در المان قرار می دهند و آن قسمت به وسیله چسب ها و رزین هایی که مقاومت بالایی دارند پوشیده می شوند. این راه علاوه بر مقاوم سازی از خوردگی میلگرد های فولادی نیز جلوگیری می کند. راه دیگری که برای مقاوم سازی ساختمان بتنی انجام می شود استفاده از ورق های فولادی یا ژاکت فولادی می باشد که در آن این ورقه ها از بیرون به قسمت های بتنی چسبیده می شوند. این روش روشی ساده و اقتصادی است اما مشکلاتی دارند مانند:
- وزن ورق های فولادی بالا می باشد و اجزای آن مشکلاتی در ساخت دارند.
- دسترسی به اجزا سخت می باشد و نیاز به داربست دارد.
- در چسبندگی فولاد و بتن ضعف و مشکل ایجاد می شود که بر اثر خوردگی فولاد ها می باشد.
روش قدیمی دیگر برای مقاوم سازی ساختمان بتنی استفاده از ژاکت های بتنی می باشد. استفاده کردن از این روش سبب می شود که سختی و شکل پذیری و تقویت سازه های بتنی افزایش یابد. این روش نیاز به تخلیه ساختمان و تخریب سازه های بتنی زیادی می باشد که نتیجه نامطلوبی دارد.
مقاوم سازی با دیوار برشی فولادی
امروزه استفاده از دیوار برشی فولادی برای مقاوم سازی ساختمان بتنی بسیار رایج شده است. این روش هزینه ساخت کم، نصب سریع، جذب انرژی بسیار بالا و …دارد که از مزایای آن می باشد که باعث شده این روش برای مقاوم سازی بسیار مناسب باشد. دیوار های برشی به راحتی می توانند به قاب های فلزی اضافه شوند. دیوار های برشی مقاومت و شکل پذیری سازه را بسیار افزایش می دهد و باعث کاهش تغییر شکل های سازه در اثر زلزله می شود. اگر تیر و ستون های سازه های بتنی قابلیت تحمل برا را داشته باشند ولی تحت بار های لرزه ای آسیب پذیر باشند اضافه کردن این دیوار های برشی سبب جذب نیروهای لرزه ای می شود و از تغییر شکل تیر و ستون ها جلوگیری می کند. بنابراین با اضافه کردن دیوار های برشی می توان باعث کاهش آسیب پذیری همه تیر و ستون ها شد.
اضافه کردن قاب های خمشی
قاب های خمشی شکل پذیری اتلاف انرژی بسیار بالایی دارند. این سازه به علت داشتن سختی کم در اثر نیروهای جانبی با تغییر شکل فرایند همراه می شود که مشکلاتی را به وجود می آورد. حتی ممکن است با افزایش تغییر شکل به ناپایداری کل سازه منجر بشود. قاب های خمشی با سختی کم و نرم بودن بعد از خرابی سیستم های سخت نیرو را جذب می کنند و از خرابی سازه ها جلوگیری می کنند. این قاب ها می توانند به صورت خارجی هم استفاده شوند.
مقاوم سازی با مهاربندهای فولادی
روش دیگر برای مقاوم سازی ساختمان بتنی استفاده از مهاربند های فولادی می باشد که با اضافه کردن این مهاربند ها به سازه های بتنی سختی و مقاومت برش افزایش می بایند و شکل پذیری کاهش می یابد. همچنین افزایش بسیار کمی هم در وزن سازه دارد. معمولا به کار بردن مهاربند های واگرا در ساختملن های بتنی به علت داشتن هزینه بالا و مشکلات موجود رایج نمی باشند. ولی استفاده از مهاربند های همگرا بسیار پرکاربرد می باشند.
مقاوم سازی با استفاده از میان قاب های صفحه ای بتنی
با استفاده از میان قاب های صفحه ای بتنی می توان مقاومت و سختی ساختمان بتنی را افزایش و شکل پذیری را کاهش داد. این روش یکی از رایج ترین و پرکاربردترین روش های مقاوم سازی می باشد. کفایت و میزان باربری ستون های موجود در سازه های بتنی مورد کنترل قرار می گیرند و در صورت نداشتن کفایت لازم برای مقاومت می توان دیوار برشی را به صورت جداگانه از قاب بتنی ایجاد کرد و ضمن تقویت ستون های سازه بتنی آنها را به اعضای دیگر متصل کرد. مزیت دیگر این روش کاهش بارهای برکنش ناشی از زلزله می باشد.
مقاوم سازی با استفاده از الیاف FRP
مقاوم سازی ساختمان های بتنی علاوه بر افزایش ظرفیت سازه باید در مقابل شرایط نامساعد محیطی هم دوام بالایی داشته باشد. با گسترش تکنولوژی های جدید در علم مواد سبب شده مهندسان از از قابلیت های محصولات پلیمر ها و کامپوزیتی استفاده کنند و آنها را جایگزین مصالح سنتی کنند. با استفاده از الیاف FRP بسیاری از مشکلات مقاوم سازی حل شد و روش های جدید را در تقویت سازه های بتنی به وجود آورد. FRP مقاومت کششی بسیار بالایی دارد که به همین علت وزن پایین و دوام بسیار مناسبی در برابر خوردگی و شرایط نامساعد محیطی دارد. از این رو استفاده از این روش گزینه بسیار مناسبی برای مقاوم سازی ساختمان های بتنی و ایمن سازی آنها می باشد. این روش همچنین قابلیت اجرای سریع و آسانی دارد.