چرا به مقاوم سازی ساختمان نیازمندیم؟ مقاوم سازی چیست؟

دلایل مختلفی برای ضرورت مقاوم سازی یک ساختمان و یا مقاوم سازی سازه ها وجود دارد. برخلاف تصورات عموم، مقاوم سازی اختصاص به سازه های قدیمی ندارد و حتی در مواردی ساختمان ها پیش از بهره برداری نیز مورد مقاوم سازی قرار گرفته اند.

دلایل نیاز به مقاوم سازی ساختمان یا سازه ها معمولا به دو دسته عمده تقسیم میشوند:

  1. نیاز به مقاوم سازی به علت خطاهای انسانی و اشتباهات مهندسی
  2. نیاز به مقاوم سازی به علت خطاهای غیر انسانی

مزیت های استفاده از روش مقاوم سازی با FRP

یکی از روش های مقاوم سازی برای انواع ساختمانها استفاده از الیاف پلیمری می باشد. این روش به لحاظ اقتصادی با روش های سنتی مقاوم سازی ساختمان قابل رقابت است و اجرای آن سریع و آسان می باشد. مقاوم سازی با الیاف پلیمری نسبت به روش های سنتی تداخل کمتری در کاربری ساختمان در حین اجرا ایجاد می کند. در مواردی که استفاده از ماشین آلات سنگین و یا توقف کاربری ساختمان در هنگام اجرا امکان پذیر نیست استفاده از الیاف پلیمری (FRP)  تنها روش مقاوم سازی می باشد. از دیگر مزایای مصالح پلیمری یا به عبارتی پلیمرهای مسلح شده با الیاف (FRP) نسبت بالای مقاومت به وزن و سختی به وزن می باشد. مقاوم سازی با FRP در قسمت های متنوعی از سازه انجام می شود که از جمله می توان به مقاوم سازی ستون ها باFRP، مقاوم سازی تیر باFRP، مقاوم سازی دال با FRP و مقاوم سازی دیوار با FRP اشاره کرد.

اکنون استفاده از این روش در مورد مقاوم سازی ساختمان ها، پل ها، سازه های صنعتی، سازه های بنایی و بتنی، ساختمان های مسکونی، تجاری، سیلوها، خطوط لوله، نیروگاهها، پایه پل ها،  و دیگر صنایع متداول است.

مقاوم سازی و بهسازی برای غیر مهندسان

مقاوم سازی یا بهسازی در معنا معادل با هم به کار میرود و مفهوم مقاوم سازی به دو بخش مقاوم سازی ساختمان ها و مقاوم سازی سازه ها تقسیم میشود.
مقاوم سازی ساختمان ها در زمان های گذشته نیز انجام شده است و حتی در برخی سازه های قدیمی نیز مقاوم سازی اجزای ساختمان، مشاهده شده است و افراد متناسب با دانش و تجربه خود به این عمل اقدام کرده اند؛ اما در سال های اخیر به ویژه پس از زلزله بم(1382) مورد توجه مردم و مسئولین قرار گرفته و متداول شده است.
1- مقاوم سازی ساختمان ها
هدف آن بررسی و اجرای عملیات مقاوم سازی در ساختمان های مسکونی، اداری و … است و شامل مقاومسازی تیرها، ستون ها، دال سقف، تیرچه ها، فونداسیون، دیوارها، اتصالات تیرها و ستون ها، اتصالات دیوارها به سقف، اتصالات دیوارها به کف، اتصالات دیوار به فونداسیون، دیوارهای برشی و بطور کلی مقاوم سازی اجزای ساختمان بصورت مجزا و مقاوم سازی اتصالات اجزای ساختمان به منظور مقاوم سازی کلی ساختمان برای بهبود عملکرد آن می باشد.
2- مقاوم سازی سازه ها
مقاوم سازی سازه ها به معنی مقاوم سازی سازه های صنعتی و غیر ساختمانی از جمله پل ها، اسکله ها، برج ها، دکل های بلند، سد ها، سازه های آبی و هیدرولیکی، سالن ها، آشیانه های هواپیما، سازه های فرودگاهی و برج مراقبت، مخازن سازه ها در برابر انفجار سوخت، سیلو ها، سازه های صنعتی، کوره ها، دودکش ها و … میباشد. در این گونه بناها، المان های سازه ای آنها از قبیل پایه پل ها، عرشه پل ها، تکیه گاه ها، کوله پل ها، جداره و سقف مخازن و … مقاوم میشود.
در دهه های اخیر روشهای مختلف مقاوم سازی سازه ها و مقاوم سازی ساختمان ها در کشور های صنعتی متداول گردید و برخی از روش های مقاوم سازی مانند مقاوم سازی با ژاکت بتنی و مقاوم سازی با ژاکت فولادی (Steel Jacketing) بیش از سایر روش های مقاوم سازی متداول کردید .

مقاوم سازی ساختمان های قدیمی در برابر زلزله

ایران از نظر لرزه خیزی در منطقه فعال جهان قرار دارد و به گواهی اطلاعات مسـتند علمـی از خطرپذیرترین مناطق جهان در اثر زمین لرزه های پرقدرت محسوب مـی شـود. در سـال هـای اخیـر بـه طـور متوسط هر پنج سال یک زمین لرزه با صدمات جانی و مالی بسیار بالا در نقاط مختلف کشـور رخ داده اسـت. پس از زلزله های با تلفات بسیار زیاد از جمله زلزله طبس، رودبار، منجیل ، بم و سرپل ذهاب و زلزله 5/2 ریشتری در نزدیکی تهران نیاز به مقاوم سازی سازه در کشورمان بیشتر از گذشته احساس می شود.

مقاوم سازی سازه­ های بتنی و ساختمان ها به منظور تقویت تحمل بارهای وارده، بهبود نارسایی ­های ناشی از فرسایش، افزایش شکل پذیری سازه یا سایر موارد با استفاده از مصالح مناسب و شیوه ­های اجرایی صحیح انجام می گردد. استفاده از مواد کامپوزیت به شکل پلیمرهای مسلح شده با الیاف (Fiber Reinforced Polymers) که به اختصار FRP نامیده می شوند به عنوان یک روش مدرن مقاوم سازی و جایگزین مصالح سنتی و شیوه­ های موجود شناخته می شود. مصالح FRP از ترکیب الیاف و رزین ساخته می شوند و در فرایند مقاوم سازی از رزین (رزین اپوکسی) برای ایجاد لایه یکپارچه و چسبیدن سیستم FRP به سطح بتن زیرین و ایجاد پوشش به منظور محافظت مصالح استفاده می شود. استفاده از FRP به دلیل وزن کم‏‏، سرعت اجرای بالا‏، مقاومت بالا و عدم ایجاد محدودیت معماری به خصوص در ساختمان های بتنی بسیار مورد توجه می باشد.

مقاوم سازی از گذشته تا کنون

تا دهه 70و80 میلادی روش های مقاوم سازی بیشتر شامل مقاوم سازی سازه ها با ژاکت فولادی و سایر روش های مشابه بود ولی در طول دهه های 70 و 80 میلادی با گسترش فن آوری و دانش و استفاده از سیستم های کامپوزیتی FRP، روش مقاوم سازی با FRP به سایر روشهای متداول مقاوم سازی افزوده شد. روش سنتی استفاده از صفحات فولادی یا همان ژاکت فولادی و ژاکت بتنی در مقاوم سازی دارای مشکلاتی از جمله افزایش وزن سازه، تغییر در سختی سازه (افزایش نیرو بر روی عضو)، دشواری در دسترسی و زمان بالای اجرا می باشد. علاوه بر این موارد در تمامی روش های سنتی مقاوم سازی ساختمان مشکل تخریب معماری و آسیب به زیبایی ساختمان نیز وجود دارد و گاهی حتی مشکلاتی از جمله حذف پارکینگ و یا محدودیت های دیگر را ایجاد می کند.

کاربرد FRP در تقویت سازه- مقاوم سازی ساختمان بتنی با FRP

با توجه به رواج گسترده مقاوم سازی ساختمانها و سازه ها در سال های اخیر پرسش های گوناگونی برای افراد در طیف های مختلف از سازندگان سنتی ساختمان های مسکونی گرفته تا مهندسین ناظر و یا افراد کنجکاو در خصوص جزئیات مقاوم سازی مطرح شده است که در زیر تلاش شده است به ساده ترین شیوه به سوالات پاسخ داده شود:

– نحوه کارکرد مقاوم سازی با FRP در ستون­ها، تیرها، فونداسیون و دال ها چگونه است ؟

– نحوه کارکرد مقاوم سازی با FRP در محل اتصال تیر و ستون­ها چگونه است ؟

– جزئیات نصب و اجرای FRP در ستون­ها، تیرها، فونداسیون و دال ها چگونه است؟

– جزئیات نصب و اجرای FRP در اتصال تیر و ستون­ها و زمان مورد نیاز برای مقاوم­ سازی هر اتصال با  FRPچقدر است؟

اطلاعات بیشتر

مراحل نصب و اجرای FRP به شرح زیر است:

  1. آماده سازی عمومی قبل از شروع عملیات
  2. آماده سازی سطح
  3. اجرای مراحل نصب
  4. مخلوط کردن چسب اپوکسی
  5. اجرای سیستم FRP بر روی سطوح آماده شده

الزامات اجرای ملات ترمیمی:

  • سطح زیر کار باید تمیز، محکم و عاری از هرگونه چربی، گرد و غبار، رنگ، روغن و ذرات سست باشد.
  • پیــش از اجرای مخلوط آماده سطوح زیرکار میبایست مرطوب شود.
  • پس از نیمه خشک شدن ملات اجرا شده، تمامی سطوح حداقل تا ۲۴ ساعت با اسپری آب مرطوب نگهداشته شود.
  • به منظور ترمیم، در ضخامت های بیش از ۲ سانتی متر به جهت جلوگیری از ترک، ملات  در دو یا چند مرحله اجرا شود.

تست کشش الیاف-  FRP تست Pull-off

برای کنترل مقاومت کششی بتن و کنترل کیفیت نصب FRP می توان از تست Pull off استفاده کرد.

در مقاوم سازی با FRP عمدتاً به داشتن مشخصه های مکانیکی همچون مقاومت کششی، مدول الاستیسیته الیاف، مقاومت اتصال بین الیاف و سطح بتن و مقاومت پیوند ورق های لمینت به یکدیگر نیاز می باشد. آزمون پذیرش پیوند میان FRP و بتن (کیفیت، یکپارچگی و عملکرد کلی سیستم های مقاوم سازی (FRP تا حد زیادی بستگی به چسبندگی سیستم FRP به بستر بتنی دارد. تست pull-  off با در نظر گرفتن شرایط کارگاهی بعلت سادگی در انجام آزمون؛ سرعت مناسب؛ عدم نیاز به انجام مقدمات زیاد؛ معیار پذیرش قابل درک و قابلیت تکرار پذیری عالی با کسب اطمینان از یکپارچگی داده ها اولین بار در سال 2009 توسط ASTM D7522 اتخاذ شد و امروزه مورد استفاده قرار میگیرد.

قدرت کشش بدست آمده از این آزمون را  می توان درکنترل کیفیت چسبندگی و همچنین در معادلات نظری طراحی سیستم های FRP استفاده کرد.

استانداردهای بین المللی موجود در زمینه آزمون Pull-off عبارتند از:

1- ASTM C 1583

2-  ASTM D 4541

3-  ACI 503-30

4-  DIN 1048 Part

5- ISO 4624

6- EN 1015-12

7-  EN 1348

8-  BS 1881 Part 207