مقاوم سازی ساختمان: انواع راهکارها
نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن، ضرورت استفاده از روش ها و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت، سبک سازی، افزایش عمر مفید و نیز مقاوم سازی ساختمان ها بتنی و فولادی در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است، این امر سبب شده است که تعداد زیادی شرکت مقاوم سازی امروزه در امر بهسازی لرزه ای سازه ها و تقویت سازه ها در برابر زلزله فعالیت کنند.
هدف از بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان ها بهبود عملکرد اجزاء سازه است. مقاوم سازی به مجموعه تمهیداتی گفته می شود که قابلیت انجام وظیفه یا وظایفی در سازه ایجاد می کنند که سازه قبل از انجام مقاوم سازی قادر به انجام آن ها به طور کامل نبوده است.
مقاوم سازی ساختمان در علم مهندسی عمران به مفهوم بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده است. امروزه از این اصطلاح بیشتر در مورد نیروی زلزله استفاده می‌شود. از دیدگاه علمی، مقاوم‌سازی واژه کاملاً درستی برای این منظور نیست. چرا که منظور از اصطلاح «مقاومت‌سازی» به‌طور قطع بالا بردن مقاومت در برابر نیروی زلزله نیست بلکه منظور بهبود عملکرد اجزاء در برابر نیروی زلزله است. به همین دلیل اصطلاح «بهسازی» و در حالت خاص برای نیروی زلزله، «بهسازی لرزه‌ای» اصطلاح درست تری است. به طور کلی مقاوم سازی زیر مجموعه بهسازی لرزه ای و یکی از روش های آن میباشد.
مقاوم سازی وظیفه کیست؟ چه ساختمانهایی نیاز به مقاوم سازی دارند؟ روش انجام مقاوم سازی چیست؟ هزینه انجام مقاوم سازی چقدر است؟ نتایج مقاوم سازی تا چه حد قابل اطمینان است؟ آیین نامه های طراحی مقاوم سازی کدام است؟ طرحهای مقاوم سازی چه نتایجی در بر دارد؟ و …، اینها همه سوالاتی هستند که به ذهن هر کسی خطور می کند و این نوشته سعی می کنده به تمامی سوالات شما در مورد مقاوم سازی پاسخ دهد.
در مقایسه با ساختن یک سازه جدید، تقویت سازه موجود حتی می‌تواند پیچیده تر باشد؛ زیرا شرایط سازه ای از قبل ثابت شده است. علاوه بر این همواره دسترسی به نواحی که نیاز به تقویت سازه دارند ساده نیست.
روشهای مرسوم استفاده شده به عنوان تکنیک های تقویت ساختمان در برابر زلزله و بارهای ثقلی مرده و زنده، نظیر انواع مختلف پوشش های های مسلح (نظیر ژاکت فولادی و ژاکت بتنی، شاتکریت، کابلهای پس تنیدگی قرار گرفته در خارج از سازه و استفاده از صفحات و ورق های فولادی مقید شده به سازه، معمولاً نیاز به فضای زیادی دارند و اغلب در برابر شرایط محیطی نیز آسیب پذیر می‌باشند.
حرکت استمراری علم در عرصه مهندسی سازه و مهندسی زلزله موجب شده است تا برای بهسازی و مقاوم سازی ساختمان و سازه در سالهای اخیر از روشهای نوین و مصالح جدیدی بهره گرفته شود که در میان این فناوری ها، FRP ( مصالح کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه ای برخوردار است تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان، FRP را باید مصالح هزاره سوم نامید که در جدیدی را در پیش روی مهندسان سازه و ساختمان و نیز شرکت های مقاوم سازی گشوده است.
مطالعات مورد نیاز در این زمینه، علل الخصوص برآورد و تخمین آسیب پذیری سازه ها و ارائه راهکار برای مقاوم سازی و تقویت سازه ها جهت برآورده ساختن ضوابط موجود در آیین نامه های بارگذاری و زلزله کنونی که ساختمان موجود، مقاومت کافی در برابر نیروهای وارده ثقلی و زلزله را ندارد؛ یکی از مهمترین رسالت های شرکت پویا فام میباشد.
برای مقاوم سازی ساختمان هایی که قرار است تغییر کاربری بدهند یا طبقات سازه ای آن قرار است افزایش پیدا کند؛ باید توجه داشت که بارهای زنده، ضریب اهمیت ساختمان و همچنین سطح عملکرد ساختمان تغییر پیدا می‌کند در نتیجه نیاز به طراحی مجدد سازه و تعیین سطح عملکرد آن توسط شرکت مقاوم سازی میباشد.
همچنین مقاوم سازی ساختمان هایی که اعضای سازه ای آن شبیه تیرها، ستون ها و سقف ها دچار خوردگی و پوسیدگی شده باشند؛ یا ساختمان هایی که در اثر ضعف سازه ای، ترکهایی در سازه های بتنی و یا ترکها و اعوجاج و لهیدگی در المان‌ها و جوش سازه های فولادی مشاهده می‌گردد را میتوان با روشهای مقاوم سازی ارائه شده توسط پویا فام تقویت کرد.
ساختمان هایی که در حین ساخت خطاهای اجرایی باعث بروز ضعف سازه ای در آنها شده است، نظیر کیفیت و اجرای نامناسب بتن ریزی، عدم کارگذاری دقیق میلگرد در اجزای سازه ای در ساختمان‌های بتنی، مقاومت پایین بتن و استفاده از مصالح نامرغوب در سازه های بتن آرمه و عدم جوشکاری نامناسب و غیر قابل قبول در سازه های فولادی را نیز میتوان با روشهای مختلف مقاوم سازی کرد.
مقاوم سازی موضعی اجزا ساختمان
راهکارهای مقاوم سازی تیرها
مقاوم سازی تیر به روش ژاکت بتنی
یکی از تکنیک های مرسوم افزایش ظرفیت باربری ثقلی تیرها (بتنی و یا فولادی) در ساختمان اجرای ژاکت بتنی می باشد. در این روش تیرهایی که دارای ضعف باربری بوده و یا دچار آسیب دیدگی می باشند با اضافه کردن آرماتورهای و قالب بندی و اجرای بتن ریزی (معمولا بتن خودتراکم) مجدد مقاوم سازی می گردند. در مواقعی که ژاکت بتنی ضخامت کمی داشته باشد می توان از شاتکریت بتنی جهت اجرای بتن استفاده نمود. جهت آشنایی بیشتر با این روش مقاله مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت بتنی را مطالعه نمایید.
مقاوم سازی تیر به روش ژاکت فولادی
از جمله راه های مقاوم سازی تیرها در ساختمان، استفاده از ژاکت فولادی می باشد. در این روش مقطع تیر با استفاده از ورق های فولادی بر حسب مورد بصورت دور پیچ، نواری v و یا موضعی تقویت می گردد. ژاکت فولادی می تواند در مقاوم سازی تیرهای بتنی و فولادی مورد استفاده قرار گرفته، بدون افزایش قابل توجه در وزن ساختمان شکل پذیری سازه را بهبود بخشد. روش مرسوم برای اجرای این تکنیک و ایجاد محصور شدگی، اتصال ورق های فلزی پیرامونی با بولت به تیر می باشد.
تکنیک پس کشیدگی یا پیش تنیدگی
الیاف FRPیکی دیگر از روش های مقاوم سازی است که برای تقویت تیرها به کار می رود. در این روش با استفاده از القای کشش در کابلهای پیش‌تنیدگی، نیروهای داخلی باز توزیع گشته، ظرفیت باربری فعال عضو بلافاصله بالا رفته و در نتیجه تیر حاضر تقویت می‌گردد.
اضافه نمودن ورق های فولادی به تیر
با استفاده از اتصال ورق های فولادی به وجه کششی در تیرهای بتنی می توان ظرفیت باربری خمشی تیر را افزایش داد. در این روش ورق های فولادی به ضخامت حداکثر 3 سانتی متر با استفاده از رزین اپوکسی به تیر بتنی چسبانده می شود. همچنین با اضافه نمودن ورق های موازی با جان تیر فولادی می توان مقاومت برشی آن را افزایش داد.
مقاوم سازی تیر با کامپوزیت های FRP
تیر بتنی
مقاوم سازی تیر بتنی با مصالح FRP در طی 3-4 روز به 3 برابر مقاومت کششی فولاد می رسند، از این رو با توجه به اینکه الیاف FRP مقاومت کششی بسیار بالایی نسبت به ورقه های فولادی دارند، اتصال FRP به ناحیه کششی بتن در تیر بتنی سبب افزایش ظرفیت خمشی مقطع خواهد شد.
عوامل متعددی مانند ابعاد مقطع تیر بتنی، مساحت و مشخصات مکانیکی میلگردهای موجود و میلگرد FRPمورد استفاده و همچنین مقاومت بتن موجود، در میزان افزایش مقاومت خمشی سازه های بتنی با استفاده از سیستم های FRP دخیل می باشند. در ادبیات فنی این افزایش مقاومت از 10 تا 160 درصد گزارش شده است.