مقاوم سازي ساختمان

بلاياي طبيعي مانند طوفان، گردباد، سونامي و زمين لرزه و اثرات تصادفي مي توانند در عرض چند ثانيه به سازه هاي فاقد مقاوم سازي ستون هاي گرد بتني آسيب برسانند يا از بين ببرند.

از طرف ديگر، آب شور، مواد شيميايي ضد عفوني كننده و چرخه هاي انجماد و ذوب مي توانند باعث خرابي ساختار در مدت زمان طولاني تري شوند. اين ساختارها در حوادث شديد آسيب پذير هستند و براي مطابقت با معيارو استانداردهاي ساخت و ساز فعلي نياز به مقاوم سازي دارند. تكنيك هاي مقاوم سازي سنتي شامل ژاكت هاي بتني و استيل است اما اين روشها وقت گير و پرمصرف هستند. آنها همچنين سطح مقطع ستون سازه را افزايش مي دهند.

يكي از روشهاي جديد ترميم، استفاده از پليمر هاي تقويت شده با الياف است. اين پليمرها (FRP) به دليل خواص مكانيكي عالي، مقاومت در برابر خوردگي، دوام، وزن سبك، سهولت استفاده، كاهش زمان ساخت، بازده عالي و چرخه عمر طولاني تري داشته و گزينه اي بسيار مناسب براي استفاده در سازه ها مي باشد.

امروزه قيمت مقاوم سازي با FRP در مقايسه با روش هاي سنتي كم بوده و نحوه اجراي آن آسان و ارزان مي‌باشد. در اين مطلب سعي داريم تا بطور كلي و اجمالي به بررسي مزايا و ويژگي مقاوم سازي ستون هاي گرد بتني با مصالح FRP بپردازيم.

ترميم و تقويت ستون هاي بتن آرمه (RC) از طريق كامپوزيت هاي FRP شامل بسته بندي FRP خارجي، محوطه سازي FRP و محلول پاشي FRP انجام مي پذيرد. به دلايل مختلف از جمله عدم محصور شدن، بارگذاري خارج از مركز، بارگذاري لرزه اي، تأثيرات تصادفي و خوردگي مي توان ستون ها را براي افزايش ظرفيت محوري، برشي و خمشي تقويت كرد كه اين كارها ميتواند بخشي از فرآيند مقاوم سازي ستون هاي گرد بتني با مصالح FRP باشد.

تهديدات يك ستون بتني در حين ساخت و بعد از آن چه ميتواند باشد؟
اگر بخواهيم بطور خلاصه به اين موضوع بپردازيم شايد بتوان گفت انواع خرابي و شكست در طي فرآيند ساخت يك سازه ممكن است يك ستون بتني را درگير كند. اين آسيب ها خود به انواع مختلفي تقسيم مي شوند كه ميتوان به موارد زير اشاره كرد.

شكست برشي ستون هاي بتني
بدترين نوع شكست شكست برشي در يك ستون است كه معمولا با برش هاي مورب بر روي يك ستون ظاهر مي شود. استفاده از مصالح FRP طي مقاوم سازي ستون هاي گرد بتني ميتواند تا حد زيادي مانع از ايجاد چنين برش ها و شكست هايي در ستون هاي بتني شود.

خرابي ناشي از ايجاد مفصل پلاستيك خمشي در ستون هاي بتني
با رخداد زلزله در ستونهايي كه توسط اين نوع از الياف مقاوم سازي نشده اند بعضا ترك هايي در قسمت هاي انتهايي شاهد هستيم كه ميتواند باعث از بين رفتن بتن يا حداقل كاهش عمر زياد آن شود.

خرابي در محل وصله پوششي آرماتورهاي طولي در ستون هاي بتني
نزديكي و همپوشاني زياد لنگر هاي يك ستون بتني، عدم استفاده از الياف FRP و عدم اجراي مقاوم سازي ستون هاي گرد بتني باعث شده تا اين نوع شكست رخ دهد و بتواند آسيبهاي جدي به بافت يك ستون وارد كند. بسته به نوع وصله هاي زده شده، در صورت رخداد وقايعي مثل زلزله امكان جدا شدن آرماتور ها نيز مي رود. در اينجا نيز بهتر است با استفاده از الياف به كاهش اثرات سو عدم استفاده از آن غلبه كنيم.

مزاياي مقاوم سازي ستون ها و سازه‌هاي بتني با مصالح FRP
سيستم هاي پيوند دهنده FRP ابزار مفيدي براي افزايش مقاومت فشاري محوري و همچنين افزايش قابليت شكل پذيري يك عدد بتن هستند. در صورت داشتن ظرفيت كافي مقاومت در برابر زلزله، افزايش شكل پذيري اعضاي تحت نيروي محوري و خمشي از اهداف اصلي مقاوم سازي ستون هاي گرد بتني است. رفتار تنش مشخصه بتن محصور FRP مربوط به تعيين فشار محدود كننده و افزايش نتيجه تنش فشار در بتن است.

در جريان مقاوم سازي ستون هاي گرد بتني و سازه‌هاي بتني با استفاده از مصالح FRP، مقاومت فشاري ستون افزايش مي يابد بدين ترتيب كه مي توان از سيستم هايFRP ، جهت ايجاد محصورشدگي از طريق دورپيچ كامل FRP و به طبع آن افزايش مقاومت فشاري ستون بتني استفاده نمود. 

در حقيقت بتن محصور شده مقاومت فشاري بسيار بالاتري نسبت به بتن محصور نشده دارد زيرا محصور كردن ستون باعث ايجاد فشار جانبي بر بتن مي شود. از ديگر مزاياي استفاده از مصالح FRP ميتوان به موارد زير اشاره كرد:

سرعت بالاي مقاوم‌سازي
تطبيق پذيري با محيط كه در فرآيند بكارگيري آن در مقاوم سازي ستون هاي گرد بتني موضوع مهمي بشمار مي رود، باعث شده تا سرعت مقاوم سازي تا حد زيادي افزايش يابد. اين كارايي باعث پيشبرد هر چه سريعتر پروژه و كم شدن زمان ساخت خواهد شد.

ضخامت پايين
ضخامت كم عليرغم تصور همگان باعث عدم تغيير شكل ستون از ابعاد واقعي آن خواهد شد. اين در صورتي است كه با اين نوع از ضخامت هم كارايي فراوان و مقاومت بالايي در جلوگيري از آسيب رساندن دارد.

هزينه نسبتاً كم
هزينه هميشه يكي از مهمترين عوامل در تعيين نوع و برآيند كار است كه صاحبان پروژه ها هميشه به اين مورد نگاه ويژه اي دارند. استفاده از مصالح FRP در مقاوم سازي ستون هاي گرد بتني ميتواند تا حد زيادي از هزينه كرد هاي گراف جلوگيري كرده و گزينه اي مناسب براي پيمانكاران و صاحبان پروژه ها باشد.

كمترين محدوديت‌هاي اجرايي
انعطاف پذيري اين نوع مصالح در امر استفاده از آن باعث شده تا از اين نوع الياف در انواع ستون هاي مختلف بكار گيري شود. بطور مثال ستون هاي گرد كه در فرآيند مقاوم سازي هر نوع اليافي بدلايل شكل ظاهري آن بر روي آن سوار نخواهد شد.

وزن پايين و كمترين افزايش در ابعاد پايه
وزن پايين اين الياف FRP ويژگي ديگري از اين نوع از پايه هاست بطوريكه استفاده از آنان تا حد زيادي مانع از سنگين شدن بار سازه خواهد شد. البته ناگفته نماند اين سبكي بمعناي عدم كارايي نيست بلكه تا حد زيادي مانع از آسيب رسيدن به بتن در جريان فرآيند مقاوم سازي ستون هاي گرد بتني خواهد شد.