روش های مقاوم سازی ساختمان اسکلت بتنی
دسترسی سریع به محتوای مقاله
مقاوم سازی ساختمان بتنی، یکی از مسائل حیاتی در زمینه مهندسی عمران و ساختمان‌سازی است که تأثیر مهمی بر ایمنی و پایداری سازه‌ها دارد. نیاز به مقاوم سازی به دلیل عواملی مانند زمین‌لرزه، فرسایش، نشست ساختمان، تغییرات آب‌وهوا یا عوامل دیگر ایجاد می‌شود. درنتیجه مجموعه‌ای از روش‌ها و تکنیک‌های مهندسی به‌منظور افزایش پایداری و ایمنی سازه‌ها در مقابل این عوامل اجرا می‌شوند. این روش‌ها شامل تقویت ساختمان با استفاده از مصالحی مثل فولاد، بتن تقویت‌شده و یا سیستم‌های سازه‌ای مختلف می‌شوند. همچنین، مقاوم سازی می‌تواند شامل بهبود کیفیت مصالح و تعمیرات سیستم‌های سازه نیز باشد. در این مقاله به اهمیت اجرا و انواع روش‌های مقاوم سازی ساختمان بتنی اشاره خواهیم کرد.
اهمیت مقاوم سازی ساختمان بتنی
مقاوم سازی سازه‌های بتنی از اهمیت چشمگیری برخوردار بوده و از جوانب مختلفی بر ایمنی، دوام، عملکرد و هزینه‌های تمام‌شده برای ادامه کار سازه تأثیر می‌گذارد. مهم‌ترین دلایل مقاوم سازی ساختمان بتنی عبارت‌اند از:
- افزایش ایمنی: یکی از اهمیت‌های بزرگ مقاوم سازی، افزایش ایمنی سازه‌ها در مقابل عوامل خطرناک مانند زلزله است. مقاوم سازی باعث کاهش خطر تخریب سازه‌ها و خطرات جانی می‌شود.
- افزایش عمر مفید: سازه‌های بتنی با گذر زمان ممکن است دچار ترک، خرابی یا کاهش کارایی شوند. مقاوم سازی به‌عنوان یک اقدام پیشگیرانه می‌تواند عمر مفید سازه را افزایش دهد و نیاز به تعمیرات و بازسازی مکرر را کاهش دهد.
- کاهش هزینه‌ها: تعمیرات و بازسازی‌های بزرگ پس از خرابی‌های جدی سازه‌ها هزینه‌های قابل‌توجهی دارند. مقاوم سازی به معنای پیشگیری از خرابی‌های جدی و کاهش نیاز به تعمیرات گران‌قیمت است. برای درک بهتر این امر، هزینه مقاوم سازی سازه را با هزینه ساخت ساختمان بعد از تخریب کامل مقایسه کنید.
- حفاظت از محیط‌زیست: ساخت و بازسازی سازه‌ها منجر به مصرف مواد و انرژی بالایی می‌شود. با افزایش عمر مفید سازه‌ها از طریق مقاوم سازی، می‌توان مصرف منابع طبیعی را کاهش داد و به حفظ محیط‌زیست کمک کرد.
- توسعه پایدار: مقاوم سازی سازه‌ها به توسعه پایدار شهرها و نواحی کمک می‌کند. سازه‌های مقاوم در برابر زلزله و سایر حوادث به معنای کاهش خسارت‌ها و ایجاد توانایی ادامه فعالیت‌ها و اقتصاد محلی است.
- امنیت مسکن: مقاوم سازی ساختمان‌های مسکونی مهم‌ترین جنبه‌ای است که به سلامت و امنیت ساکنان این ساختمان‌ها مربوط می‌شود. ساختمان‌های مقاوم تضمین می‌کنند که از افراد در مواجهه با حوادث طبیعی به‌خصوص زلزله، بهترین محافظت به عمل می‌آید.
عوامل مؤثر در انتخاب بهترین روش مقاوم سازی ساختمان اسکلت بتنی
مقاوم سازی ساختمان بتنی به مجموعه‌ای از عوامل وابسته است و انتخاب بهترین روش از بین آن‌ها نیاز به تجزیه‌وتحلیل دقیق و مشورت با مهندسان متخصص در این زمینه دارد. همچنین، تصمیم‌گیری باید با در نظر گرفتن همه این عوامل انجام شود تا به نتیجه بهینه برسید. مهم‌ترین عوامل مؤثر در انتخاب روش مناسب مقاوم سازی ساختمان بتنی شامل موارد زیر می‌شوند:
- نوع و میزان آسیب: برای انتخاب روش مناسب مقاوم سازی یا تعمیر و نگهداری ساختمان، نیاز به تجزیه‌وتحلیل دقیق آسیب‌ها و ضرورت‌های ساختمانی دارید. آیا ساختمان نیاز به تقویت عمده دیوارها دارد؟ یا اینکه سیستم تقویت کمکی می‌تواند کافی باشد؟
- نوع خرابی: نوع خرابی‌ها می‌تواند تصمیم‌گیری را تحت تأثیر قرار دهد. آیا ساختمان به تقویت برای مقاومت در برابر زلزله نیاز دارد؟ یا ممکن است خرابی‌هایی مثل فرسایش سطوح باشد که نیاز به ترمیم ساده‌تر دارد؟
- شرایط محیطی: شرایط محیطی مانند نوع خاک، نوع منطقه ازنظر مستعد بودن به زمین‌لرزه یا تغییرات آب و هوایی تأثیر مستقیمی بر انتخاب روش مقاوم سازی دارند. برای مثال، در مناطق با فعالیت زمین‌لرزه‌ای بالا، تقویت‌های زلزله‌ای معمولاً ضرورت دارد.
- بودجه مالی: محدودیت‌های مالی نیز نقش مهمی در انتخاب روش مقاوم سازی ایفا می‌کند. باید مطمئن شوید که روش انتخابی با بودجه موجود سازگاری دارد.
- زمان موردنیاز: برخی روش‌های مقاوم سازی نیاز به زمان بیشتری دارند تا اجرای کامل شوند. این نیاز به زمان در برخی مواقع ممکن است محدودیت‌هایی ایجاد کند. بنابراین، زمان انجام کار نیز باید در نظر گرفته شود.
- تأثیرات مربوط به جنبه‌های معماری: تقویت ساختمان ممکن است تأثیراتی روی طراحی و ظاهر معماری داشته باشد. باید اطمینان حاصل کنید که روش انتخابی با معیارهای طراحی و معماری سازه هماهنگی دارد.
- توجه به شرایط اسکان در ساختمان: سکونت افراد در ساختمان می‌تواند بر میزان و چگونگی مقاوم سازی سازه تأثیر داشته باشد. در این حالت، روش مقاوم سازی باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که عملیات روزمره را تحت تأثیر قرار ندهد.
- قوانین و مقررات: مقررات ملی و منطقه‌ای ممکن است محدودیت‌هایی بر روش‌های مقاوم سازی اعمال کنند. باید از تطابق الزامات روش انتخابی با قوانین و مقررات ملی ساختمان اطمینان حاصل کرد.
رایج‌ترین روش‌های مقاوم سازی ساختمان بتنی
روش‌های مختلفی برای مقاوم سازی سازه بتنی وجود دارد اما بر اساس سادگی فرایند، هزینه، در دسترس بودن مصالح، میزان مقاومت موردنیاز و... برخی از آن‌ها بیشتر موردتوجه قرار دارند. در ادامه به رایج‌ترین روش‌های مقاوم سازی ساختمان بتنی اشاره می‌کنیم.
مقاوم سازی با ژاکت بتنی
مقاوم سازی سازه بتنی با ژاکت بتنی معمولاً برای ستون‌هایی انجام می‌شود که میزان خرابی در آن‌ها زیاد باشد. از این طریق می‌توان علاوه بر تعمیر ستون بتنی سازه، مقاومت خمشی، برشی و شکل‌پذیری آن را بهبود بخشید. به‌منظور اجرای این روش در ابتدا آرماتورها به دور ستون بسته می‌شوند و سپس قالب‌های چوبی دورتادور آن‌ها قرار می‌گیرند. در مرحله بعد عملیات بتن‌ریزی انجام می‌شود و پس از خشک شدن بتن، قالب‌ها برداشته می‌شوند. استفاده از ژاکت بتنی موجب افزایش ضخامت و استحکام ستون می‌شود و وزن سازه را نیز می‌افزاید.
مقاوم سازی با ژاکت فولادی
در مقاوم سازی به روش ژاکت فلزی، از ورق‌های فولادی استفاده می‌شود. در مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی، اتصال ورق‌های فولادی می‌تواند به‌صورت دورپیچ کامل (پیوسته)، نوار v شکل یا موضعی باشد. بدین‌صورت که این ورق‌ها با استفاده از بولت به ستون متصل شده یا مستقیماً به یکدیگر جوشکاری می‌شوند. استفاده از نوار v شکل زمانی کاربرد دارد که بخواهید مقاومت برشی ستون‌ها را افزایش دهید. به‌طورکلی، سرعت اجرای ژاکت فولادی بیشتر از ژاکت بتنی است و به تجهیزات کمتری هم نیاز دارد اما معمولاً گران‌تر است. ضمن اینکه، ژاکت بتنی موجب افزایش وزن بیشتر سازه می‌شود اما هر دو نوع این روش‌ها عملکرد مشابهی دارند.
مقاوم سازی با دیوار برشی فولادی
دیوارهای برشی به انواع دیوار برشی فولادی، دیوار برشی بتنی، بنایی و مرکب تقسیم می‌شوند که رایج‌ترین آن نوع فولادی است. چراکه نسبت به نوع بتنی دارای ابعاد کوچک‌تری بوده و نیاز به تغییرات الزامات طراحی سازه در آن کمتر است. ضمن اینکه، این نوع مقاوم سازی از سرعت اجرای بالا، وزن مناسب و قابلیت باز شدن بهره می‌برد. مجموعه دیوار برشی با ستون‌ها به‌صورت یک تیر ورق طره‌ای عمل می‌کنند به‌گونه‌ای که در آن ستون‌ها به‌عنوان بال، تیرها در نقش سخت‌کننده‌های عرضی و ورق‌های فولادی به‌عنوان جان در نظر گرفته می‌شوند.
این دیوارها در کارخانه ساخته شده و سپس به محل انجام پروژه منتقل می‌شوند. به‌منظور اجرای مقاوم سازی ساختمان بتنی با دیوار برشی فولادی در ابتدا باید صفحات فولادی در ابعاد مشخص و موردنیاز برش داده شوند و لبه آن‌ها نیز پخ شده شود. مرحله بعدی شامل پر کردن درز ورق‌ها با استفاده از جوش نفوذی است و پس‌ازآن سخت‌کننده‌ها و اتصالات روی این ورق‌ها نصب می‌شوند. پس‌ازآن این صفحات با روش‌های جوشی یا استفاده از بولت در محل موردنظر اجرا و نصب می‌شوند.
مقاوم سازی با مهاربند فولادی
مهاربند نوعی عضو قطری است که به‌منظور تحمل نیروهای جانبی مورداستفاده قرار می‌گیرد و بر اساس سیستم و مکانیزم مهار، به انواع مهاربند همگرا، واگرا و نوین تقسیم می‌شود. برای مقاوم سازی ساختمان بتنی با مهاربند فولادی در ابتدا صفحات اتصال با استفاده از جوشکاری گوشه‌ای به ستون‌ها متصل می‌شوند. پس‌ازآن اعضای مهاربند شامل پروفیل‌های دوبل، نبشی و یا ناودانی در طول استاندارد برش داده می‌شوند و به کمک جوش نقطه‌ای در محل تثبیت می‌شوند. جوشکاری تکمیلی نیز پس از تکمیل مونتاژ و کنترل صحت نصب انجام می‌شود. لازم به ذکر است که برای استفاده از مهاربند فلزی باید فونداسیون سازه در برابر نیروها مقاوم باشد و میزان بلندشدگی آن کنترل شود. همچنین، باید اثرات تسلیم شدن مهاربندها بر سایر اجزای سازه مانند تیرها و ستون‌ها بررسی شود.
مقاوم سازی با الیاف پلیمری تقویت‌شده FRP
الیاف پلیمری تقویت‌شده یا به‌اختصار FRP (Fiber-Reinforced Polymer) موادی هستند که از الیاف پلیمری قوی به‌عنوان تقویت‌کننده در ساختمان‌ها و سازه‌های مختلف ساخته‌شده‌اند. این الیاف به‌صورت متناوب در ماتریس پلیمری جایگذاری می‌شوند تا مقاومت و استحکام سازه را افزایش دهند. انواع مختلفی از الیاف پلیمری تقویت‌شده وجود دارد، که ازجمله معروف‌ترین‌ها عبارت‌اند از:
- الیاف CFRP: این نوع الیاف پلیمری از الیاف کربنی تشکیل‌شده‌اند. CFRP به دلیل ویژگی‌های خاص خود مانند استحکام بالا، سبکی و مقاومت به خوردگی در سازه‌سازی و مقاوم‌سازی به‌عنوان یکی از پرکاربردترین انواع FRP شناخته می‌شود.
- الیاف GFRP: این نوع الیاف پلیمری از الیاف فایبرگلاس (شیشه‌ای) تشکیل‌شده‌اند.GFRP به دلیل وزن سبک‌تر و مقاومت در برابر زیان آب و شیمیایی‌ها در برخی موارد مورداستفاده قرار می‌گیرد.
- الیاف AFRP: این نوع الیاف پلیمری از الیاف آرامید تشکیل‌شده‌اند. AFRP به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر حرارت و خوردگی در برخی از صنایع خاص مورداستفاده قرار می‌گیرد.
- الیاف BFRP: این نوع الیاف پلیمری از الیاف بازالت تشکیل‌شده‌اند. BFRP به‌عنوان یک جایگزین مقرون‌به‌صرفه برای CFRP در برخی از موارد مورداستفاده قرار می‌گیرد و ویژگی‌های مشابهی به‌استثناء قیمت دارد.
هر نوع الیاف پلیمری تقویت‌شده معمولاً ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارد و بر اساس نیازهای سازه‌ها و محیط اجرا مورد انتخاب قرار می‌گیرند. این مواد در مقاوم‌سازی سازه‌ها، تقویت بندها، و بهبود عملکرد سازه‌ها در برابر بارهای زنده و زلزله استفاده می‌شوند.
جمع‌بندی
مقاوم سازی ساختمان بتنی به مجموعه‌ای از اقدامات و فرآیندهای مهندسی اطلاق می‌شود که هدف آن افزایش مقاومت، استحکام، و ایمنی این سازه‌ها در برابر نیروهای مختلف مانند زلزله، تنش‌های جانبی، و عوامل محیطی است. این فرآیند اهمیت ویژه‌ای در عرصه مهندسی سازه دارد و روش‌های مختلفی نیز برای اجرای آن تعریف‌شده‌اند. استفاده از ژاکت بتنی و فولادی، الیاف FRP، مهاربند فولادی و دیوار برشی رایج‌ترین روش‌ها برای مقاوم سازی سازه‌های بتنی هستند که باید بر اساس فاکتورهایی مانند نوع و میزان خرابی سازه، شرایط محیطی، بودجه مالی و... انتخاب شوند.