در این مقاله به بررسی دقیق کاربرد ژاکت فولادی و بتنی در مقاوم سازی سازه اجراء، عملکرد، مزایا و معایب این روش پرداخته می شود.
کلیاتی در مورد مقاوم سازی
در این روزها مبحث مقاوم سازی سازه ها از اهم مسائل روز می باشد و قطعاً واژه مقاوم سازی را به کرات شنیده‌اید. مبحث مقاوم سازی بعد از فاجعه غم انگیز زلزله بم و به خصوص زلزله سر پل ذهاب بسیار در کشور عزیز ما ایران مورد توجه قرار گرفته است. محققین بسیاری از دانشگاه های مختلف در سرتاسر دنیا به بحث و بررسی اثرات انواع مقاوم سازی بر روی سازه ها با استفاده از نرم افزارهای اجزاء محدود و همچنین به صورت آزمایشگاهی پرداخته اند. هدف از مقاوم سازی سازه، افزایش مقاومت سازه ای و بهبود عملکرد آن در برابر نیروهای بزرگی چون زلزله می باشد که می توان فرآیند مقاوم سازی را به صورت موضعی یا کلی بر روی سازه اجرا نمود.
انواع روش های مقاوم سازی
- مقاوم سازی توسط بادبند یا دیوار برشی
- مقاوم سازی توسط الیاف FRP
- مقاوم سازی توسط دمپر
- مقاوم سازی با استفاده از جداگرهای لرزه‌ای
- مقاوم سازی توسط بادبندهای کمانش تاب
- مقاوم سازی توسط جرم های پاندولی
- مقاوم سازی توسط ژاکت های فلزی (فولادی) یا بتنی
نحوه اجرای ژاکت فولادی جهت مقاوم سازی
به طور کلی استفاده از ژاکت فولادی ضمن افزایش مقاومت و شکل‌پذیری سازه، تأثیر چشمگیری در افزایش وزن سازه مورد نظر ندارد و امّا روش اجرای آن میتواند به سه صورت دورپیچ، نواری و موضعی انجام پذیرد. در صورتی که در ساختمان بتنی مورد نظر ما ضوابط شکل‌پذیری رعایت نشده باشد، پلیت های فولادی در اطراف مقطع مورد نظر با قرار گرفته و سپس توسط جوش به یکدیگر متصل می‌گردند. شایان ذکر است که این پلیتها با استفاده از بولت جهت تحمل لنگرهای خمشی و نیروهای برشی به تیر و ستون ها وصل می‌گردند و این ورق‌ها علاوه بر محصور شدگی بتن و جلوگیری از خوردشدگی بتن و افزایش مقاومت فشاری، باعث جلوگیری از کمانش آرماتورهای طولی نیز می گردد.
دلایل رایج بودن ژاکت فولادی
قابل ذکر است که مقاوم سازی تیرها و ستون‌هایی که دارای ضعف در مقدار درصد آرماتور موجود هستند، استفاده از ژاکت فولادی بسیار رایج است که برای این حالت همانند پاراگراف بالایی ابتدا پلیتها در اطراف ستون بهم جوش می‌شوند و سپس با بولت به ستون متصل می گردند و بعد از آن پلیت ها در بالا و پایین با استفاده از چسب اپوکسی به تیرها و فونداسیون متصل می گردند. در مواردی که فقط بحث مقاومت برشی و کمبود آرماتور عرضی مد نظر می باشد، توصیه می‌گردد از نبشی و نوارهای فولادی استفاده گردد که ابتدا سوراخ هایی در قطعه بتنی ایجاد می کنیم جهت اتصال پلیت های فولادی به قطعه بتنی و سپس با استفاده از بولت این اتصال برقرار می گردد و فضای خالی باقیمانده را با اپوکسی پر می گردد.
نحوه اجرای ژاکت بتنی جهت مقاوم سازی
جهت افزایش ظرفیت کششی و برشی تیرها معمولاً از ژاکت (روکش) بتنی استفاده می گردد که برای این منظور سه تا چهار وجه تیر را ژاکت بتنی در بر می گیرد که معمولاً جهت عملکرد بهتر تیر چهار وجه آن اجرا می‌گردد که می توان از قالب و بتن خودتراکم استفاده شود، ولی در صورتی که ضخامت روکش کم می باشد بهتر است از روش بتن پاششی استفاده گردد. قابل ذکر است که جهت اتصال بهتر و انتقال نیروی مناسبتر بین بتن قدیم و جدید، سطح بتن قدیمی را با ایجاد خراش ها و رگه هایی زبر می کنند، البته به عنوان گزینه دیگر می توان سطح آن را با چسب شیمیایی آغشته کرد. از طرفی کاشت میلگرد در فاصله 300 تا 500 میلیمتر هم میتواند عملکرد مرکب بین بتن جدید و قدیم را به صورت چشمگیری افزایش دهد.
لازم به ذكر است كليه ضوابط آبا (آيين نامه بتن ايران) برای طرح و اجرای روكش بتنی بايد اجرا گردد.
- مقاومت مصالح جدید باید برابر و یا بیشتر از مقاومت مصالح موجود باشد، توصیه می گردد مقاومت فشاری بتن روکش حد اقل ۵ مگاپاسکال بیشتر از بتن موجود است.
- برای ستون هایی که به آزماتورهای اضافی احتیاج ندارند، استفاده از چهار آرماتور طولی با قطر ۱۶ میلیمتر که با خاموت هایی به قطر ۸ میلیمتر محصور شده اند ضروری است.
- حداقل ضخامت روکش بتنی ۱۰۰ میلیمتر می باشد.
ویژگی آرماتور طولی و عرضی...
- حداقل قطر خاموت ۸ میلیمتر و حداکثر آن ۱۴ میلیمتر می باشد. زاویه خم انتهای خاموت ها ۱۳۵ درجه می باشد.
- فاصله محور به محور خاموت ها نباید از ۲۰۰ میلی متر تجاوز نماید، لیکن ترجیحا فاصله خاموت ها نباید از ضخامت روکش بیشتر شود. در فاصله 4/1 ارتفاع ستون از بر تکیه گاه، فاصله خاموت ها نباید از ۱۰۰ میلیمتر بیشتر شود.
- فاصله آماتورهای متوالی افقی ستون نباید از هیچ یک از مقادیر زیر بیشتر شود:
- الف: ۱۲ برابر قطر کوچکترین میلگرد طولی اعم از اینکه منفرد باشد یا عضوی از گروه میلگردهای در تماس بشمار آید.
- ب: ۴۸ برابر قطر میلگرد خاموت ها
- ج: ۲۵۰ میلیمتر
شکل6 نمونه ای از ژاکت بتنی در مقیاس بزرگ
مزایای روش ژاکت فولادی جهت مقاوم سازی
- افزایش چشمگیر در مقاومت قطعه تقویت شده
- مقاومت سازی با ژاکت فولادی را می توان فقط در یک طبقه اجرا کرد یعنی نیاز به اجرا از فونداسیون تا طبقه هدف نیست.
- امکان ایجاد مشکلات معماری در این حالت نسبت به ژاکت بتنی بسیار کمتر رخ می دهد. (به دلیل عدم تغییر زیاد در ابعاد)
- اجرای آسان تر آن نسبت به ژاکت بتنی
- جهت محصور کردن ستون بتنی بسیار مناسب است
- نیاز به قالب بندی نمی باشد که در نتیجه باعث کاهش هزینه محسوسی می شود.
- در این روش امکان اصلاح بیشتر مشکلات سازه ای وجود دارد.
مزایای روش ژاکت بتنی جهت مقاوم سازی
- مقاوم سازی اتصالات
- افزایش ظرفیت باربری
- ایجاد پیوستگی مناسبتر بین قطعات
- عدم نیاز به پوششهای ضد حریق
- عدم نیاز به تغییرات، در معماری سازه
معایب روش ژاکت فولادی (فلزی) جهت مقاوم سازی
- به دلیل مقاومت پایین فولاد در برابر آتش باید از روش های ضد حریق استفاده نمود که منجر به افزایش هزینه ها می شود.
- زمانبر بودن، در صورت نیاز به افزایش مقاومت خمشی و برشی (به دلیل تعدد اجرای عملیات کاشت آرماتور و جوشکاری)
- در مقاوم سازی با این روش امکان امکان اصلاح بعضی از اتصالات میسر نیست.
- در این روش نیاز به تزریق حجم زیادی از گروت می باشد.
- مصالح مورد استفاده در این روش دارای هزینه مناسب است ولی اجرای آن خیر
- توجه به خوردگی و زنگ زدگی در روش ژاکت فولادی
معایب روش ژاکت بتنی جهت مقاوم سازی
- افزایش وزن مقاطع که منجر به افزایش وزن کل سازه خواهد شد.
- کاهش فضای مفید موجود در سازه به علت ازدیاد ابعاد مقاطع در سازه
- زمانبر بودن عملیات اجرایی
- هزینه بر بودن اجرای ژاکت بتنی
در پایان بررسی کاربرد ژاکت فولادی و بتنی در مقاوم سازی سازه ، گروه مهندسین فراگامان دلتا با داشتن تجربیات متعدد در زمینه بازسازی و مقاوم سازی منازل میتواند کمک شایانی در این زمینه داشته باشد. حتما برای دریافت مشاوره رایگان با ما در ارتباط باشید.
مراجع
- آشیان پی
- سبز سازه
- افزیر
