روش‌هاي مختلف ترميم و مقاوم‌سازي سازه‌ها

چنان‌چه سازه‌اي تحت شرايط خاص (زلزله يا گود برداري يا ...) آسيب ديده باشد يا اگرقصد تغيير كاربري ساختمان (مسكوني به آموزشي) ، تغيير يا افزايش در ميزان طبقات سازه را داشته باشيم ديگر سازه موجود ايمني و شرايط مطلوب براي تحمل بارهاي وارده را نخواهد داشت و نيازمند مقاوم‌سازي يا ترميم و تقويت سازه هستيم.

مراحل مختلف ترميم و تقويت سازه

• شناسايي و قضاوت اوليه
• تهيه اطلاعات لازم از ظاهر سازه اجرا شده
• بررسي نهايي يا سونداژهاي مناسب از سازه موجود

 مرحله I: شناسايي و قضاوت اوليه

در اولين مرحله سابقه و مشخصات طرح از قبيل گزارش ژئوتكنيك خاك محل، نقشه مشخصات فني، نحوه انتقال بار جانبي سازه، دفترچه محاسبات و از اين قبيل تهيه مي‌گردد.

مرحله II: تهيه اطلاعات لازم از ظاهر سازه اجرا شده

-   بازديد مكرر از سازه
-   اندازه‌گيري اعضاي سازه (مقاومت ميلگردها و بتن و ...)
-   بررسي كيفيت اجراي تيرها و ستون‌ها، ديوار برشي، سيستم سقف، پوشش بتن روي ميلگردها، قطع و پيوستگي ميلگردها

روش‌هاي بررسي وضعيت داخلي بتن تيرها و ستون‌ها
1.   روش غير مخرب (چكش اشميتس و ...)
برحسب ميزان برگشت چكش (ميله) مقاومت اعضا تعيين مي‌گردد.
مشكلات استفاده از چكش اشميتس:
-   نشان دادن مقاومت كم به‌هنگام برخورد با ريزدانه
-   نشان دادن مقاومت زياد به‌هنگام برخورد با درشت‌دانه
-   نشان دادن مقاومت ميلگرد هنگام برخورد به ميلگرد در اثر كم بودن پوشش بتن
2.   روش ارسال امواج (آلتراسونيك)
-   مقاومت بتن بر حسب سرعت عبور امواج تعيين مي‌گردد.

مشكلات روش آلتراسونيك

هرچه در بتن مسلح تراكم ميلگرد در منطقه مورد آزمايش زياد باشد باعث مي‌شود مقاومت كاذب نشان دهد.
-   اشباع بودن يا غير اشباع بودن بتن در محاسبه تاثير مي‌گذارد.
-   وجود حباب هوا (تخلخل بتن) تاثير دارد.
آلتراسونيك بايد در قسمتي كه پوشش ميلگرد كمتر است نصب شود (در تيرها قسمت مياني)
3.   روش مغزه‌گيري بتن
براي داشتن نمونه‌هاي استاندارد بايد ارتفاع نمونه‌ها از دو برابر قطر آن بزرگ‌تر باشد.در اين روش هرچه نمونه از عمق بتن با مته دريافت شود، مقاومت بيشتري نشان خواهد داد.
در نمونه‌ها از جايي مي‌بايست برداشت شود تا نقاط ضعف در سازه ايجاد نشود.
در تيرها بهترين مقطع براي نمونه‌برداري در 1/4 طول دهانه نزديك تكيه گاه مي‌باشد.
در مقطع عرضي بهترين جا براي نمونه‌گيري نزديك تار خنثي مي‌باشد، زيرا در تار خنثي تنش به بتن وارد نمي‌آيد.
هم‌چنين مغزه‌گيري از بتن را مي‌توان از بتن روي تيرچه‌ها انجام داد تا به باربري تير يا ستون سازه هم لطمه وارد نيايد.
 
نمونه‌برداري از ميلگردهاي مقطع به‌منظور تعيين fy

نمونه‌ها مي‌بايست از انواع فولادهاي موجود در محل‌هاي مختلف و از جايي برداشت شود تا كمترين تاثير در مقاومت مقطع داشته باشد.
الف) فولادهاي طولي:
-   انتهاي تقويتي: مي‌بایست از منتهي‌اليه قسمت تقويتي، نه از ميلگردهاي سراسري در مقاطع بزرگ (ترجيحا از 1/4 طولدهانه)
-   فولاد اسمي: در وسط دهانه در بالاي تير
ب) فولاد عرضي (خاموت يا تنگ) : از وسط نمونه برداشت شود.
-   در مقطع عرضي ميلگردها از قسمت گوشه نمونه برداشت نشود.
-   فولاد عرضي در تيرها بايد ازوسط تيرها قسمتي كه ممان ماكزيمم (برش حداقل) است برداشت شود ( از نقاطي كه پوشش بتن روي آن كم است)
-   نبايد از محل گره‌ها نمونه‌برداري انجام گيرد. و به هيچ‌وجه نبايد از ميلگردهاي سراسري (حداقل) برداشت شود.

مرحله  III: بررسي نهايي در ترميم
عوامل اصلي در تقويت سازه‌ها اقتصادي و اجرايي بودن و سرعت اجراي طرح مي‌باشد.هنگامي‌كه به اين نتيجه رسيده شد كه تمام المان‌هاي سازه ضعيف هستند راهكارهاي مختلفي وجود دارد از قبيل:
-   تغيير در سيستم بار جانبي (كمك از بادبند يا ديوار برشي)
-   افزايش مقطع و شاتكريت بتن
-   كاشت ميلگرد در نواحي ضعيف
-   استفاده از الياف‌هاي مسلحFRP(كربني، شيشه‌اي و ...)و ...
با به‌كار بردن ديوار برشي يا بادبند تمركز تنش در اين نقاط ايجاد مي‌شود و نقاط ديگر از تنش رهايي مي‌يابند و قطعا المان‌هاي قبلي در اين محل‌ها جوابگو نخواهند بود.
اگر امكان به‌كار بردن ديوار برشي يا بادبندي در داخل سازه (پلان) نباشد مي‌توان از باكس‌هاي مخصوص در خارج پلان سازه استفاده نمود ولي بايد اتصالات سازه‌اي مناسب در اين نقاط را تامين نمود.

روش‌هاي تقويت پي

الف) پي‌هايی كه نياز به تقويت ندارند ولي ستون مربوطه نياز به تقويت دارد:
به‌وسيله چاله‌زني و شستشوي آن با مته ميلگردهاي طولي ستون جديد در داخل پي جاگذاري مي‌شود. هرچه طول چال بيشتر باشد، مقاومت درگيري فولاد و بتن بيشتر مي‌شود.
اگر در محاسبات نياز به   Asبراي ستون جديد باشد توصيه مي‌شود اين  As جديد به صورت تعداد ميلگرد بيشتر و قطر ميلگردهاي كمتر استفاده گردد تا مقاومت درگيري بيشتري ايجاد گردد.در چال‌زني سعي شود از سيستم پدستال استفاده شود و بايد توجه داشت كه اگر ارتفاع ستون كم باشد امكان اجراي پدستال نخواهد بود.
درسيستم پدستال به‌دليل وارد كردن ميلگرد به‌صورت خم در پي در نتيجه فاصله ميلگردهاي انتهايي تا مرکز ستون زیاد خواهد بود و مطابق رابطه زير ظرفيت ستون براي تحمل خمش در پاي ستون افزايش خواهد يافت.

F=fy. As    M=F. d

درنتيجه در سيستم پدستال نيروي وارده به ميلگرد كمتر و ضريب اطمينان بيشتر خواهد شد و مشكل برش پانچ نيز حل خواهد شد.
 
ب) پي نياز به تقويت دارد:
براي حل مشكل پي با خاك‌برداري اطراف پي به‌جاي خاك برداشت شده از مصالح پركننده استفاده مي‌نماييم.مصالح پركننده مي‌تواند بتن مگر، مصالح سنگي؛ مصالح رودخانه‌اي با تراكم بالاي 95 % باشد.
براي كنترل پانچ هر دو پي قديم و جديد معيار كنترل قرار مي‌گيرد و براي ظرفيت باربري و فولادگذاري خمشي سطح جديد معيار كنترل مي‌باشد.

تقويت ستون‌ها

مشكلات ستون‌هاي سازه مي‌تواند ناشي از خروج مركزيت به‌وجود آمده از خطاي اجراي ستون‌ها يا ناشاقول بودن ستون در طبقه باشد كه براي تقويت ستون ها از دو U  تنگ در داخل ستون جديداستفاده مي‌شود كه در طبقات يكي در ميان جهات قرارگيري آن تغيير مي نمايد.
قبل از افزايش مقطع ستون‌ها بايد حتما گوشه‌هاي ستون را بشكنند و با ماسه‌پاشي و شستشو با فشار آب سطح كاملا زبر و آماده اتصال با سطح بتن جديد شود.
با افزايش مقطع ستون‌ها از مقطع قديم مي‌توان براي مقاومت برشي و فشاري و از مقطع جديد مقاومت كششي، برشي و فشاري كمك گرفت.

نحوه بتن‌ريزي در ستون جديد

اسلامپ بتن جديد بايد بين 1 تا 3 باشد و از مواد مضاف منبسط‌كننده و مواد روان‌كننده مي‌بايست در بتن استفاده شود.
قيف مناسب بتن‌ريزي در صورت امكان در راس ستون و در ستون‌هاي بين طبقات در حدود ارتفاع  1/4 ستون باشد. و در حين بتن‌ريزي از شمعك‌گذاري براي تامين پايداري سقف استفاده شود.
بتن ريزي ستون يكبار از وسط ستون انجام مي‌شود و سپس باقي‌مانده ستون به‌وسيله قيف در راس ستون بتن‌ريزي مي‌شود. و براي عبور ميلگردهاي طولي ستون از كف از پانچ‌هاي با قطر 4 اينچي كه با مته مغزه‌گيري مي‌شود استفاده مي‌گردد.
وصله ستون جديد بهتر است به‌جاي قرار گرفتن در گره در 1/2 گره قرار گیرد.
اگر تعداد ميلگردها زياد باشد چون بايد براي هر ميلگرد پانچي با مته در نظر گيريم به مشكل اجرايي بر مي‌خوريم كه براي همين بهتر است از تعداد ميلگرد كمتر با قطر بيشتر استفاده شود.

تقويت تیر‌ها
در تقويت تيرها نيز براي تحمل برش در ستون جديد از دو خاموت  U  شکل وارونه استفاده می‌نماییم. براي عبور ميلگرد طولي جديد تير از محلي كه ستون قرار دارد از خم استاندارد استفاده مي‌شود.
براي فولاد عرضي تيرها از ميلگردهاي با قطر زياد  4/d با حداكثر فواصل آيين‌نامه استفاده مي‌شود.
در هر چند سوراخ دو سوراخ مقابل بزرگتر پانچ مي‌شوند تا بتن‌ريزي از اين محل‌ها به درون تير جديد صورت گيرد.امكان قلاب كردن ميلگرد وجود ندارد بنابراين از دو U وارونه به عنوان فولاد عرضي استفاده مي‌شود.
 
شرکت فنی و مهندسی مارین سازه مفتخر است آمادگی خود را به منظور ارائه خدمات فنی و مهندسی ( طرح و اجرا ) در زمینه‌های مختلف مهندسی به شرح زیر در شهرهای تهران، کرج، هشتگرد، قزوین، سمنان، قم، قشم، کیش و سایر نقاط کشور اعلام نماید.
1.   طراحی، تولید، نصب و راه‌اندازی انواع اسکله‌های شناور بتنی در کاربری‌های متنوع و چند منظوره
2.   بهسازی لرزه‌ای و مقاوم‌ساز انواع سازه‌ها و ساختمان‌ها ( طرح و اجرا )
3.   طراحی و اجرای کلیه نقشه‌های معماری و سازه
4.   طراحی و اجرای سازه‌های خاص