مقاوم سازی ساختمان | راهنمای جامع اجرای مقاوم سازی ساختمان

مقاوم سازی ساختمان، یک مفهوم تئوری یا یک نیاز عملی؟

مقاوم‌سازی ساختمان‌ها یک نیاز عملی و ضروری است که به دلایل مختلفی از جمله افزایش عمر ساختمان، تغییر کاربری ساختمان، فرسودگی مصالح و حفاظت در برابر بلایای طبیعی انجام می‌شود. این اقدام به‌ویژه در مناطق زلزله‌خیز، جایی که خطرات ناشی از زمین‌لرزه‌ها همواره وجود دارد، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. مقاوم‌سازی به معنای ارتقای ظرفیت سازه برای تحمل نیروهای اضافی و جلوگیری از تخریب در برابر بارهای وارده همچون زلزله است. تجربه‌های تلخ زلزله‌های کرمانشاه، بم و منجیل به‌خوبی اهمیت مقاوم‌سازی ساختمان را نشان داده‌اند. در این حوادث، بسیاری از ساختمان‌ها به دلیل عدم تقویت مناسب، فرو ریختند و جان‌های بسیاری از دست رفت. زلزله بم با بیش از 26 هزار کشته، زلزله منجیل با هزاران کشته و تخریب گسترده، و زلزله کرمانشاه با خسارات عظیم مالی و جانی، همگی به ما یادآوری می‌کنند که مقاوم‌سازی یک ضرورت اجتناب‌ناپذیر است. این تجارب دردناک نشان می‌دهد که عدم توجه به مقاوم‌سازی ساختمان می‌تواند پیامدهای جبران‌ناپذیری داشته باشد. بنابراین، مقاوم‌سازی ساختمان‌ها نه تنها برای حفظ ایمنی و سلامت انسان‌ها، بلکه برای حفاظت از سرمایه‌های ملی و کاهش خسارات در برابر زلزله‌ها، امری حیاتی و ضروری است.

4 دلیل اصلی مقاوم سازی ساختمان فولادی و بتنی کدام است؟

مقاوم‌سازی ساختمان‌ها به دلایل مختلفی ضروری است که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به خطا در طراحی، خطا در اجرای ساخت، افزایش طبقات و تغییر کاربری و همچنین فرسودگی ساختمان اشاره کرد. خطا در طراحی ممکن است به علت عدم محاسبات صحیح سازه‌ای یا بی‌توجهی به الزامات آیین‌نامه‌ها رخ دهد. این مشکلات می‌تواند مقاومت سازه در برابر بارهای وارده و نیروهای زلزله را کاهش دهد. خطا در اجرای ساختمان نیز یکی از عوامل مهمی است که نیاز به مقاوم‌سازی را افزایش می‌دهد. این خطاها ممکن است شامل کمبود میلگرد در بتن، کاهش مقاومت بتن ریخته‌شده به دلیل عدم رعایت نسبت‌های صحیح مواد و یا استفاده از مواد نامرغوب باشد. این موارد به تضعیف ساختار سازه و افزایش خطرات احتمالی منجر می‌شود. افزایش طبقات بدون در نظر گرفتن مقاومت فونداسیون و سازه اصلی می‌تواند به بی‌ثباتی ساختمان منجر شود. تغییر کاربری نیز که باعث افزایش بارهای وارده بر سازه می‌شود، نیاز به مقاوم‌سازی را ضروری می‌سازد. همچنین، فرسودگی ناشی از عوامل محیطی مانند خوردگی، یا عمر بالای سازه، از دیگر دلایل مهم مقاوم‌سازی است. مقاوم‌سازی به موقع می‌تواند این مشکلات را برطرف کرده و عمر مفید ساختمان را افزایش دهد. بنابراین برای جلوگیری از حوادثی همچون واژگونی یک ساختمان در هنگام زلزله و کاهش خسارت جانی و اقتصادی باید چاره ای‌اندیشید. هزینه بالای تخریب و ساخت یک ساختمان جدید و اهمیت تاریخی ساختمان‌های قدیمی، بسیاری از مالکان خانه‌های مسکونی و دولت‌ها را مجاب نبوده است تا به جای تخریب و ساخت مجدد سازه، راهکار مقاوم سازی ساختمان موجود و بهبود عملکرد آن در برابر زلزله را انتخاب کنند. برنامه ریزی مرمت یا مقاوم سازی مستلزم روش‌های فنی و اقتصادی است. یک مقاوم سازی جزئی با کاهش همزمان بارهای سرویس گاهی اوقات ممکن است اقتصادی ترین راه حل باشد و یا گاهی اوقات تخریب و ساخت مجدد یک بنا به طور کامل می‌تواند راه حل اقتصادی باشد. در برنامه ریزی یک پروزه مقاوم‌سازی موارد زیر را بایستی در نظر داشت :

الف) مشخص کردن وضعیت سازه

ب) تعیین ملزومات عملیات مقاوم سازی

ج) مهیاکردن یک برنامه کاری

د) نظارت بر کیفیت اجرای کار

مهم‌ترین مرحله در برنامه ریزی برای مقاوم سازی ساختمان، ارزیابی دقیق سازه بتنی یا فولادی موجود است. هدف از این ارزیابی، تعیین تمام نقایص و خسارات جهت تشخیص عمل آن‌ها و نهایتاً شناخت مناسب از وضعیت حال و آینده سازه می‌باشد. اطلاعات به دست آمده از این ارزیابی سازه‌ای می‌تواند پاسخگوی سوالاتی از این قبیل باشد که آیا نیازی به عملیات اصلاح وضعیت (عملیات مقاوم سازی) است و آیا این حرکت، اقتصادی هست یا خیر؟ اگر پاسخ مثبت است چگونه می‌توان به بهترین شکل آن را انجام داد. بدون برنامه ریزی قبلی و ارزیابی مناسب هر گونه حرکت اصلاحی بی‌فایده خواهد بود.

انواع ساختمان‌ها جهت مقاوم سازی (مقاوم سازی ساختمان مسکونی، بنایی، تاریخی، صنعتی)

مقاوم‌سازی انواع ساختمان‌ها با توجه به نوع سازه و کاربری آن‌ها روش‌های مختلفی را می‌طلبد. در ساختمان‌های بتنی، مقاوم سازی سازه عمدتاً از طریق افزودن اعضای باربر، افزایش مقطع ستون‌ها و تیرها، یا استفاده از پوشش‌های FRP (الیاف تقویت‌شده) انجام می‌شود. این روش‌ها می‌توانند مقاومت سازه را در برابر بارهای زلزله و دیگر نیروهای خارجی افزایش دهند. در ساختمان‌های فولادی، مقاوم‌سازی شامل تقویت اتصالات و یا افزودن مهاربندهای فولادی می‌شود. استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر حریق نیز از دیگر اقدامات ضروری برای حفاظت این سازه‌ها در برابر آتش‌سوزی است.

مقاوم سازی ساختمان‌های بنایی، به دلیل ویژگی‌های خاص مصالح، نیاز به روش‌های مقاوم‌سازی منحصربه‌فردی دارند. مقاوم‌سازی این ساختمان‌ها معمولاً از طریق نصب میلگردهای کششی، پوشش‌های بتنی یا الیاف FRP صورت می‌گیرد.

مقاوم سازی ساختمان‌های تاریخی به دلیل اهمیت فرهنگی و معماری خود نیاز به روش‌های مقاوم‌سازی محافظه‌کارانه‌تری دارند. استفاده از مواد سازگار با ساختار اصلی و حفظ ویژگی‌های معماری این ساختمان‌ها از جمله اولویت‌ها است.

در ساختمان‌های صنعتی، مقاوم‌سازی با توجه به بارهای سنگین و محیط‌های خورنده‌ای که در این نوع سازه‌ها وجود دارد، شامل استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر مواد شیمیایی، تقویت ستون‌ها و افزایش ظرفیت باربری سازه است. این اقدامات به حفظ عملکرد و ایمنی سازه در شرایط مختلف کمک می‌کنند.

زلزل‌های سال‌های اخیر و اهمیت مقاوم سازی ساختمان

نقطه عطف عملکرد یک ساختمان در برابر زلزله، میزان مقاومت آن در لحظه وقوع زلزله است. تجربه زلزله‌های اخیر در ایران و جهان نشان داده که بسیاری از ساختمان‌های مسکونی، صنعتی، تاریخی و بنایی به دلیل عدم رعایت استانداردهای آیین نامه‌ای دچار آسیب‌های جدی شده‌اند. برای مثال، زلزله بم در سال ۱۳۸۲ و زلزله کرمانشاه در سال ۱۳۹۶ نشان دادند که بسیاری از ساختمان‌های مسکونی و بنایی به دلیل طراحی نامناسب، استفاده از مصالح نامرغوب و عدم نظارت کافی در ساخت، به شدت آسیب‌پذیر هستند. ترک‌خوردگی دیوارها، فروپاشی سقف‌ها و حتی تخریب کامل سازه‌ها در این حوادث به وضوح دیده شد.

در زلزله ورزقان در سال ۱۳۹۱ نیز آسیب‌های جدی به ساختمان‌های بنایی وارد شد، که به دلیل نداشتن استحکام کافی در برابر نیروهای جانبی بود. این مشکلات در ساختمان‌های تاریخی که ارزش فرهنگی و معماری بالایی دارند نیز به چشم می‌خورد؛ زلزله بم نمونه‌ای از آسیب‌های شدید به بناهای تاریخی بود که به دلیل عدم توجه به مقاوم‌سازی یا استفاده از روش‌های نادرست در ترمیم، جبران‌ناپذیر شدند.

همچنین، زلزله‌های خارج از ایران، مانند زلزله نپال در سال ۲۰۱۵ و زلزله ترکیه در سال ۲۰۲3، نشان دادند که ساختمان‌های غیرمقاوم می‌توانند به فاجعه‌های انسانی و اقتصادی منجر شوند. این تجربیات بر اهمیت بالای مقاوم‌سازی و اجرای صحیح آن در تمامی انواع ساختمان‌ها تأکید دارند.

ارزیابی ساختمان تا اجرای طرح مقاوم سازی ساختمان

مراحل مقاوم‌سازی ساختمان فرآیندی دقیق و تخصصی است که با هدف افزایش ایمنی و پایداری سازه در برابر خطرات مختلف، به‌ویژه زلزله، انجام می‌شود. این فرآیند به چهار مرحله اصلی تقسیم می‌شود که هر یک اهمیت خاصی در موفقیت کلی طرح مقاوم‌سازی دارند.

• ارزیابی ساختمان: در این مرحله، وضعیت فعلی سازه با دقت مورد بررسی قرار می‌گیرد. ارزیابی شامل بررسی مشخصات سازه‌ای، مصالح به‌کاررفته، کیفیت ساخت، و نقاط ضعف احتمالی در برابر بارهای لرزه‌ای و غیرلرزه‌ای است. این ارزیابی‌ها با استفاده از روش‌های مختلفی مانند آزمایش‌های غیرمخرب، تحلیل‌های عددی، و مدل‌سازی انجام می‌شود. نتایج به دست آمده از این مرحله مبنای تعیین استراتژی مقاوم‌سازی خواهد بود.

• تعریف استراتژی مقاوم‌سازی ساختمان: با توجه به نتایج ارزیابی، استراتژی مناسب برای مقاوم‌سازی ساختمان تعریف می‌شود. این استراتژی بر اساس نوع ساختمان، کاربری آن، میزان آسیب‌پذیری، و اهداف مقاوم‌سازی تعیین می‌شود. برای مثال، استراتژی مقاوم‌سازی یک ساختمان تاریخی ممکن است در کنار باربری ساختمان بر حفظ ظاهر و ویژگی‌های معماری تمرکز داشته باشد، در حالی که برای یک ساختمان صنعتی، افزایش ظرفیت باربری و مقاومت در برابر نیروهای جانبی اولویت اول دارد.
• طرح مقاوم‌سازی ساختمان: در این مرحله، بر اساس استراتژی تعریف‌شده، طرح دقیق مقاوم‌سازی تهیه می‌شود. این طرح شامل انتخاب روش‌های مقاوم‌سازی مناسب، تعیین جزئیات فنی، و مشخص کردن نحوه اجرای عملیات است. روش‌هایی مانند تقویت ستون‌ها و تیرها، اضافه کردن دیوارهای برشی، یا اجرای کامپوزیت FRP از جمله روش‌هایی هستند که ممکن است در طرح مقاوم‌سازی مورد استفاده قرار گیرند.
• اجرای مقاوم‌سازی ساختمان: پس از تهیه طرح، عملیات اجرایی مقاوم‌سازی آغاز می‌شود. در این مرحله، تمام اصلاحات و تقویت‌های پیش‌بینی‌شده به‌طور دقیق و تحت نظارت متخصصان اجرا می‌شوند. نظارت بر اجرای صحیح این مراحل از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا هر گونه کوتاهی در اجرا می‌تواند تأثیر منفی بر عملکرد نهایی ساختمان داشته باشد.

در نهایت، تکمیل موفقیت‌آمیز مراحل مقاوم‌سازی تضمین می‌کند که ساختمان مورد نظر به سطح مطلوبی از ایمنی و پایداری دست یابد، که می‌تواند از بروز خسارات جانی و مالی در مواقع بحرانی جلوگیری کند.

تست‌های تخصصی : شالوده طرح و اجرای مقاوم سازی ساختمان

انجام تست‌های تخصصی مقاوم‌سازی به عنوان گام نخست در طرح و اجرای مقاوم‌سازی ساختمان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این تست‌ها به مهندسان و متخصصان این امکان را می‌دهند تا وضعیت واقعی سازه را به‌دقت ارزیابی کرده و نقاط ضعف و مشکلات آن را شناسایی کنند. اطلاعات دقیق به‌دست‌آمده از این تست‌ها پایه‌ای برای طراحی استراتژی‌های مقاوم‌سازی مؤثر و مناسب فراهم می‌آورد. بدون این ارزیابی‌ها، انتخاب روش‌های مقاوم‌سازی ممکن است ناکارآمد باشد و حتی به سازه آسیب بزند. به طور کلی، تست‌های تخصصی مقاوم‌سازی به دو دسته اصلی یعنی تست‌های غیرمخرب و تست‌های مخرب تقسیم می‌شوند.

تست‌های غیرمخرب (NDT – Non-Destructive Testing)

این تست‌ها برای بررسی وضعیت و کیفیت مصالح بدون آسیب رساندن به سازه طراحی شده‌اند و شامل موارد زیر هستند:

• اسکن آرماتور در بتن
• تست pull off در بتن
• تست التراسونیک بتن
• تست چکش اشمیت
• آزمایش هافسل خوردگی

تست‌های مخرب (Destructive Testing)

این تست‌ها شامل آزمایش‌هایی هستند که برای ارزیابی مقاومت و کیفیت مصالح از طریق اعمال بارها و نیروهای خاص انجام می‌شوند و معمولاً به سازه آسیب می‌زنند. این تست‌ها شامل:

• تست نمونه‌برداری از بتن
• تست مقاومت فشاری بتن
• تست مقاومت کششی مصالح
• تست شکست مصالح
• تست بارگذاری محوری
• آزمایش pull out در بتن

مقاوم سازی تیر ساختمان

مقاوم‌سازی تیرهای ساختمان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا تیرها به‌عنوان اجزای کلیدی در انتقال بارهای سازه‌ای و توزیع بارهای عمودی به ستون‌ها و پی‌ها عمل می‌کنند. ضعف یا آسیب به تیرها می‌تواند به مشکلات جدی در پایداری و ایمنی کل سازه منجر شود. دلایل نیاز به مقاوم‌سازی تیرها شامل آسیب‌های ناشی از زلزله، افزایش بارهای وارده، و فرسودگی مصالح و یا حتی اشتباه در طراحی تیر ساختمان می‌باشد.

بسته به نوع تیر (بتنی یا فولادی) و مشکلات موجود، روش‌های مختلفی برای مقاوم سازی تیرها در ساختمان وجود دارد. عواملی که در انتخاب طرح مقاوم‌سازی تیر مؤثرند عبارتند از:

• میزان دسترسی به تیر بتنی یا فولادی
• نوع و مقدار بار وارده بر ساختمان (بار مرده، بار زنده، لار زلزله، بار باد و…)
• مقدار مقاومت برشی و خمشی مورد نیاز برای تیر بتنی و فولادی
• دسترسي به انواع مصالح (الیاف کربن، رزین اپوکسی، چسب کاشت میلگرد و…) براي اجرای مقاوم سازي
• ملاحظات اقتصادی پروژه مقاوم سازی

براي مقاوم سازی تيرهای بتن مسلح یک ساختمان مي توان از راهكارهاي زير استفاده نمود:

• مقاوم سازی تیر بتن آرمه با روش کامپوزیت FRP
• مقاوم سازی تیر بتن مسلح با روش ژاکت بتنی
• مقاوم سازی تیر بتن آرمه با روش ژاکت فولادی
• مقاوم سازی تیر بتن مسلح با پيش تنيدگی خارجی

همچنین جهت مقاوم سازی تیرهای فولادی ساختمان روش های زیر پیشنهاد می گردد:

• افزايش ظرفيت خمشي و محوري تيرهاي فولادي با نصب ورق های فولادی
• افزايش مقاومت برشي تيرهاي فولادي از طریق اضافه نمودن ورقهاي موازي با جان تير
• افزايش مقاومت برشي تير از طریق اضافه نمودن سخت كننده هاي عرضي در فواصل معین
• محصور نمودن تير فلزي با بتن و افزایش سختي برشي و خمشي
• استفاده از پي شتنيدگي خارجي براي مقاوم سازي تير فولادي

در برخی موارد، ارزان‌ترین روش می‌تواند بهترین انتخاب باشد، اما گاهی اوقات نیاز است که کار در کوتاه‌ترین زمان ممکن به پایان برسد (برای مثال در بیمارستان ها). در برخی شرایط، نباید ابعاد هندسی مقاطع افزایش یابد بنابراین روش ژاکت بتنی روش مناسبی نیست و مقاوم سازی به روش کامپوزیت FRP بهترین گزینه خواهد بود و در مواقع نیز باید از مصالحی استفاده شود که دارای دوام بالا و مقاومت مناسب در برابر خوردگی هستند.

مقاوم سازی ستون ساختمان

ستون‌ها اجزای از ساختمان هستند که تحت نیروی محوری، و در برخی موارد تحت نیروی برشی و لنگر خمشی قرار می‌گیرند. در سازه‌های قاب خمشی، ستون‌ها علاوه بر انتقال بارهای ثقلی به فونداسیون، همانند تیرها باید توانایی تحمل نیروهای جانبی ناشی از زلزله را نیز داشته باشند. نیاز به مقاوم‌سازی ستون‌ها ممکن است به دلایل مختلفی از جمله آسیب‌های زلزله، افزایش بارهای وارده، یا ضعف‌های سازه ای ناشی از طراحی نامناسب باشد. بسته به نوع ستون (بتنی یا فولادی) و نواقص موجود، در در سال‌های اخیر، روش‌های گوناگونی برای بهبود ظرفیت خمشی، برشی و شکل‌پذیری ستون‌ها بتنی از طریق افزایش محصورسازی ناحیه مفصل پلاستیک ارائه شده است که در زلزله‌های مختلف عملکرد مطلوبی داشته‌اند.

سه روش اصلی مقاوم سازی ستون بتنی عبارتند از:

• مقاوم سازی ستون بتنی با روش کامپوزیت FRP
• مقاوم سازی ستون بتنی با روش ژاکت بتنی
• مقاوم سازی ستون بتنی با روش ژاکت فولادی

در مقابل روش های متداول براي مقاوم سازی ستون فلزي عبارتند از:

• اضافه نمودن ورق هاي پوششي به بال ستون
• اضافه كردن ورق هاي موازي با جان ستون و تبديل مقطع به شكل جعبه اي
• محصور سازی ستون فولادی مقاطع باز (I و H شکل) با ژاکت بتنی
• پر نمودن ستون فولادي با مقاطع بسته با بتن

مقاوم سازی فونداسیون ساختمان

مقاوم سازی فونداسیون نه تنها هزینه بالایی دارد، بلکه انجام آن در هنگام بهره‌برداری از ساختمان نیز بسیار دشوار است. با این وجود مقاوم‌سازی فونداسیون ساختمان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا فونداسیون به‌عنوان پایه‌ای است که تمام بار سازه را به زمین منتقل می‌کند. هرگونه ضعف در فونداسیون می‌تواند به مشکلات جدی مانند نشست ساختمان، ترک‌خوردگی دیوارها، و حتی فروپاشی سازه منجر شود. عوامل مختلفی مانند طراحی نادرست، خاک نامناسب، افزایش بارهای وارده و یا آسیب‌های زلزله ممکن است نیاز به مقاوم‌سازی فونداسیون را ضروری سازند.

در فرایند مقاوم‌سازی فونداسیون (شالوده)، با مشکلات زیر مواجه می‌شویم:

• نیاز به تخلیه کامل یا جزئی فضاهای طبقه همکف یا زیرزمین
• تخریب دال کف درون ساختمان و سنگ‌فرش‌های خارج از آن
• فضای بسیار محدود در طول عملیات مقاوم‌سازی به دلیل وجود پایه‌ها و تکیه‌گاه‌های موقتی
• ارتفاع محدود برای تجهیز ساختمان
• ایجاد صدا و لرزش در ساختمان

برای رفع مشکلات فونداسیون یک ساختمان (باتی، فولادی و…)، می‌توان از تکنیک های مختلف به‌طور مجزا یا ترکیبی استفاده کرد. به طور کلی مطابق آیین نامه های مقاوم سازی، تقویت فونداسیون ها از طریق یکی از تکنیک های زیر انجام می‌شود:

• تقویت سازه‌ای شالوده موجود شامل افزايش ابعاد فونداسیون، افزودن شناژ به فونداسیون موجود، يكپارچه سازي فونداسیون و…
• بهبود شرایط ژئوتکنیکی و افزايش باربري زمين زير شالوده شامل بهبود شرايط خاك با استفاده از تزريق مواد افزودني، (Micro Pile) اجراي ريز شمع، احداث شمع هاي جديد و اتصال آنها به سرشمع موجود و…
• کاهش بار وارد بر فونداسیون و پی با سبک کردن ساختمان یا افزایش عناصر مقاوم جانبی

روش‌های مختلفی برای مقاوم‌سازی فونداسیون وجود دارد. یکی از این روش‌ها، افزودن شمع‌های بتنی یا فلزی به زیر فونداسیون است که می‌تواند ظرفیت باربری را افزایش دهد و نشست زمین را کاهش دهد. این شمع‌ها بارهای اضافی را به لایه‌های عمیق‌تر و مقاوم‌تر خاک منتقل می‌کنند. روش دیگر، افزایش عرض و عمق فونداسیون موجود است که با افزودن بتن تقویتی در اطراف فونداسیون انجام می‌شود. این کار می‌تواند به افزایش سطح تماس فونداسیون با خاک و توزیع یکنواخت‌تر بارها کمک کند. همچنین، استفاده از مهارهای مکانیکی یا پس‌تنیدگی برای تقویت فونداسیون در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله مؤثر است. این مهارها می‌توانند به جلوگیری از لغزش و تغییر شکل فونداسیون کمک کنند.

مقاوم سازی دال بتنی

مقاوم سازی دال بتنی نسبت به ساير اعضاي سازه ساده تر مي باشد و در صورتي كه دال به هر دليلي مقاومت لازم در برابر بارهاي وارد بر آن را نداشته باشد، با توجه به نوع ضعف موجود در دال، مي توان از روش های زیر جهت مقاوم سازی آن استفاده كرد.

• افزایش مقاومت و سختي دال با افزايش ضخامت دال (از بالا يا پايين)
• اضافه كردن تيرك فولادي و ايجاد خيز معكوس برای رفع افتادگي و افزايش سختي ديافراگم كف و دال
• افزایش مقاومت خارج از صفحه دال با اضافه نمودن ورق هاي فولادي از طريق چسباندن و يا بولت كردن آنها در در وجوه دال
• بكارگيري مصالح پليمري مسلح شده (کامپوزیت FRP) و تقويت خمشي دال ها بطور موضعي
•  بهسازي بازشوهاي موجود در دال و اصلاح سختي ديافراگم از طریق اضافه نمودن مهاربند افقي

مقاوم سازی دیوار برشی ساختمان

مقاوم‌سازی دیوارهای برشی ساختمان یکی از اقدامات مهم برای افزایش ایمنی و پایداری سازه در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله و باد است. دیوارهای برشی به‌عنوان المان‌های عمودی سازه‌ای، نقش کلیدی در مقابله با جابجایی‌های جانبی دارند و به تثبیت سازه کمک می‌کنند. ضعف یا آسیب در این دیوارها می‌تواند منجر به تخریب ساختمان و افزایش خطرات جانی و مالی شود. یکی از روش‌های مؤثر برای مقاوم‌سازی دیوارهای برشی، تقویت با استفاده از الیاف پلیمری تقویت‌شده (FRP) است. این الیاف به‌صورت لایه‌هایی بر روی سطح دیوارها نصب می‌شوند و به افزایش مقاومت کششی و خمشی آن‌ها کمک می‌کنند. روش دیگر، استفاده از ژاکت بتنی است که با استفاده از میلگردهای تقویتی، عملکرد دیوارهای برشی در برابر بارهای جانبی بهبود می‌یابد. با اجرای صحیح و اصولی این روش‌های مقاوم‌سازی، می‌توان ایمنی سازه را در برابر نیروهای جانبی به‌طور چشمگیری افزایش داد و از بروز خسارات جدی در هنگام وقوع زلزله و دیگر حوادث طبیعی جلوگیری کرد.

مقاوم سازی اتصالات تیر و ستون ساختمان

محل اتصال تير به ستون، بحراني ترين ناحيه در ساختمان های بتنی و فولادی با سیستم قاب هاي خمشي براي مقاومت در برابر بار زلزله می باشد. بدليل عدم شناخت كافي از رفتار اتصالات خمشي و همچنین شكست هاي ترد پيش بيني نشده اتصالات خمشي تير و ستون در اثر زلزله نشان دهنده اهميت مقاوم سازي اتصالات خصوصاً مقاوم سازي لرزه اي آنها مي باشد. بطور كلي مهمترین دلایل ایجاد بدليل آسیب در اتصالات تیر ستون ساختمان عبارتند از:

• ضعف در طراحي اتصالات تیر و ستون ساختمان
• ضعف در اجراي اتصالات تیر و ستون ساختمان

با توجه به محل تلاقي تعدادي از عناصر سازه اي در اتصالات تیر و ستون، مقاوم سازي اتصالات از مراحل پيچيده روش هاي مقاوم سازي می باشد. از اين رو به دلیل بالا بودن تنش در محل اتصال بهتر است بجاي تقويت آن در برابر بارهاي جانبي از روش
تقويت سيستم باربر جانبي ساختمان مانند اضافه نمودن بادبند، ديوار برشي و … استفاده نمود.

چنانچه اتصالات بتنی و یا فولادی توانايي تحمل بارهای طراحي را نداشته باشد با يكي از روشهاي زير اتصال ساختمان را مي توان مقاوم سازي نمود:

• اجرای ژاکت بتنی درتير و  ستون اتصال مستعد ترك خوردگي
• محصور نمودن اعضاي اتصال با پوشش FRP
• استفاده از ورق فولادي مسلح كننده بدون افزايش ابعاد اتصال بتنی
• افزايش ظرفيت برشي اتصالات با استفاده از تنگ خارجي پیش تنیده
• تزريق چسب اپوكسي برای ترمیم ترک اتصالات بتنی
• استفاده از ورق هاي زيرسري و روسري مضاعف در اتصالات آسیب دیده در زلزله
• استفاده از ماهيچه در بال پایینی و انتقال مفصل پلاستيك از بر ستون به داخل تير
• تقويت اتصال صلب با لچكي هاي قائم
• استفاده از ورق كناري (ورق گونه)
• مقاوم سازی اتصال فولادی با مقطع T شکل
• استفاده از سخت كننده در اتصال پيچي با ورق انتهاي

مقاوم سازی دیوار بدون وال پست

مقاوم‌سازی دیوارهای بدون وال‌پست با استفاده از وال‌مش که بر مبنای سیستم کامپوزیت FRCM بوده و همچنین مورد تایید آیین نامه 2800 می باشد، یکی از روش‌های نوین و مؤثر برای تقویت و افزایش پایداری دیوارهای غیرباربر ساختمان است. همانطور که در مقاله “وال مش چیست؟” اشاره شد، وال‌مش از ترکیب مش فایبرگلاس با انواع پلاستر سیمانی یا گچی و همچنین نبشی تشکیل شده است. امروزه این سیستم در کنار جایگزین وال پست در ساختمان های نوساز به عنوان یک راهکار مطمئن برای مقاوم سازی دیوارهای غیر بابر در ساختمان های بدون وال پست شناخته شده و می‌تواند به‌طور چشمگیری مقاومت دیوار را در برابر نیروهای جانبی و زلزله افزایش دهد. در ساختمان‌هایی که دیوارهای آن‌ها به دلایل مختلف مانند تغییرات طراحی یا عدم رعایت استانداردهای جدید، بدون وال‌پست ساخته شده‌اند، استفاده از وال‌مش می‌تواند به‌عنوان یک راه‌حل مؤثر برای افزایش پایداری سازه‌ها عمل کند. این روش با ترکیب مش و توری فایبرگلاس، که به‌وسیله پلاستر سیمانی یا پلاستر گچی به دیوار متصل می‌شود، مقاومت دیوار را افزایش داده و آن را در برابر لرزش‌ها و بارهای خارجی مقاوم‌تر می‌سازد.

4 روش اصلی مقاوم سازی ساختمان بتنی و فولادی

تا یان قسمت از مقاله مقاوم سازی ساختمان با انواع روش های مقاوم سازی آشنا شده اید. انتخاب روش مناسب برای مقاوم‌سازی ساختمان به عوامل متعددی وابسته است که باید به‌دقت مورد بررسی قرار گیرند. در ابتدا، نوع سازه و کاربری آن نقش تعیین‌کننده‌ای در انتخاب روش مقاوم‌سازی دارد. به عنوان مثال، مقاوم‌سازی ساختمان‌های مسکونی با ساختمان‌های صنعتی متفاوت است؛ زیرا نیازها و بارهای وارده بر این نوع سازه‌ها متفاوت است. یکی از عوامل کلیدی در انتخاب روش مقاوم‌سازی ساختمان، وضعیت فعلی سازه است. بررسی دقیق سازه از نظر عمر مفید، مصالح به‌کاررفته، نوع پی و میزان آسیب‌های موجود از جمله مواردی است که باید ارزیابی شود. همچنین، نیروهای وارده مانند زلزله، باد، و بارهای زنده و مرده نیز باید در نظر گرفته شوند. هر سازه‌ای ممکن است به روش خاصی برای مقاوم‌سازی نیاز داشته باشد تا بتواند در برابر این نیروها مقاومت کند.

بودجه و زمان نیز از دیگر عوامل مؤثر در انتخاب روش مقاوم‌سازی است. برخی از روش‌ها نیاز به هزینه‌های بالاتر و زمان اجرای بیشتری دارند، در حالی که روش‌های دیگر ممکن است با هزینه کمتر و سرعت بالاتر قابل انجام باشند. همچنین، شرایط محیطی و محل جغرافیایی سازه، دسترسی به مصالح و نیروی کار، و محدودیت‌های اجرایی نیز بر انتخاب روش تأثیرگذارند. در نهایت، مشاوره با متخصصان و مهندسان مجرب، بررسی دقیق شرایط سازه و تحلیل پارامترهای فنی و اقتصادی، انتخاب بهترین روش مقاوم‌سازی را تضمین می‌کند و به افزایش ایمنی و کارایی ساختمان کمک می‌نماید.

به طور خلاصه 4 روش های اصلی مقاوم سازی ساختمان عبارتند از:

• مقاوم سازی به روش کامپوزیت FRP
• مقاوم سازی روش ژاکت بتنی
• مقاوم سازی تیر به روش ژاکت فولادی
• مقاوم سازی به روش کامپوزیت FRCM

طراحی و اجرای مقاوم‌سازی ساختمان با الیاف پلیمری تقویت‌شده (FRP)

مقاوم‌سازی با الیاف پلیمری تقویت‌شده (FRP) یکی از روش‌های نوین و مؤثر در بهبود استحکام و عملکرد سازه‌ها است. FRP شامل الیاف بسیار قوی مانند شیشه یا کربن است که در یک ماتریس پلیمری مانند اپوکسی قرار گرفته‌اند. این مواد به دلیل وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگی، و سهولت اجرا، گزینه‌ای ایده‌آل برای تقویت ساختمان‌ها هستند. کاربرد اصلی FRP در مقاوم‌سازی اجزای سازه‌ای مانند تیرها، ستون‌ها، دیوارهای برشی، و فونداسیون است. این الیاف به‌صورت لایه‌ای بر روی سطح سازه نصب می‌شوند و به‌طور قابل توجهی ظرفیت باربری و مقاومت خمشی و برشی سازه را افزایش می‌دهند. FRP همچنین به‌طور مؤثری در ترمیم و تقویت ساختمان‌های آسیب‌دیده از زلزله و دیگر عوامل محیطی به کار می‌رود. از مزایای این روش می‌توان به کاهش زمان اجرای پروژه، عدم نیاز به تخریب گسترده، و افزایش طول عمر سازه اشاره کرد. همچنین، این روش در مقایسه با روش‌های سنتی مقاوم‌سازی، تأثیر کمتری بر وزن سازه دارد، که خود یک مزیت بزرگ در ساختمان‌های موجود است. به‌طور کلی، مقاوم‌سازی با FRP راهکاری مؤثر، سریع و اقتصادی برای افزایش ایمنی و دوام ساختمان‌ها در برابر بارهای مختلف است.

طراحی و اجرای مقاوم سازی ساختمان با ژاکت بتنی

مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی یکی از روش‌های مؤثر برای تقویت اجزای سازه‌ای نظیر ستون‌ها،تیرها، دیوار برشی و حتی فونداسیون است. این روش به‌ویژه زمانی به کار می‌رود که بخش‌های سازه‌ای به دلیل طراحی نامناسب، فرسودگی یا وقوع حوادثی نظیر زلزله دچار ضعف شده باشند. در این روش، با کاشت میلگرد و قالب بندی و بتن ریزی مجدد، یک لایه بتن مسلح اضافی به دور المان بتنی اجرا می‌شود تا ظرفیت باربری و مقاومت سازه‌ای آن‌ها افزایش یابد. فرآیند مقاوم‌سازی با ژاکت بتنی شامل افزایش ابعاد مقاطع سازه‌ای و تقویت آن‌ها با میلگردهای اضافی است. این میلگردها درون لایه جدید بتن قرار می‌گیرند و با ایجاد یکپارچگی با بخش‌های موجود، مقاومت سازه را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهند. این روش به‌ویژه در مواردی که نیاز به افزایش مقاومت فشاری، خمشی یا برشی سازه وجود دارد، بسیار کارآمد است. از مزایای مقاوم‌سازی با ژاکت بتنی می‌توان به افزایش مقاومت سازه در برابر بارهای جانبی مانند زلزله و ثقلی، بهبود دوام و طول عمر سازه، و ترمیم آسیب‌های موجود اشاره کرد. این روش، اگرچه به زمان و هزینه بیشتری نسبت به روش‌های سبک‌تر نیاز دارد، اما از نظر استحکام و پایداری، یکی از گزینه‌های بسیار موثر و مطمئن در مقاوم‌سازی ساختمان‌ها محسوب می‌شود. افزایش ابعاد مقطع یکی از بزرگترین معایب روش ژاکت بتنی می باشد.

طراحی و اجرای مقاوم سازی ساختمان با ژاکت فولادی

محصور نمودن اجزای ساختمان ماننند ستون ها با ياکت فولادی از ديگر روش هاي مقاوم سازی و بهسازي لرزه اي ساختمان مي باشد. در اين روش، افزايش ناچيزي در ابعاد و وزن عضو سازه ای مانند ستون بوجود مي آيد. در این روش ورق هاي فولادي روكش در تمامي طول خود به هم جوش مي شوند و فضاي اندك بين روكش و عضو سازه ای توسط ملات منبسط شونده پر ميگردد. ژاکت فولادی  مي تواند به عنوان روشي موقت براي بهسازي ستونهائي كه پس از زلزله دچار آسيب شد ه اند، بكار گرفته شود.

هدف از اجرای ژاکت فولادی، افزایش مقاومت سازه در برابر بارهای جانبی مانند زلزله و همچنین افزایش توان باربری سازه در برابر بارهای عمودی است. در این روش، ابتدا سطح ستون‌ها یا تیرها آماده‌سازی می‌شود تا امکان اتصال مناسب صفحات فولادی فراهم گردد. سپس صفحات فولادی به‌صورت پوشش به دور اعضای سازه‌ای نصب و با استفاده از اتصالات مکانیکی یا جوش، به‌طور کامل به سازه متصل می‌شوند. یکی از مزایای این روش، افزایش قابل‌توجه ظرفیت باربری سازه بدون نیاز به تغییرات گسترده در ساختار اصلی آن است. همچنین، این روش می‌تواند به‌سرعت در پروژه‌های مقاوم‌سازی اجرا شود و تأثیر کمی بر عملکرد و استفاده از ساختمان در حین اجرا داشته باشد.

طراحی و اجرای مقاوم سازی ساختمان به روش کامپوزیت FRCM

تعمیر، مرمت و مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی و مصالح بنایی می‌تواند به دلایلی نظیر افزایش بار طراحی، به وجود آمدن خرابی در سازه و عدم شکل پذیری کافی در آن لازم می گردد. در سال‌های گذشته، مقاوم سازی توسط روش‌های سنتی و رایج نظیر افزایش ابعاد مقطع، چسباندن صفحات فولادی به وجه خارجی عضو، پیش تنیدگی خارجی و استفاده از مصالح FRP صورت می‌گرفت. امروزه اهمیت استفاده از ملات سیمانی مسلح شده با مش الیاف (کامپوزیت FRCM) و ملات مسلح شده با فولاد (کامپوزیت SRG) بعنوان یک ضرورت در جایگزینی مصالح و روش‌های سنتی ترمیم و مقاوم‌سازی بیش از پیش شناخته شده است. کامپوزیت‌های ملات سیمانی مسلح شده با مش‌الیاف (FRCM) و ملات مسلح شده با فولاد (SRG)، به عنوان یک فن‌آوری کارآمد برای ترمیم و مقاوم‌سازی سازه‌های مصالح بنایی و سازه های بتنی پدید آمده است. این کامپوزیت‌ها از نظر مقاومت کششی، وزن و ضخامت از مزایای مهمی برخوردار است. در این کامپوزیت‌ها هنگامی که به صورت یک پوشش خارجی (EB) بر رویِ وجه بیرونی عضو سازه‌ای اجرا می‌شود، تنش‌های کششی توسط الیاف، و تنش‌های فشاری توسط اعضای باربر مصالح بنایی و یا بتنی تحمل می‌شود. سیستم‌های FRCM/SRG، برای تعمیر، بهسازی، و بازسازی سازه‌های مصالح بناییِ موجود، کاملاً قابل رقابت با شیوه‌های مرسوم، مانند افزودن میلگردهای فولادی، افزایش ابعاد مقطع و اجرای پوشش‌های بتن مسلح می‌باشد. مقاوم سازی و بهسازی سازه های بتنی موجود همواره با روش ها و مصالح مرسوم و نوین همچون کامپوزیت FRP، استفاده از ورق های فولادی به صورت پوشش خارجی، پوشش بتن مسلح و پیش تنیدگی انجام می گرفته است. به دلیلِ جایگزینی ملات پلیمری در کامپوزیت‌های پلیمری مسلح شده با الیاف (FRP)، با یک ماده غیرآلی (معدنی)، برخی از محدودیت‌هایی که در کامپوزیت‌های FRP مشاهده می‌شود، در کامپوزیت‌های FRCM/SRG برطرف گردیده است: سازگاری بهتر با زیربستر مصالح بنایی یا بتنی، مقاومت بیشتر در دماهای بالا، قابلیت خروج بخار آب (ب قابلیت تنفس پذیری بتن)، قابلیت اجرا بر روی سطوح مرطوب و امکان حذف آن بدون وارد آوردنِ آسیبِ جدی به زیربستر اولیه. کامپوزیت‌های FRCM/SRG، به ویژه هنگامی که در آنها از ملات‌های بر پایه آهک به عنوان ملات استفاده ‌شود، برای کاربرد در سازه‌های تاریخی و میراث فرهنگی مناسب می‌باشد

مراجع و آیین نامه های مقاوم سازی ساختمان

آیین‌نامه‌ها و مراجع مقاوم‌سازی ساختمان، مجموعه‌ای از اسناد و دستورالعمل‌ها هستند که برای افزایش ایمنی و مقاومت سازه‌ها در برابر بلایای طبیعی تدوین شده‌اند. این آیین‌نامه‌ها شامل دستورالعمل‌هایی برای طراحی و اجرای مقاوم‌سازی بوده و به عنوان مرجع اصلی برای مهندسان و طراحان در پروژه‌های ساختمانی استفاده می‌شوند. آیین‌نامه‌ها به دو دسته کلی داخلی و خارجی تقسیم می‌شوند. آیین‌نامه‌های داخلی بر اساس شرایط جغرافیایی، اقلیمی و ساختاری کشور تنظیم می‌شوند و نیازهای محلی را به طور دقیق‌تری پوشش می‌دهند. این آیین‌نامه‌ها به‌طور منظم به‌روزرسانی می‌شوند تا با آخرین یافته‌های علمی و فناوری‌های نوین هماهنگ باشند. از سوی دیگر، آیین‌نامه‌های خارجی که توسط سازمان‌ها و نهادهای بین‌المللی تدوین می‌شوند، به عنوان مراجع تکمیلی یا در برخی موارد، جایگزین برای آیین‌نامه‌های داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرند. رعایت این آیین‌نامه‌ها و مراجع داخلی و خارجی در فرآیند مقاوم‌سازی، از اهمیت بالایی برخوردار است. این مراجع کمک می‌کنند تا ساختمان‌ها در برابر تهدیدات مختلف از جمله زلزله، باد و سایر عوامل طبیعی مقاوم بوده و ایمنی ساکنان تضمین شود. در نهایت، استفاده از این آیین‌نامه‌ها به معنای تأمین امنیت و کاهش ریسک در ساختمان‌ها است، که به‌طور مستقیم به حفاظت از جان و مال افراد منجر می‌شود. در جداول زیر مهمترین آیین نامه ای مقاوم سازی داخلی و خارجی معرفی شده است.

قیمت و هزینه مقاوم سازی ساختمان به چه صورت محاسبه می شود؟

قیمت مقاوم‌سازی ساختمان به عوامل متعددی بستگی دارد که هرکدام می‌توانند تأثیر قابل توجهی بر هزینه نهایی داشته باشند. یکی از مهم‌ترین عوامل، نوع و وضعیت فعلی سازه است. ساختمان‌های قدیمی یا آسیب‌دیده نیاز به تعمیرات و تقویت‌های بیشتری دارند که هزینه‌های بیشتری را به همراه خواهد داشت. همچنین، نوع مصالح به‌کاررفته در مقاوم‌سازی، مانند استفاده از بتن، فولاد، یا الیاف پلیمری تقویت‌شده (FRP)، تأثیر مستقیمی بر قیمت دارد. محدوده و پیچیدگی پروژه نیز از دیگر عوامل مهم است. به عنوان مثال، مقاوم‌سازی یک ساختمان چند طبقه با اضافه کردن دیوارهای برشی و تقویت فونداسیون هزینه بیشتری نسبت به مقاوم‌سازی یک خانه کوچک و یک‌طبقه خواهد داشت. علاوه بر این، محل جغرافیایی ساختمان و دسترسی به مصالح و نیروی کار نیز می‌تواند بر قیمت تأثیر بگذارد؛ در مناطق دورافتاده یا با دسترسی محدود، هزینه‌ها معمولاً بیشتر است. نهایتاً، هزینه‌های مرتبط با طراحی و نظارت مهندسی نیز بخشی از قیمت نهایی مقاوم‌سازی را تشکیل می‌دهد. انتخاب یک تیم مهندسی با تجربه و معتبر می‌تواند هزینه‌های اولیه را افزایش دهد، اما در بلندمدت به‌صرفه‌تر خواهد بود زیرا از بروز مشکلات بعدی جلوگیری می‌کند. در نتیجه، قیمت مقاوم‌سازی ساختمان متغیر است و بر اساس شرایط خاص هر پروژه تعیین می‌شود.جهت دریافت هزینه مقاوم سازی ساختمان می توانید با کارشناسان مقاوم سازی تکنوپل در تماس باشید.