روش‌های جدید مقاوم‌سازی ساختمان

روش‌های جدید مقاوم‌سازی ساختمان

امروزه نیاز انسان به ساختمان‌سازی همواره رو به افزایش است. با توجه به زلزله‌خیز بودن کشور ما لازم است که روش‌های مختلفی را برای مقاوم‌سازی در برابر زلزله به کار بگیریم.

هدف اصلی از بهسازی و مقاوم‌سازی ساختمان، بهبود عملکرد آن در برابر بارهای بیشتر مانند زلزله،‌ تغییر کاربری، افزایش طبقات و مواردی از این دست است. مقاوم‌سازی به مجموعه‌ای از عملیات‌های گفته می‌شود که باعث می‌شود که سازه وظیفه یا وظایفی را که قبلاً قادر به انجام آن‌ها نبود، انجام دهد. در واقع ویژگی‌هایی به سازه می‌افزایند که بتواند از خود مقاومت بیشتری در برابر بارهای بیشتر نشان دهد.

در مهندسی عمران، مقاوم‌‌سازی به معنای بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده می‌باشد. معمولاً نیروهای وارده که برای آن‌ها مقاوم‌سازی انجام می‌شود،‌ نیروی زلزله است. در واقع منظور ما از مقاوم‌سازی در برابر زلزله، بهسازی لرزه‌ای ‌سازه است؛ بنابراین اگر جایی عبارت بهسازی لرزه‌ای را شنیدید، بدانید که مقاوم‌سازی زیر مجموعه‌ای از آن است.

روش‌های جدید مقاوم‌سازی ساختمان

ساخت یک سازه جدید یا مقاوم‌سازی؟

اگر بخواهیم مقاوم‌سازی یک سازه‌ قدیمی را با ساخت یک سازه‌ جدید به جای آن، مقایسه کنیم؛ باید بدانیم که تقویت سازه‌ موجود ممکن است حتی پیچیده‌تر از ساخت یک سازه جدید باشد. زیرا باید مقاومت سازه قبلی سنجیده شود و ویژگی‌هایی که در آن سال‌ها به همان شکل بوده است را تغییر دهیم. حتی ممکن است دسترسی به نواحی که نیاز به تقویت دارند ممکن نباشد.

علاوه بر این روش‌های مرسوم برای تقویت ساختمان در برابر بارهای بیشتر، معمولاً نیاز به فضای زیادی دارد و علاوه بر این، در برابر شرایط محیطی آسیب پذیر خواهد بود.

چه سازه‌هایی مقاوم‌سازی می‌شوند؟

به طور کلی اگر ساختمان در برابر بار‌هایی که در پیش رو دارد،‌ مقاومت مناسبی نداشته باشد، باید مقاوم‌سازی شود. موارد زیر، سازه‌هایی هستند که نیاز به مقاوم‌سازی دارند:

  • ساختمان‌هایی که قرار است تغییر کاربری بدهند.
  •  ساختمان‌هایی که قرار است طبقات سازه‌ای آن افزایش پیدا کند.
  • ساختمان‌هایی که اعضای سازه‌ای آن مانند تیرها، ستون‌ها و سقف‌ها دچار خوردگی و پوسیدگی شده باشند.
  •  ساختمان‌هایی که دارای ضعف سازه‌ای هستند.
  •  ساختمان‌هایی که ترک‌های جدی در اعضای سازه‌‌ای بتنی، یا ترک‌ها و اعوجاج و لهیدگی در المان‌ها دارند و یا جوش سازه‌های فولادی مقاومت مناسبی ندارد.
  • ساختمان‌هایی که خطاهای اجرایی در حین ساخت، باعث ایجاد ضعف سازه‌ای در آن‌ها شده است. برای مثال: کیفیت و اجرای نامناسب بتن‌ریزی، کار گذاشتن نادرست میلگردها در اجزای سازه‌ای، مقاومت پایین بتن و استفاده از مصالح نامرغوب در سازه‌های بتن آرمه. در سازه‌های فولادی نیز جوشکاری نامناسب و غیر قابل قبول،‌ استفاده از مصالح دارای ویژگی‌های مکانیکی متفاوت با نقشه‌های اجرایی از مواردی هستند که باعث مقاومت پایین سازه می‌شوند و سازه نیاز به مقاوم‌سازی خواهد داشت.

باید توجه کنید که در موارد بالا، بارهای زنده، ضریب اهمیت ساختمان و همچنین سطح عملکرد ساختمان دچار تغییراتی می‌شود؛ در نتیجه نیاز داریم که سازه دوباره بررسی شود و سطح مقاومت آن اندازه‌گیری شود تا ببینیم که آیا واقعاً نیاز به مقاوم‌سازی دارد یا می‌توانند نیروها را تحمل کند و یا حتی کار از مقاوم‌سازی نیز گذشته است.

روش‌های جدید مقاوم‌سازی ساختمان

روش‌های مرسوم و جدید برای مقاوم‌سازی ساختمان

برای تقویت ساختمان در برابر بارهای زلزله و بارهای ثقلی مرده و زنده، روش‌های مرسومی وجود دارد:

  • نظیر انواع مختلف پوشش‌های‌های مسلح (نظیر ژاکت فولادی و ژاکت بتنی)
  • شاتکریت
  • کابل‌های پس‌تنیدگی در خارج از سازه
  • استفاده از صفحات و ورق‌های فولادی مقید شده به سازه
اصول معماری پارامتریک
مطالعه می‌کنم

امروزه با پیشرفت علم مهندسی سازه و زلزله بهسازی و مقاومت ساختمان با روش‌های جدیدتر و مصالح نوینی انجام می‌شود. یکی از این فناوری‌های جدید،‌ FRP یا مصالح کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف است که براساس نظر برخی از متخصصان، مصالح هزاره‌ی سوم هستند و جایگاه مهمی در آینده خواهند داشت.

در ادامه برخی از روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان را بررسی می‌نماییم.

مقاوم‌سازی تیرهای سازه به روش ژاکت بتنی

این روش برای افزایش ظرفیت باربری ثقلی تیرهای بتنی و یا فولادی استفاده می‌شود. در این روش تیرهایی که باربری پایینی دارند یا دچار آسیب شده‌اند را با اجرای یک لایه بتن آرمه در دور تا دور آن، مقاوم‌سازی می‌کند. این روش به اینصورت است که آرماتوربندی در اطراف تیر انجام می‌گیرد سپس قالب‌های مورد نظر بسته می‌شود، و بتن ریزی که معمولاً بتن خودتراکم است انجام می‌شود. گاهی این ژاکت بتنی ضخامت کمی دارد و می‌توان به جای بتن ریزی از شاتکریت بتنی استفاده کرد.

روش‌های جدید مقاوم‌سازی ساختمان

مقاوم سازی تیرهای سازه به روش ژاکت فولادی

این روش نیز مانند روش بالا است ولی با این تفاوت که متریالی که در دور تا دور تیر استفاده می‌شود ورق‌های فولادی هستند. این ورق‌ها می‌توانند به صورت دور پیچ، نواری v شکل و یا موضعی اجرا شوند. معمولاً اتصال ورق‌های فلزی به تیر به وسیله بولت انجام می‌گیرد.

از روش ژاکت فولادی برای مقاوم‌سازی تیرهای بتنی و فولادی استفاده می‌شود و مزیت آن نسبت به روش بالا این است که وزن سازه کمتر افزایش پیدا می‌کند و شکل‌پذیری آن بیشتر می‌شود.

مقاوم‌سازی تیرهای بتنی سازه با کامپوزیت‌های FRP

در این روش، تیر بتنی موجود با استفاده از مصالح FRP در طی ۳ الی ۴ روز به مقاومت بسیار بالایی می‌رسد. روش کار به این صورت است که این کامپوزیت‌ها را به ناحیه کششی بتن اتصال می‌دهند؛ بنابراین ظرفیت خمشی مقطع بالا می‌رود. این افزایش مقاومت بین 10 تا 160 درصد متغیر است، اما این افزایش کاملا وابسته به ابعاد مقطع تیر بتنی، مساحت و مشخصات مکانیکی میلگردهای موجود و میلگرد FRP مورد استفاده و همچنین مقاومت بتن موجود می‌باشد.

این روش مزایای بسیاری دارد از جمله:

  • افزایش مقاومت خمشی و برشی تیر
  • افزایش شکل‌پذیری تیر
  • افزایش مقاومت در برابر خوردگی، دوام و طول عمر بیشتر
  • کنترل عرض ترک‌های تیر
  • ضخامت کم ورق‌های FRP باعث می‌شود که تغییر قابل توجهی در ابعاد تیر رخ ندهد.
  • سهولت در اجرا
  • هزینه‌ی مناسب نسبت به روش‌های مرسوم دیگر

اجرای جداساز لرزه‌ای

یکی از روش‌های متداول برای مقاوم‌سازی ساختمان در برابر بارهای زلزله، استفاده از سیستم‌های جداساز لرزه‌ای است. در این روش که معمولاً برای ساختمان‌های بلند‌مرتبه استفاده می‌شود، سازه را از پی که بر روی بستر زمین قرار گرفته است جدا می‌کنیم بنابراین ارتعاشات زلزله به ساختمان وارد نمی‌شود.

روش‌های جدید مقاوم‌سازی ساختمان

استفاده از میراگر لرزه‌ای

میراگرها، قطعاتی هستند که انرژی وارد شده به ساختمان از طریق زلزله را جذب می‌کنند. این قطعات دمپر نیز نامیده می‌شوند و در محل‌هایی که محاسبات انجام شده است، قرار داده می‌شوند تا نیروهای زلزله را جذب کرده و آسیب به ساختمان به کمترین میزان خود برسد. گاهی میراگر‌ها باعث می‌شوند که ساختمان از فروپاشی کامل در امان بماند. معمولاً از میراگر لرزه ای در ساختمان‌های بلندمرتبه استفاده می‌شود.

طراحی و دکوراسیون خانه‌های مدرن
مطالعه می‌کنم

مقاوم‌سازی اتصالات

گاهی قطعات سازه‌ای ساختمان، مقاومت کافی را دارند ولی اتصالات ضعیف باعث می‌شوند که عضو مورد نظر نتواند از تمام ظرفیت خود استفاده کند. در این حالت مقاوم‌سازی ساختمان فقط به مقاوم‌سازی اتصالات آن محدود خواهد شد.

روش‌های جدید مقاوم‌سازی ساختمان

اتصال تیر به ستون در قاب‌های خمشی بتنی مسلح یکی از از مهم‌ترین و بحرانی‌ترین نقاط در سازه است که تحت تنش‌های رفت و برگشتی زلزله قرار می‌گیرد. روش‌های بسیاری برای مقاوم سازی و تقویت اتصالات وجود دارد که می‌توان از یکی یا ترکیبی از آن‌ها برای سازه مورد نظر استفاده کرد. برخی از این روش‌ها عبارت اند از:

  • تزریق رزین اپوکسی در ژاکت فولادی در اتصالات بتنی
  • ایجاد قفس فولادی در اتصالات بتنی
  • مقاوم‌سازی و تقویت اتصالات با استفاده از FRP
  • نصب ژاکت ورق فولادی در اتصالات بتنی
  • پیش‌تنیدگی اتصالات
  • ایجاد ژاکت بتنی در اتصالات
  • استفاده از طوق‌های پیش تنیده X شکل

در روش مقاوم‌سازی و تقویت اتصالات با استفاده از FRP ، ظرفیت خمشی و برشی اتصال با کمترین افزایش ابعاد،‌ بهبود می‌یابد. استفاده از این روش نسبت به روکش فولادی ارجحیت دارد زیرا برخلاف فولاد، FRP دچار خوردگی در برابر اسیدها، بازها و مواد مهاجم نمی شود و مقاومت بالایی در برابر تغییرات دمایی دارد.

تزریق رزین اپوکسی در ترک‌ها

ترک‌های قطعات بتنی ممکن است که تاثیری بر روی کارایی سازه نداشته باشد اما راهی برای ورود مواد خورنده و رطوبت و هوای مرطوب به داخل قطعه باشد؛ که این امر باعث در خطر افتادن آرماتورها خواهد شد. در مناطق مرطوب و دارای مواد خورنده مانند سازه‌های نزدیک خلیج فارس یا مخازن آب،‌ عمل ترمیم ترک‌ها امری گریزناپذیر است، لذا بهتر است که این ترک‌ها به نحوی ترمیم شوند.

روش‌های جدید مقاوم‌سازی ساختمان

برای ترمیم ابتدا باید ترک‌های موجود در سازه بتنی با توجه به اهمیت سازه و علل وقوع آن‌ها دسته‌بندی و تعمیر و بازسازی نمود. یکی از روش‌های ترمیم ترک، تزریق رزین اپوکسی تحت فشار است.

مراحل ترمیم بتن ترک‌خورده به روش تزریق اپوکسی به شرح زیر است:

  • الگوگذاری و مشخص کردن محل ترک‌‌ها
  • سوراخ‌کاری محل‌های مشخص شده در مرحله قبل
  • نصب نیپل‌ها و پکرها
  • انجام عملیات تزریق با استفاده از پمپ

برای مقاوم‌سازی ساختمان نیاز است که مطالعاتی در مورد ساختمان انجام شود، سپس آسیب‌پذیری سازه برآورد شود. در مرحله بعدی راهکارهایی برای مقاوم‌سازی و تقویت سازه جهت برآورده ساختن ضوابط موجود در آیین‌نامه‌های بارگذاری و زلزله کنونی ارائه شود تا ساختمان بتواند در برابر نیروهای وارده ثقلی و زلزله که در پیش رو دارد مقاومت کند. پس از ارائه راه حل‌ها، بهتر است که برآورد هزینه انجام شود و امکان‌پذیری کار مورد بررسی قرار گیرد. شرکت‌هایی برای انجام این کارها وجود دارد که بهتر است کار را به آن‌ها بسپارید.

 

مپسا | نرم‌افزار آنلاین حسابداری پروژه ساخت و ساز

ثبت نام رایگان

[تعداد: 3   میانگین: 3.7/5]
زهرا گل‌آزاد
زهرا گل‌آزاد هستم،‌ کارشناس عمران از دانشگاه تهران. در حال حاضر دانشجوی ارشد مدیریت ساخت همون دانشگاه هستم. علاقه‌مندم مطالبی که یاد میگیرم رو با شما به اشتراک بذارم.