راهکاری کلی ترمیم و تقویت

در: ارزیابی و بهسازی لرزه ای سازه ها, مقاوم سازی با FRP, مقاوم سازی با ژاکت بتنی, مقاوم سازی ژاکت فولادی

راهکاری کلی ترمیم و تقویت

به منظور ترمیم و تقویت یک ساختمان مشخص، یک یا ترکیبی از راهکارهای زیر را میتوان بکار برد :

– محدود کردن استفاده و یا تغییر کاربری ساختمان

اصلاح کلی و موضعی اعضای آسیب دیده و آسیب ندیده

تبدیل اعضای غیر سازه ای موجود به اعضای سازه ای ( در صورت امکان)

اصلاح سیستم سازه ای به منظور تنظیم سختی، حذف اعضای آسیب پذیر و تغییر سودمند پریود اصلی ساختمان

کاهش جرم طبقات

افزودن اعضای سازه ای جدید

جداسازی شالوده ها از هم

– تخریب جزئی ساختمان

اعضای سازه ای بسته به مقاومت لرزه ای مطلوب خود، میزان آسیب دیدگی و نوع اتصالاتشان، با تزریق رزین، جایگزینی قطعات جدا شده، چسباندن ورق روی سطوح و تعبیه جاکتهای بتن آرمه و یا قفس های فلزی، ترمیم و با تقویت می شوند.

با اینحال کلید موفقیت عملیات ترمیم و تقویت، رسیدن به درجه بالایی از پیوستگی بین بتن قدیمی و جدید است. این مهم با انجام کارهای زیر می تواند محقق شود:

– ناصاف کردن سطوح بتنی قدیمی

پوشاندن سطح قدیمی با چسب اپوکسی و یا انواع دیگر رزین قبل از بتن ریزی جدید

جوش دادن آرماتورها

– استفاده از میلگردهای انتظار

شکل پذیری عضو ترمیم شده با محصور کردن صحیح بتن توسط خاموتها و تنگ هایی با فواصل کم، جاکتهای فولادی، جاکتهای مواد مرکب و امثالهم بهبود می یابد. باید در نظر داشت که تغییرات در مقطع اعضای سازه ای به علت ایجاد تغییر در سختی احزا مختلف منجر به باز توزیع تنش ها می شود. قفس های فلزی که از نبشی ها و بست های فولادی ساخته شده اند، فقط برای مرمت ستونها بکار می روند و مرمت اتصالات بین ستون ها و تیرها با این روش ممکن نیست. چسباندن ورق های فلزی یا FRP روی بتن از نظر کاربرد روش نسبتا ساده ای است. در این روش ناحیه کششی بدون تغییر در سختی می تواند تقویت شود. در صورت استفاده از دو روش اخیر باید اعضای تقویت شده را در مقابل آتش سوزی با وسایل ویژه ای ایمن کرد.

<br /> ⁣روش های مقاوم سازی و تقویت سازه بتنی

همانطور که قبلا اشاره شد ، هنگامی که مقاومت سازه ی بتنی زیر مقدار تعیین شده در طراحی باشد ( دقیق تر اینکه با حذف ضریب های اطمینان، رده ی مقاومتی بتن باربر از عدد طراحی شده 15 درصد – یا بیشتر- پایینتر باشد) و این اعداد از طریق آزمون های مخرب یا غیر مخرب از بتن سخت به دست آمده و مورد اطمینان باشند. همینطور به دلایلی چون تغییر کاربری یک سازه ی بتنی و افزایش بارهای لرزه ای و دینامیکی یا قرار گرفتن در طرح توسعه بخشی از کارخانه، نیروگاه یا پالایشگاه، یا پایین آمدن مقاومت بتن به دلیل اجرای نامناسب بتن ریزی، یخ زدگی، فرسایش و خوردگی و هزینه بر بودن ساخت مجدد باعث می شود سازه نیازمند تعمیراتی پیشرفته تر و دقیق تر از ترمیم بتن باشد.

هرچند عدد مقاومت بتن موجود و صعوبت کار ، هزینه و زمان اجرا در تعیین روش مقاوم سازی سازه های بتنی موثر است ، اما به طور کلی بازگرداندن مقاومت سازه به نحوی که منظور و خواسته کارفرما را تامین نماید ، به روشهای زیر صورت می گیرد:
الف – انجام عملیات مقاوم سازی با استفاده از الیاف FRP) fiber reinforced polymer)
ب- انجام عملیات مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی ( غلاف بتنی)
ج- انجام عملیات مقاوم سازی به روش تسمه یا ژاکت فلزی ( غلاف فلزی)

بدیهی است هر کدام از این روش های مذکور دارای خواص و ویژگی هایی هستند که به تناسب موقعیت ، برتری و مزیت نسبی بر دیگر متد ها خواهند داشت و چه بسا در بعضی از پروژه ها، نیاز به اجرای ترکیبی از 2 یا 3 روش کلی ذکر شده وجود داشته باشد.
هر کدام از این روشها، مستلزم آگاهی و شناخت از طیف وسیعی از استانداردها و مواد و ابزار و مهارت فنی در اجرای تکنیک های ویژه عمرانی از قبیل کاشت آرماتور و بولت، انکراژ، اجرای اوپنینگ و کرگیری و برش بتن، ساب و اسکرابینگ سطوح بتنی ، تقویت شبکه فولادی و آرماتور بندی ، زهکشی و شاتکریت خواهد بود که در ادامه به اختصار به آنها خواهیم پرداخت .
 
 
[caption id="attachment_3042" align="alignnone" width="900"] بهسازی و مقاومسازی با ژاکت بتنی و فولادی[/caption]
 
http://drbeton.ir/%D9%86%D8%B4%D8%B1%DB%8C%D9%87-%D8%B4%D9%85%D8%A7%D8%B1%D9%87-345-%D8%A8%D9%87%D8%B3%D8%A7%D8%B2%DB%8C-%D8%A8%D8%A7-frp/
http://drbeton.ir/%D8%B1%D9%88%D8%B4%E2%80%8C%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%A8%D8%B1%D8%B4-%D8%A8%D8%AA%D9%86-%D9%88-%DA%A9%D8%B1%DA%AF%DB%8C%D8%B1%DB%8C/
http://drbeton.ir/%D9%86%DA%A9%D8%A7%D8%AA-%DA%A9%D8%A7%D8%B4%D8%AA-%D9%85%DB%8C%D9%84%DA%AF%D8%B1%D8%AF/

<br /> مقاوم سازی با ژاکت بتنی

مقاوم سازی ستون با استفاده از روکش بتنی (Concrete jacket)
⁣یکی از روش های تقویت اعضای سازه ای افزودن عضو بتنی جدید به عضو قدیمی است که نمونه بارز آن استفاده از ژاکت بتنی است. در این روش غلافی بتنی در پیرامون عضو ایجاد می شود و عملکردی یکپارچه با عضو داشته باشد (مقطع مرکب) و یا عملکردی مستقل از عضو داشته باشد که در این حالت، عضو مانند قالب درونی برای اجرا به شمار می آید. روش های اجرای ژاکت بتنی به دو دسته روش های متداول قالب بندی و بتن ریزی و روش بتن پاشی تقسیم می شود. مهمترین برتری روش بتن پاشی بی نیازی به قالب بندی بتن و امکان اجرای لایه پیوندزا برای عملکرد یکپارچه است. از دیگر کاربردهای بتن پاشی، ساخت دیوارهای برشی بر روی دیوارهای با مصالح بنایی است.
روکش بتنی شامل لایه ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموت های بسته می باشد. روکش بتنی مقاومت خمشی و برشی ستون را افزایش می دهد و افزایش شکل پذیری ستون در این حالت کاملاً مشهود است.
روکش بتن آرمه در مواردی که میزان شدت آسیب های وارده به ستون زیاد باشد و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد، بکار گرفته میشود. روکش بتنی بسته به شرایط می تواند دور تا دور ستون و یا در یک وجه آن اجرا شود.
مناسب بودن طرح روکش بتنی به پیوستگی آن با عضو بستگی دارد . اگر ضخامت روکش بتنی کم باشد، افز ا یش سختی در ستون مقاوم سازی شده محسوس نمی باشد. روکش بتنی باعث افز ایش ابعاد ستون می گردد که علاوه بر مسائل معماری، وزن ساختمان را نیز افزایش میدهد.
قبل از اقدام به مقاوم سازی حتماً دقت گردد که مطابق بند ۹-۱۰-۸-۶ مبحث_نهم میتوان با انجام آزمایش مغزه_گیری و تامین مقاومت متوسط به اندازه ۸۵ درصد مقاومت مورد نظر ( به شرطی که مقاومت_فشاری هیچیک از نمونه ها کمتر از ۷۵ درصد مقاومت مورد نظر نباشند و همچنین مقاومت فشاری به دست آمده برای بتن با این روش از ۱۶ مگاپاسکال کمتر نگردد) میتوانبتن را قابل قبول تلقی کرد و نیازی به ارائه طرح مقاومسازی نیست.
[caption id="attachment_3042" align="alignnone" width="900"] بهسازی و مقاومسازی با ژاکت بتنی و فولادی[/caption]
در صورتیکه با در نظر گرفتن کلیه موارد ذکر شده در بند ۹-۱۰-۸-۶ مبحث نهم ، بتن قابل پذیرش نباشد، میتوان از یکی از روشهای مقاومسازی اقدام به ارایه طرح مقاومسازی برای ستونها نمود. دقت گردد که سازه باید شرایطی داشته باشد که حداقل ضوابط شکلپذیری فرض شده برای سازه مطابق ضوابط مبحث_نهم را تامین نماید؛ به بیان دیگر شرایط سازه بعد از ارایه طرح مقاومسازی باید محدودیتهای حد شکلپذیری فرض شده برای سازه درطرح اولیه را تامین نماید؛ در غیر این صورت لازم است کهسازه برای حد شکلپذیری پایینتری بارگذاری و طراحی شود و یا مطابق با ضوابط نشریه شماره ۳۶۰ ( دستورالعمل بهسازی_لرزه_ای ساختمان های موجود ) و راهنما و تفاسیر آن اقدام به طرح مجدد گردد.
برای ارایه طرح مقاومسازی به روش ژاکت بتنی ( Concrete Jacket ) میتوان در ETABS ، مقطع مورد نظر برای ستون را مطابق با شرایط جدید تعریف نمود. برای تعریف مقطع میتوان از Section designer کمک گرفت. مقطع شامل بخش موجود و بخش تقویت شده آن به صورت ژاکت بتنی میباشد. ژاکت بتنی در پیرامون ( یا برخی وجوه خارجی ) مقطع موجود به صورت ترکیبی از بتن و آرماتور خواهد بود. برای پیوستگی بین بتن جدید و قدیم باید از روشهای اتصال تعریف شده مطابق فصل ۱۷ آیین نامه ACI 318-14 استفاده نمود. باید دقت نمود که اگر آرماتورهای موجود در قسمت ژاکت جهت تامین مقاومت لرزه ای مورد نظر باشند، باید ضوابط لرزه ای نظیر فواصل بین خاموتها برای آنها تامین گردد. ضمن اینکه باید ابعاد مقطع با شرایط جدید محدودیتهای هندسی مربوط به ضوابط لرزه ای مبحث نهم در فصل ۲۳ ، ضوابط حداقل و حداکثر درصد آرماتور و دیگر ضوابط لرزه ای فصل ۲۳ این آیین نامه را تامین نماید.
به عناصر ضعیف ، مقطع ساخته شده با شرایط جدید را اختصاص میدهیم و سازه را با شرایط جدید تحلیل و سپس طراحیمیکنیم. با یک فرآیند سعی و خطا مقطع بهینه برای عناصر ضعیف را به دست می آوریم. طبعاً تغییر در مقاطع باعث تغییر در زمان_تناوب سازه ، دریفت و …. میشود که لازم است این موارد نیز بازبینی گردد.
نهایتاً بعد از رسیدن به مقطع بهینه برای تقویت ستونها ، لازم است طرح مناسبی جهت اتصال بتن قدیم و جدید ارایه دهیم. برای این موضوع میتوانیم از ضوابط فصل ۱۷ آیین نامه ACI318-14 کمک بگیریم. جهت استخراج نیروی موجود در مرز بتن قدیم و جدید ، میتوانیم با استخراج نیروی برشی ، لنگر خمشی و نیروی محوری موجود در مقطع جدید ، مقدار تنش در مرز دو لایه بتن را محاسبه کرده و طرح مناسبی جهت اتصال این دو ارایه نماییم.
مزایای استفاده از ژاکت بتنی
1. امکان اصلاح همزمان کلیه مشکلات سختی و مقاومتی در قابهای بتنی
2. اصلاح اتصالات در قابها
3. امکان اصلاح باربری ثقلی ستونها
4. سهولت ایجاد پیوستگی بین اعضا
5. عدم نیاز به پوشش ضد حریق
6. دخالت ناچیز در معماری
 
معایب استفاده از ژاکت بتنی
1. افزایش وزن قابل توجه در سازه
2. افزایش ابعاد تیر و ستونها و کاهش فضای مفید
3. زمان زیاد برای اجرای طرح
4. هزینه نسبتا زیاد
5. نیاز به قالب بندی و عملیات اجرایی متعدد
 

 
[caption id="attachment_3056" align="alignnone" width="821"] الف- بهسازی مقاومت خمشی ستون
ب-بهسازی مقاومت برشی ستون[/caption]
اگر بنا به دلایلی افزایش ظرفیت برشی بدون افزایش ظرفیت خمشی مد نظر باشد، پوشش بکار گرفته شده می تواند به سقف و تیرها متصل نباشد و اگر افزایش ظرفیت خمشی ستون نیز مد نظر است پوشش بکار گرفته شده باید از سقف عبور نماید.
 

 

 

روش استفاده از پیش تنیدگی موضعی و ژاکت بتنی به صورت ترکیبی در مقاومسازی تیرهای بتنی