الیاف FRP
با پیشرفت علم و تکنولوژی، مواد و مصالح نوین به بخش ساختمان وارد شدند که این مصالح نقش به‌سزایی در مقاوم‌سازی نیز ایفا می‌کنند. از جمله این مواد که در حال حاضر در مقاوم‌سازی ساختمان کاربرد دارد FRPمی‌باشد. در مقاوم‌سازی با FRPالمان‌های ضعیف بتنی اعم از تیر، ستون، دیوار برشی و دال‌های بتنی با استفاده از الیاف FRPتقویت می‌شوند که هم در مقاوم‌سازی کل ساختمان به‌کار برده می‌شوند هم در تقویت بخشی از سازه یا المانی مانند تیر یا ستون که ضعیف شده است.
این نکته را نیز باید مد نظر قرار داد که طراحان در مقاوم‌سازیبا FRPبا محدودیت‌هایی نیز مواجه خواهند بود که بتوانند هرگونه المان بتنی را که ضعیف شده با استفاده از الیاف FRPو یا لمینتFRPتقویت نمایند. این محدودیت ها عبارتند از:
-
پایین بودن بیش از حد مقاومت فشاری بتن اجرا شده
-
مستطیلی بودن ابعاد ستون‌های بتنی به‌نحوی که ستون اصطلاحا کتابی قلمداد شود.
-
نیاز به افزایش سختی در المان ضعیف (معمولا در مقاوم‌سازی تیرها و دال‌ها این موضوع مطرح می‌شود)
-
مقاوم‌سازی ستون‌هایی که میزان لنگرهای خمشی آن‌ها زیاد و نیروهای فشاری وارده برآن کم باشد.
مزایای مقاوم سازی باFRP
مهم‌ترین مزایای استفاده از روش مقاوم‌سازی باFRPنسبت به سایر روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان عبارتند از:
-
سریع بودن روش مقاوم‌سازی باFRPنسبت به سایر روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان
-
نیاز به تخریب کمتر بخش‌هایی از سازه در مقایسه با دیگر روش‌های مقاوم‌سازی
-
نیاز به بازسازی کمتر المان مقاوم‌سازی شده در برابر دیگر متدهای مقاوم‌سازی ساختمان
-
اقتصادی‌تر بودن روش استفاده از مقاوم‌سازی باFRPدر بسیاری موارد نسبت به روش‌های دیگر مقاوم‌سازی
انواع روش‌های مقاوم‌سازی باFRP
در حالت کلی مقاوم‌سازی (تقویت) ساختمان و بهسازی لرزهای با هدف تحمل بارهای وارده ثقلی و زلزله صورت می‌گیرد. در این راستا به منظور بهبود مشکلاتی که در اثر قدمت سازه و فرسایش و نیز در جهت افزایش شکل‌پذیری سازه و عملکرد بهتر در برابر بارهای زلزله از انواع روش‌های مقاوم‌سازی استفاده می‌شود. از جمله این روش‌ها می‌توان به مقاوم‌سازی با FRPاشاره نمود.
-
الیافFRPپلیمرهای مسطح شده‌ای تحت نامFiber Reinforced polymer که به اختصارFRPنام می‌گیرند.
-
الیافFRPجایگزین مناسبی در مصالح سنتی و روش‌های متعارف امروزی در مقاوم‌سازی ساختمان می‌باشند.
-
مکانیزمFRPبدین گونه می‌باشد که از الیاف و رزین‌ها برای ساخت چندین لایه مرکب استفاده می‌شود.
-
رزین‌های مورد استفاده برای چسباندن چندین لایه به سطح بتن جهت محافظت مصالح ترکیبی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
-
الیافFRPسبک بوده و در برابر خوردگی، زنگ زدگی و پوسیدگی دارای مقاومت بالایی می‌باشند.
-
الیافFRPدارای مقاومت کششی بالایی بوده و در حدود ۱۰ برابر فولاد از مقاومت کششی برخوردارند.
FRPدر شکل‌ها و چگالی‌های سطحی مختلفی به‌صورت ورقه‌های چندلایه که به آن‌ها لمینتFRPگفته می‌شود و یا به‌صورت شیت که مانند پارچه دارای تار و پود می‌باشد و قابلیت خم‌شدن و پیچش روی ستون و سطح المان‌های سازه‌ای جهت مقاوم‌سازی دارد تولید می‌شود.
در بیشتر موارد سیستم‌هایFRPبه شکل پروفیل‌های نازک تولید شده و در مواقعی که از ظاهر آن‌ها بتوان در نازک‌کاری و پوشش نهایی ساختمان استفاده کرد به‌کار گرفته می‌شود.توجه مهندسین مقاوم‌ساز به استفاده از این الیاف مزیت‌هایی را دارا می‌باشد. هرچند این مصالح نسبت به سایر مصالح متعارف مانند فولاد و بتن گران‌تر است اما در زمان اجرا به دلیل هزینه‌های کمتری که بابت دستمزد نیروی کار یا عدم استفاده از تجهیزات خاص نسبت به سایر سیستم‌ها برجای می‌گذارد مقرون به‌صرفه‌تر خواهد بود. از جمله مزایای FRPموارد زیر خواهد بود:
-
عدم خوردگی و پوسیدگی الیافFRPدر المان مقاوم‌سازی شده (در مقایسه با سایر روش‌های مانند ژاکت فولادی)
-
مبتنی بودن روش مقاوم‌سازی باFRPبا فن‌آوری‌های نوین مقاوم‌سازی
-
تهیه و تدوین آیین نامه اختصاصی مقاوم‌سازی باFRPمبتنی بر به روزترین روش‌های آزمایشگاهی و تحقیقاتی
-
امکان انجام آزمایش تشخیص کیفیت المان مقاوم‌سازی شده با الیافFRPمانند تستPull off جهت اطمینان از عملکرد صحیح سیستم مقاوم‌سازی
-
عدم نیاز به تجهیزات و ابزارآلات خاص در مقایسه با سایر روش‌های مقاوم‌سازی
-
عدم تداخل زیاد در کاربری ساختمان نسبت به دیگر روش‌های سنتی مقاوم سازی
-
در مواردی که استفاده از ماشین‌آلات سنگین و یا توقف بهره‌برداری از ساختمان امکان‌پذیر نبوده استفاده از روش مقاوم سازی باFRP تنها روش مقاوم‌سازی ساختمان می‌باشد.
-
بالا بودن نسبت مقاومت به وزن و سختی در روش مقاوم‌سازی باFRP
-
دارا بودن اتصال بهتر با سطح بتن تیر، ستون و دیوار برشی در روش مقاوم‌سازی باFRPنسبت به اتصال ما بین بتن با ژاکت فولادی در تیر و ستون، دلیل این امر چسبندگی فوق العاده بالایFRPتوسط چسب اپوکسی در کلیه سطوح می‌باشد. اما در روش مقاوم‌سازی به‌وسیله ژاکت فولادی فقط با استفاده ازکاشت بولت اتصال فولاد به بتن تامین خواهد شد.
دورپیچ کردن ستون‌ها با FRP
دور پیچ کردن ستون‌ها با FRPیعنی عضو را محصور می‌کنند و با این کار باعث افزایش مقاومت فشاری، شکل‌پذیری عضو تحت اثر نیروهای محوری و لنگرهای خمشی ستون می‌شوند. مقاوم‌سازی اعضای بتنی با این مصالح روشی نوین بوده، FRPخاصیت فیزیکی قابل ملاحظه‌ای دارد، از جمله مقاومت کششی بالا، کم بودن ضخامت و سبک بودن از مزیت‌های آن به شمار می‌رود. در ستون‌های بتنی به کمک الیاف FRPهمچنین ظرفیت برشی ستون افزایش یافته حالت گسیختگی آن از حالت برش به حالت خمشی تغییر شکل یافته و باعث افزایش شکل‌پذیری آن به میزان زیادی خواهد شد.علاوه براین مقاومت فشاری ستون افزایش می‌یابد و آن را تقویت می‌کند.
برای دورپیچ کردن اعضای فشاری مانند ستون باید راستای الیاف عمود بر راستای طولی ستون باشد. در این حالت حلقه‌های الیاف مطابق با خاموت‌های یک ستون به صورت تنگ‌های مجزای بسته یا خاموت‌های دورپیچ فولادی رفتار خواهند کرد. در این روش معمولا از الیافFRPدارای یک جهت(Unidirectional)استفاده می‌گردد. به هنگام وقوع زلزله جذب انرژی و میزان شکل‌پذیری ستون افزایش یافته و ظرفیت باربری آن زیاد خواهد شد.توان‌بخشي (بهسازي)، روند و نحوه تعمير يا اصلاح يك سازه به منظور نیل به شرايط بهره‌برداري جديد و يا افزايش عمر مفيد بهره‌برداري آن است.
در واقع در طرح و اجرای مقاوم‌سازی(تقویت) به دنبال حصول شرایط جدید در سازه بتنی از نظر بهره‌برداری و یا بارگذاری می‌باشیم.
عملیات مقاوم‌سازی می‌تواند به علل زیر مورد نیاز باشد:
-
اشتباهات و مشکلات طراحی
-
مشکلات و اشتباهات اجرایی
-
تغییر در استانداردها و آیین‌نامه‌ها
-
افزایش عمر مفید بهره‌برداری
-
تغییرکاربری سازه
-
افزایش طبقات و بار وارده
کاملا واضح و روشن است که در وهله اول نیازمند رسیدن به شرایطی هستیم که به‌دلیل خطاهای موجود در طرح و اجرا به آن دست نیافته‌ایم. مانند زمانی که ابعاد عضو باربر کوچک‌تر از ابعاد مورد نیاز اجرا گردیده است. همچنین این امر می‌تواند زمانی اتفاق بیافتد که ستون به صورت خارج از محور و یا دچار پیچش شده است. ممکن است سازه در شرایط موجود مشکلی نداشته و شرایط جدید بهره‌برداری ایجاب کند که تغییراتی از منظر باربری در سازه ایجاد گردد، برای مثال سازه در زمانی طراحی و اجرا می‌گردد و پس از چند سال تغییراتی در آیین‌نامه طراحی مانند آیین‌نامه 2800 داده می‌شود که نیازمند اصلاح ترکیب سازه می‌باشد.
و یا با سازه‌ای رو به رو هستیم که عمر مفید آن پایان یافته و در شرف اتمام است و تا چند سال آینده تصمیم به بهره‌برداری از آن را داریم. یا سازه‌ای که به عللی در آینده تصمیم به تغییر کاربری آن داریم برای مثال از مسکونی به آموزشی یا اداری. در خصوص گزینه آخر می‌توان ساختمانی را متصور شد که چند سال پس از احداث بنا به تغییرات قوانین و یا توجیهات اقتصادی تصمیم گرفته می‌شود طبقاتی به سازه اضافه گردد که قبلا پیش‌بینی نشده است.
امروزه روش‌های متعددی برای مقاوم‌سازی و تقویت سازه‌های بتنی وجود دارد. هریک از روش‌ها دارای مزایا، معایب و محدودیت‌های مختص خود می‌باشند. از جمله مهم‌ترین عوامل موثر در انتخاب روش تعمیر می‌توان به ابعاد و محدودیت‌های ابعادی در روش تعمیر، محدودیت‌های معماری، محدودیت‌های افزایش باربری، محدودیت‌های زمانی، محدودیت‌های بهره‌برداری اشاره کرد.
برخی از انواع روش‌های مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی به شرح ذیل می‌باشد:
-
استفاده از الیاف FRP
-
ژاکت بتنی
-
ژاکت فلزی
-
افزایش ابعاد عضو باربر
-
مقاوم‌سازی فونداسیون
-
افزایش دیوارهای برشی
-
افزایش اعضا باربر و کاهش بار وارده به عضو باربر
لازم به ذکر است در پاره‌ای موارد ممکن است عملیات مقاوم‌سازی به صورت همزمان با فرآیند ترمیم و تعمیر انجام شود تا سازه موجود ابتدا به شرایط قابل بهره‌برداری برسد و سپس ظرفیت‌های آن ارتقاء داده شود.
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