جهان همیشه در حال تغییر است و نیاز ساختمان های شما برای مواجه با چالش های جدید نیز همینطور است. مقاوم سازی سازه شامل ارتقاء سازه ها برای بهبود عملکرد آن تحت بارهای موجود یا افزایش مقاومت اعضای سازه ای برای تحمل بارهای اضافی است. برای افزایش و یا ظرفیت سازه ای ساختمان ها محرک های زیادی وجود دارد، که شامل تغییر آیینامه، بالا بردن ظرفیت لرزه ای، تغییر کاربری(که باعث افزایش بار سرویس می شود)، نقص در سازه ناشی از خطا در طراحی یا ساخت و یا از دست دادن ظرفیت باربری به دلیل فرسودگی می شود. در این مقاله به بررسی روش‌های نوین مقاوم سازی ساختمان همچنین استفاده از روش FRP یا پلیمر تقویت شده با الیاف، اینکه چرا نیاز به مقاوم سازی داریم، راه حل های که می توانیم از آن استفاده کنیم، می پردازیم.
علت رایج مقاوم سازی سازه ها چیست؟
اول قدم بررسی شاید، یافتن علت مقاوم سازی سازه باشد. دلایل زیادی برای بازسازی یا افزایش ظرفیت سازه ای ساختمان ها وجود دارد:
- مشکلات دوام ناشی از استفاده مصالح ساختمانی ضعیف یا نامناسب
- طراحی یا ساخت نامناسب
- محیط های خورنده که در مراحل طراحی در نظر گرفته نشدند
- افزایش بار به دلیل تغییر کاربری سازه
- افزایش طول عمر زیر ساخت های قدیمی
- بارگذاری تصادفی یا استثنایی
چرا استفاده از تعمیر یا مقاوم سازی سازه ها؟
به طور کلی، ناکارآمدی سازه ها می‌تواند ناشی از تغییرات دستورالعمل ها، نیاز به بالا بردن ظرفیت لرزه ای، ناکارآمدی به دلیل اثرات محیطی (مانند خوردگی)، تغییر در کاربری که باعث افزایش بارهای سرویس می شود، الزامات برای افزایش مقاومت در برابر انفجار و بالستیک و یا نقص در سازه ناشی از خطا در طراحی یا ساخت اولیه باشد.برای رفع این مشکلات دو راه وجود دارد، جایگزینی سازه ها با سازه ای جدید و تعمیر و مقاوم سازی سازه ها، که راه حل دوم اصولا اقتصادی تر است.
تغییرات بازار جهانی ترمیم و مقاوم سازی سازه ها با کامپوزیت های FRP
انتظار می رود بازار جهانی ترمیم و مقاوم سازی سازه ها با کامپوزیت های FRP برای صنعت ساخت و ساز تا سال 2024 به 190 میلیون دلار برسد با CAGR 4.7٪ از سال 2019 تا 2024. محرک اصلی این بازار با افزایش فعالیت های لرزه ای است که منجر به آسیب های عمده سازه ای مانند ساختمان های قدیمی و فرسوده، پل ها، بزرگراه ها، تونل ها، پارکینگ ساختمان و غیره می شود. آینده بازار جهانی ترمیم و مقاوم سازی سازه ها با کامپوزیت های FRP برای صنعت ساخت و ساز با فرصت هایی که در زیرساخت های عمرانی، ساختمان های موجود و تاریخی، پل ها و موارد دیگر وجود دارد امیدوار کننده است.
در این بازار، انتظار می‌رود که زیرساخت‌های عمرانی به دلیل عملکرد بالای مواد FRP نسبت به مواد مرسوم بتن و فولاد ترمیمی در پل‌ها، بزرگراه‌ها و تونل‌ها، بیشترین کاربرد از نظر ارزش و حجم را داشته باشد که منجر به افزایش طول عمر، کاهش هزینه‌های ترمیم و نگهداری، افزایش سرعت ساخت می شود و می تواند به دلیل کاهش وزن، بار وسیله نقلیه را در سازه های هم اندازه افزایش دهد. در این بازار، کامپوزیت فیبر کربن و کامپوزیت الیاف شیشه، الیاف اصلی مورد استفاده برای ساخت سیستم کامپوزیت برای ترمیم و مقاوم سازی سازه ها هستند. انتظار می رود کامپوزیت فیبر کربن به دلیل هزینه کم، خواص مقاومت بالا و پایداری شیمیایی، بزرگترین نوع فیبر از نظر ارزش و حجم باقی بماند.
راه حل های نوآورانه مقاوم سازی سازه ها چیست؟
هر سازه ای که نیاز به ارتقا و مقاوم سازی دارد چالشی منحصر به فرد را ارائه می دهد. مهارت‌های تخصصی، کارشناسی طراحی، آشنایی با محصول و مدیریت پروژه همگی لازم است تا اطمینان حاصل شود که مقاوم سازی سازه ها مطابق با آیینامه طراحی با حداقل اختلال در استفاده مداوم از سازه انجام می شود. چه برای مقاوم سازی سازه های تجاری، عمرانی، صنعتی و پل ها، چه برای تعمیر یا مقاوم سازی ساختمان های موجود روش های مختلفی وجود دارد. این روش ها عبارتند از:
- سیستم های کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP).
- روش ژاکت بتن
- روش ژاکت فولادی
- سیستم های پس کشیدگی
- سیستم ماتریس سیمانی تقویت شده با پارچه و چسب خارجی (FRCM)
- کوتاه کردن دهانه
- اتصال ورق فولادی
- چسب رزین تزریقی ترک اپوکسی
- ترمیم و بازسازی بتن با استفاده از شاتکریت
سیستم کامپوزیت FRP در مقاوم سازی سازه ها
یک سیستم تقویت‌کننده پلیمری تقویت‌شده با الیاف سبک وزن(FRP) و با مقاومت بالا (شیشه یا کربن) را با رزین‌های درجه یک ترکیب می‌کنند تا یک سیستم تقویت‌کننده با پیوند خارجی ایجاد کند که برای کاربرد در عناصر سازه ای موجود ایده‌آل است. مشخصات عملکردی تقویت FRP به طور فزاینده ای در کاربردهای ساخت و ساز و مقاوم سازی سازه ها، به ویژه در سازه های بتنی قدیمی، آسیب دیده، در حال تخریب یا سربار بیش از حد محبوب شده است.کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) بیش از 25 سال است که برای مقاوم سازی سازه ها استفاده می شوند.
کامپوزیت های FRP در کاربرد بسیار انعطاف پذیر اند و می توانند تقریباً بر روی هر نوع عضو سازه ای به منظور سخت شدن و افزایش ظرفیت سازه استفاده شوند. کامپوزیت FRP به دلیل توانایی آن در سخت کردن یک عضو سازه ای بدون افزایش قابل توجه ابعاد آن، می‌تواند در کاربردهای فضای محدود و در هندسه‌های نامنظم اعضا استفاده شود. سیستم مقاوم سازی FRP را می توان به همراه سیستم های دیگر مانند پوشش بتن برای بهینه سازی یک روش و افزایش بهره وری هزینه استفاده کرد.
دلایل زیادی وجود دارد که چرا افراد ترجیح می دهند از سیستم های FRP به جای سیستم های مقام سازی سنتی استفاده کنند. سیستم‌های FRP را با کاهش هزینه‌های نیروی کار، خرابی کمتر در حین نصب، و گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر نسبت به روش‌های سنتی می باشند. مقاوم سازی سازه‌های موجود با FRP می‌تواند شامل فرآیندهای پیچیده ارزیابی، طراحی و جزئیات باشد. این روش همچنین مستلزم درک خوبی از شرایط سازه ای موجود به همراه مواد مورد استفاده برای ترمیم سازه قبل از نصب FRP است.
مقاوم سازی سازه با روش ژاکت بتنی
تحقیقات گسترده ای در مورد ترمیم و مقاوم سازی عناصر بتن مسلح در سال های اخیر انجام شده است و روش های بسیاری توسعه یافته، آزمایش شده و در مقالات گزارش شده است. ژاکت بتن مسلح به عنوان یکی از روش های مهم و مورد استفاده برای تصحیح خطاهای طراحی، کمبود فرآیندهای تولید و اجرای بتن، ترمیم آسیب های پس از زلزله، حوادث و یا در مواردی که نیاز به تغییر کارکرد سازه باشد و غیره، مورد توجه قرار گرفته است. سیستم تقویت ژاکت بتن شامل قرار دادن بتن مسلح اضافی است که به طور کامل به اعضای سازه ای موجود به شکل روکش یا ژاکت چسبانده می شود.
این روش ترکیبی از مواد تخصصی و قالب های تحت فشار برای بازسازی و مقاوم سازی سازه های بتنی می باشد. سیستم ما از مخلوط‌های بتن تخصصی بسیار روان و بدون جداشدگی استفاده می‌کند که قالب‌ها را پر می‌کند و حتی پرتراکم‌ترین مناطق تقویت‌کننده را در خود محصور می‌کند و امکان پیوند بهتر با سازه موجود را فراهم می‌کند. قالب تحت فشار ریختن بتن با کیفیت بالا را امکان پذیر می کند و سطح تماس یکپارچه بین بتن جدید و قدیمی را تضمین می کند.
مقاوم سازی عناصر بتنی موجود به روش ژاکت فولادی
مقاوم سازی با ژاکت فولادی به عنوان روشی برای مقاوم سازی سازه و تقویت عناصر بتنی استفاده شده است. شکل‌پذیری و مقاومت موضعی عناصر بتنی مانند ستون‌ها غالباً با پوشش با صفحات فولادی انجام می‌شود. روش تقویت ژاکت فولادی روشی است که در آن فولاد از طریق چسب ریخته گری سازه بر روی قطعه تقویت شده چسبانده می شود و فولاد تازه اضافه شده و جزء اصلی یک کل را تشکیل می دهند و با هم کار می کنند.
استفاده از تکنیک پس کشیدگی برای مقاوم سازی سازه ها
پس تنیدگی روشی برای تقویت با استفاده از رشته‌ها یا میله‌های فولادی با مقاومت بالا است که امکان وجود دهانه‌های مشخص طولانی‌تر، دال‌های نازک‌تر و در بسیاری از موارد سیستم‌های سازهای را فراهم می‌کند که در غیر این صورت به دلیل محدودیت‌های سایت یا الزامات معماری غیرممکن است. سیستم های پس کشیده به طور گسترده در ساخت و سازهای بلند و پروژه های عمرانی سنگین در سراسر جهان استفاده شده است. تقویت سازه ها با تاندون های پس کشنده می تواند یک راه حل مقرون به صرفه باشد، زیرا تاندون های جدید و خارجی با مقاومت بالا را می توان به راحتی در سازه نصب کرد تا در جاهایی که نیاز است نیروهای تقویتی اعمال شود. کاربردهای پس کشش برای تقویت سازه ها متنوع است.
سیستم های ماتریس سیمانی تقویت شده با پارچه و چسب خارجی (FRCM) برای ترمیم و مقاوم سازی سازه های بتنی و بنایی
ترمیم، مقاوم‌سازی و بازسازی سازه‌های بتنی و بنایی موجود به‌طور سنتی با استفاده از مصالح و تکنیک‌های ساختمانی جدید و مرسوم، از جمله سیستم‌های پلیمری تقویت‌شده با الیاف خارجی (FRP)، روکش ها ی بتن مسلح و پس کشیدگی. کامپوزیت های ماتریس سیمانی تقویت شده با پارچه (FRCM) اخیراً به عنوان یک فناوری با دوام برای ترمیم و مقاوم سازی سازه های بتنی و بنایی ظهور کرده اند. FRCM یا ماتریس سیمانی تقویت‌شده با پارچه، ملات با کارایی بالا را با مش FRP ترکیب می‌کند تا یک لایه ساختاری نازک ایجاد کند که وزن یا حجم قابل‌توجهی به سازه موجود اضافه نخواهد کرد. اصل تقویت سیستم کامپوزیت FRCM این است که با اعمال ملات و تعبیه مش FRP در ملات، مقاومت سازه را به طور یکنواخت بر روی سازه ایجاد کند.
سیستم های FRCM مزایای زیادی دارند:
- نصب سریع و آسان نسبت به مقاوم سازی سنتی FRP به آماده سازی کمتری نیاز دارد و همچنین حداقل زمان خرابی را تضمین می کند.
- راه حل مقرون به صرفه در مقایسه با مقاوم سازی بتن سنتی
- وزن یا جرم قابل توجهی به سازه اضافه نمی کند که آن را برای ساختمان ها و سازه های تاریخی ایده آل می کند.
- عملکرد فوق العاده برای مقاوم سازی سازه ها و بسترهای با شکل نامنظم
سیستم های FRCM دو نوع هستند:
- تقویت مش الیاف کربن: مش فیبر کربنی که در ملات ترمیمی طراحی شده مخصوص برای مقاوم سازی سازه های بتنی یا بنایی تعبیه شده است.
- تقویت مش الیاف شیشه: مش الیاف شیشه ای مقاوم در برابر قلیایی تعبیه شده در ملات ترمیمی با طراحی ویژه برای مقاوم سازی سازه های بنایی.
کوتاه کردن دهانه
کوتاه کردن دهانه برای کاهش نیرو در تیرها و دال های تحت تنش بیش از حد مورد استفاده قرار گرفته است و همچنین می توان از آن برای افزایش ظرفیت باربری اعضای سازه استفاده کرد. کوتاه کردن دهانه با نصب تکیه گاه های اضافی در زیر اعضای موجود برای کاهش طول دهانه انجام می شود. مواد مورد استفاده برای کاربردهای کوتاه‌کننده دهانه شامل اعضای فولادی سازهای و اعضای بتن آرمه ریخته‌شده در محل هستند که به سرعت نصب می‌شوند. اتصالات را می توان به راحتی با استفاده از پیچ و مهره و انکرهای چسبنده طراحی کرد. با این حال، کوتاه شدن دهانه ممکن است منجر به از دست دادن فضا و کاهش فاصله آزاد شود.
استفاده از اتصال ورق فولادی برای مقاوم سازی سازه ها
صفحات فولادی چسبانده شده چند سالی است که برای تقویت سازه های بتن مسلح قدیمی، به عنوان مثال، پل ها استفاده می شود. اتصال صفحه یک روش مقاوم سازی بسیار ساده، اقتصادی و سریع است. تکنیک پیوند صفحه برای ایجاد مقاومت اضافی در برابر خمش، بهبود ظرفیت باربری یا کاهش خیز استفاده می شود. صفحات فولادی با استفاده از چسب رزین اپوکسی و اتصالات پیچ و مهره ای روی سطوح بتنی صاف اعمال می شود
تزریق اپوکسی برای مقاوم سازی سازه
اگر سازه ای دارید که به دلیل بار اضافی، ضربه به وسیله نقلیه، زلزله یا هر رویداد دیگری آسیب دیده است، ممکن است بخواهید از تزریق اپوکسی برای مقاوم سازی سازه خود استفاده کنید. ترک های کوچک در بتن ممکن است در ابتدا به راحتی نادیده گرفته شوند، اما هرگز نباید آن ها را بدون اصلاح رها کرد. ترک ها به تدریج گسترده تر می شوند که ساختمان را ضعیف می کند. هنگامی که نیاز به ترمیم ترک های ساختمانی باشد، معمولاً رزین های اپوکسی محصول مورد نظر برای کاربرد هستند. بسته به نیازهای خاص کار، ترمیم ترک با تزریق اپوکسی می تواند یکپارچگی سازه را بازیابی کند و نفوذ رطوبت را از طریق ترک های بتنی به عرض 0.05 میلی متر و بیشتر کاهش دهد.
ترمیم و مقاوم سازی بتن با استفاده از شاتکریت
در شرایطی که ترمیم بتن در مقیاس بزرگ انجام شود و نصب قالب یا هزینه زیادی دارد یا دشوار است، شاتکریت یک راه حل اقتصادی و موثر ارائه می دهد. شاتکریت از محصولات سیمانی با سنگدانه های مشابه بتن تشکیل شده است اما به صورت پنوماتیک بر روی بسترهای آماده شده تزریق می شود. شاتکریت ممکن است بر روی سطوح عمودی یا افقی اجرا شود. شاتکریت ممکن است برای محافظت از آرماتورهای در معرض خوردگی، جایگزینی بتن فرسوده یا آسیب دیده، بازیابی یکپارچگی سازه یا افزایش ظرفیت سازه ای اعضای بتنی موجود استفاده شود.
انکر شیمیایی برای مقاوم سازی سازه ها
انکر شیمیایی یکی دیگر از گزینه‌های تثبیت بر روی بتن، آجرکاری یا هر بستر بنایی است. از چسب رزین برای پر کردن سوراخ بتن استفاده می شود و سپس از گل میخ یا میله رزوه ای یا میلگرد برای رفع فرورفتگی در ماده شیمیایی استفاده می شود. انکر شیمیایی برای کارهای مقاوم سازی سازه و مهار کردن انواع عناصر، از جمله محیط های خورنده، مناطق مرطوب و مناطق زیر خط آب و برای بارهای استاتیکی، دینامیکی یا لرزه ای ایده آل است.
کاربردهای مقاوم سازی سازه ها شیمیایی:
- مقاوم سازی سازه ها با ژاکت میلگرد و ژاکت ورق فولادی
- مهار آرماتور تقویتی از دست رفته
- اتصالات فولادی سازه و مهاربندی برای مقاوم سازی لرزه ای
نحوه انتخاب روش مناسب برای مقاوم سازی سازه ها
مقاوم سازی یا ارتقاء یک سازه ممکن است به دلایل متعددی اغلب مورد نیاز باشد. در بسیاری از مواقع در طراحی سازه بارهای ناشی از نیروهای لرزه ای یا باد در نظر گرفته نمی شود و یا در صورت تغییر کاربری سازه نیاز به ظرفیت تحمل بار بیشتری است. در چنین مواردی ممکن است به مقاوم سازی سازه ها نیاز باشد. همچنین ممکن است در صورت وجود نقص در توانایی سازه برای تحمل بارهای مورد انتظار طراحی، مقاوم سازی مورد نیاز باشد. ممکن است دلایل مختلفی برای چنین کمبودهایی در یک سازه وجود داشته باشد.
این موارد شامل آسیب های سازه ای، از بین رفتن بخش بتنی، خوردگی میلگرد فولادی، خطا در هنگام ساخت و یا نقص در طراحی است. چندین تکنیک را می توان برای غلبه بر چنین مشکلاتی به کار گرفت. این پروژه‌ها حتی چالش‌برانگیزتر می‌شوند، زیرا تسهیلات اغلب توسط مستاجران ساکن هستند و کار باید در حالی انجام شود که اختلال در عملیات موجود به حداقل برسد. علاوه بر سنجیدن گزینه های خود برای مقاوم سازی سازه و ترمیم سازه، مدیران تاسیسات باید از میان طیف وسیعی از مواد و تکنیک های موجود که می توانند برای افزایش عمر مفید سازه هایشان استفاده شوند، با دقت انتخاب کنند.
چگونه یک شرکت مقاوم سازی سازه می تواند به شما کمک کند؟
هنگامی که کاربری یک ساختمان یا سازه تغییر می کند، بارها افزایش می یابد یا سازه دیگر با استانداردهای اخیراً معرفی شده مطابقت ندارد، چه می کنید؟ مقاوم سازی سازه ای اعضای آسیب دیده رایج ترین راه حل و گزینه ارجح است، اما کدام را انتخاب کنیم؟ شرکت مقاوم سازی سازه می تواند پکیج کاملی شامل مقایسه و انتخاب روش های مناسب، طراحی و جزئیات، تامین و نصب سیستم های مقاوم سازی و انجام کلیه کارهای مربوط به سایت را پیشنهاد دهد.
شرکت مقاوم سازی سازه می تواند یک ارزیابی کامل از وضعیت سازه را قبل از ترمیم یا مقاوم سازی سازه ارائه دهد. سپس در درک هزینه ها و برنامه ریزی پروژه مقاوم سازی به شما کمک می شود. هنگامی که این مراحل تکمیل شد و انتظارات پروژه توضیح داده شد، شرکت پروژه شما را با تیم تعمیرات مجرب و واجد شرایط آغاز خواهد کرد. شرکت تکنوپل می تواند راه حل های مقاوم سازی ساختمان های مسکونی، ساختمان های تجاری، پل ها، ساختمان های تاریخی، خطوط لوله، مخازن ذخیره سازی یا سازه های صنعتی را پیدا کرده، طراحی و ارائه دهد.
سیستم ها و محصولات مقاوم سازی ما به راحتی قادر به پاسخگویی به نیازهای ساختاری از جمله:
- افزایش ظرفیت بار زنده یا بار مرده
- تغییرات در آیینامه های طراحی
- مقاوم سازی لرزه ای
- ترمیم پس از خسارات ناشی از آتش سوزی
- ترمیم پس از خوردگی
مشتریان می توانند از خدمات قابل ترمیم و مقاوم سازی سازه ما استفاده کنند. شرکت تکنوپل خط گسترده ای از محصولات و خدمات فنی را برای بازسازی یا افزایش ظرفیت باربری سازه های بتن مسلح، بنایی، چوبی و فولادی ارائه می دهد. محصولات ما را می توان به صورت مستقل یا با هم ترکیب کرد تا تقریباً هر نیاز پروژه را حل کند. تیم داخلی ما متشکل از کارشناسان مقاوم سازی است که با طراحان، پیمانکاران و مالکان برای توسعه راه حل های سفارشی برای کمک به حل پیچیده ترین چالش های ساختاری همکاری می کند.