امروزه مقاوم سازی و بهسازی سازه های موجود بخش اعظم فعالیت های ساختمانی را به ویژه در کشور های پیشرفته تشکیل میدهد.وجود ضعف اولیه در طراحی و اجرا ، تغییر کاربری برخی سازه ها و افزایش بار های وارده و همچنین کاهش سطح عملکرد سازه های بتن مسلح به علت گذشت زمان و زوال بتن از دلایل نیاز به بهسازی و مقاوم سازی سازه های بتن مسلح است.
بطور کلی مقاوم سازی سازه های بتنی و به طور کل مقاوم سازی ساختمان ها به منظور تقویت آنها برای تحمل بارهای وارده ، بهبود نارسایی های ناشی از فرسایش، افزایش شکل پذیری سازه یا سایر موارد با استفاده از مصالح مناسب و شیوه های اجرایی صحیح انجام می گردد. استفاده از مواد کامپوزیت به شکل پلیمرهای مسلح شده با الیاف (Fiber Reinforced Polymers) که به اختصار FRP نامیده می شوند به عنوان یک روش مدرن مقاوم سازی و جایگزین مصالح سنتی و شیوه های موجود شناخته می شود. مصالح FRP از ترکیب الیاف و رزین ساخته می شوند ، در فرایند مقاوم سازی از رزین (رزین اپوکسی) برای ایجاد لایه یکپارچه ، همچنین چسبیدن سیستم FRP به سطح بتن زیرین و ایجاد پوشش به منظور محافظت مصالح استفاده می شود. استفاده از FRP به دلیل وزن کم، سرعت اجرای بالا، مقاومت بالا و عدم ایجاد محدودیت معماری به خصوص در ساختمان های بتنی سادگی اجرای FRP ها در عین سرعت عمل بالا ، وزن کم ، مقاومت کششی بالای ورق ها ، مقاومت در برابر خوردگی و پوسیدگی و زنگ زدگی ، جذب ارتعاشات ، افزایش مقاومت و استحکام سازه مخصوصا در مقابل بارهای دینامیکی از جمله مزیت های این مواد است که بسیار مورد توجه می باشد.
امروزه استفاده از سازه های بتنی رو به افزایش است.یک عضو مهم که در شکل گیری سازه های بتنی نقش بسزایی دارد تیرها هستند.تیرهای بتن مسلح ، ممکن است به دلایل مختلف از جمله خطاهای طراحی ، آسیب دیدگی ناشی از بلایای طبیعی ، خطاهای اجرایی ، تغییر در کاربری سازه، اعمال بارهایی بیش از بارهای پیش بینی شده در هنگام طراحی و… نیاز به ترمیم و مقاوم سازی داشته باشند. به همین دلیل و به علت نیاز روز افزون مهندسین و متخصصین صنعت ساختمان به بهسازی و مقاوم سازی سازه های بتنی روش های مختلف و متعددی برای این موضوع مطرح گشته است.
تقویت خمشی و برشی تیرها
در سازه های با قاب خمشی ، تیر ها علاوه بر تحمل بار های ثقلی باید بار های جانبی ناشی از زلزله را تحمل نمایند. در زلزله های شدید ستون ها نباید آسیبی ببینند و مفصل های خمیری خمشی و برشی باید به تیر ها و یا بادبند ها منتقل شوندبدین منظور به هنگام مقاوم سازی ، همواره تیر مقاوم سازی شده نباید قوی تر از ستون متصل به آن باشد.
عوامل موثر در انتخاب طرح مقاوم سازی تیر عبارتند از :
- میزان دسترسی به تیر در محل (دسترسی به کل محیط تیر)
- وضعیت بار های وارده (بارهای یکنواخت بار های متناوب و رفت و برگشتی)
- میزان افزایش مقاومت برشی و خمشی مورد نیاز
- دسترسی به انواع مصالح برای مقاوم سازی
- ملاحظات اقتصادی
شکست های برشی و خمشی دو حالت عمده شکست در تیر های بتن مسلح می باشند. شکست خمشی عموما نسبت به شکست برشی ارجح است زیرا رفتار شکل پذیر تری از خود نشان می دهد.شکت نرم امکان پخش مجدد تنش را فراهم می آورد و به کاربران و حاضران در محل نیز فرصت بیشتری برای پی بردن به وضعیت بحرانی تیر می دهد.
مقاوم سازی و تقویت تیر بتنی با FRP روش نسبتاً جدیدی به شمار میرود که در پروژه های بهسازی لرزه ای مورد استفاده قرار میگیرد. مصالح FRP خواص فیزیکی بسیار مناسبی دارند که میتوان به مقاومت کششی بالا و ضخامت و وزن کم اشاره آن نمود. در مجموع مقاوم سازی و تقویت تیر بتنی با FRP جهت افزایش عملکرد لرزه ای آن از طریق افزایش ظرفیت باربری خمشی، برشی، افزایش مقاومت در برابر سایش، افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حتی حرارت می باشد.
انواع تیرهای بتنی که میتوان با FRP مقاوم سازی کرد عبارتند از:
- تیر بتنی مسلح
- تیر بتنی پیش تنیده
- تیرهای بتنی پیش ساخته
مزایای روش مقاوم سازی تیر بتنی توسط FRP
- افزایش مقاومت خمشی تیر
- افزایش مقاومت برشی تیر
- افزایش شکل پذیری تیر
- فزایش مقاومت در برابر خوردگی
- کنترل عرض ترک
- ضخامت کم ورقه های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
- سهولت در اجرا
- هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر
- ترمیم ناشی از خوردگی