بهسازی لرزهای سازهها بهخصوص در مناطق زلزله خیز، اهمیت فراوانی یافته است .
در این میان تکنیکهای زیادی برای مقاوم سازی
بکار برده شده است که در همه این تکنیکها 3 مرحله کلی زیر به عنوان اصول مقاوم سازی رعایت میگردد.
:
مرحله 1- شناسایی و قضاوت اولیه
در اولین مرحله سابقه و مشخصات طرح از قبیل گزارش ژئوتکنیک خاک محل ، نقشه مشخصلات فنی،نحوه انتقال بار جانبی سازه
،دفترچه محاسبات و از این قبیل تهیه میگردد.
مرحله 2 تهیه اطلاعات لازم از ظاهر سازه اجرا شده
- بازدید مکرر از سازه
- اندازه گیری اعضای سازه(مقاومت میلگرد ها و بتن و...)
- بررسی کیفیت اجرای تیر ها و ستون ها،دیوار برشی ،سیستم سقف،پوششبتن روی میلگرد ها،قطع و پیوستگی میلگرد ها
مرحله 3 بررسی نهایی در ترمیم
[ عوامل اصلی در تقویت سازه ها اقتصادی و اجرایی بودن و سرعت اجرای طرح میباشد.[ 1
روشهای نمونه برداری از سازه (بررسی وضعیت داخلی بتن تیر و ستون ها )
روشغیر مخرب (چکشاشمیتسو...) :
برحسبمیزان برگشت چکش(میله)مقاومت اعضا تعیین میگردد.
مشکلات استفاده از چکشاشمیتس:
- نشان دادن مقاومت کم بهنگام برخورد با ریزدانه
- نشان دادن مقاومت زیاد بهنگام برخورد با درشتدانه
- نشان دادن مقاومتمیلگرد هنگام برخورد به میلگرد در اثر کم بودن پوششبتن
روشارسال امواج( اولتراسونیک)
مقاومتبتن بر حسب سرعت عبور امواج تعیین میگردد.
شکل 1- بررسی وضعیت داخلی بتن تیر و ستون ها بروشروشارسال امواج( اولتراسونیک)
مشکلات روشاولتراسونیک:
- هرچه در بتن مسلح تراکم میلگرد در منطقه مورد آزمایشزیاد باشد باعثمیشود مقاومتکاذب نشان دهد.
- اشباع بودن یا غیر اشباع بودن بتن در محاسبه تاثیر میگذارد.
- وجود حباب هوا(تخلخل بتن)تاثیر دارد.
اولتراسونیکباید در قسمتی که پوششمیلگرد کمتر استنصب شود(در تیر ها قسمت میانی)
روشمغزه گیری بتن
برای داشتن نمونه های استاندارد باید ارتفاع نمونه ها از دو برابر قطر آن بزرگتر باشد.
در این روشهرچه نمونه از عمق بتن با مته دریافت شود مقاومتبیشتری نشان خواهد داد.
نمونه ها از جایی میبایستبرداشتشود تا نقاط ضعف در سازه ایجاد نشود
طول دهانه نزدیکتکیه گاه میباشد.
¼ در تیر ها .بهترین مقطع برای نمونه برداری در
در مقطع عرضی بهترین جا برای نمونه گیری نزدیکتار خنثی میباشد زیرا در تار خنثی تنشبه بتن وارد نمی آید.
همچنین مغزه گیری از بتن را میتوان از بتن روی تیرچه ها انجام داد تا به باربری تیر یا ستون سازه هم لطمه وارد نیاید.
fy نمونه برداری از میلگرد های مقطع بمنظور تعیین
نمونه ها میبایست از انواع فولاد های موجود در محل های مختلف و از جایی برداشت شود تا کمترین تاثیر در مقاومت مقطع داشته باشد.
الف)فولاد های طولی :الف- 1) انتهای تقویتی طول دهانه) ¼ میابستاز منتهی الیه قسمتتقویتی نه از میلگرد های سراسری در مقاطع بزرگ(ترجیحا از الف- 2)فولاد اسمی: دروسط دهانه در بالای تیر ب)فولاد عرضی (خاموت یا تنگ): از وسط نمونه برداشت شود -در مقطع عرضی میلگرد ها از قسمتگوشه نمونه برداشتنشود.
-فولاد عرضی در تیرها باید ازوسط تیرها قسمتی که ممان ماکزیمم(برش حداقل) است برداشت شود(ازنقاطی که پوششبتن روی آن کم است).
-نباید از محل گره ها نمونه برداری انجام گیرد.
و به هیچ وجه نباید از میلگرد های سراسری(حداقل) برداشت شود.
روشهای سنتی مقاوم سازی سازه های بتنی روشهای تقویت پی الف)پی هایکه نیاز به تقویتندارند ولی ستون مربوطه نیاز به تقویت دارد : 3 بوسیله چاله زنی و شستشوی آن با مته میلگرد های طولی ستون جدید در داخل پی جاگذاری میشود .هرچه طول چال بیشتر باشد مقاومت درگیری فولاد و بتن بیشتر میشود.
جدید به صورت تعداد میلگرد بیشتر و قطر میلگرد های کمتر As برای ستون جدید باشد توصیه میشود این As اگر در محاسبات نیاز به استفاده گردد تا مقاومت درگیری بیشتری ایجاد گردد.
در چال زنی سعی شود از سیستم پدستال استفاده شود و باید توجه داشت که اگر ارتفاع ستون کم باشد امکان اجرای پدستال نخواهد بود.
شکل 2-مقاوم سازی پی ستون ها بوسیله سیستم پدستال درسیستم پدستال بدلیل وارد کردن میلگرد بصورت خم در پی در نتیجه فاصله میلگرد های انتهایی تا مرکز ستون زیاد خواهد بود و F=fy .
As M=F .
d : مطابق رابطه زیر ظرفیت ستون برای تحمل خمشدر پای ستون افزایشخواهد یافت درنتیجه در سیستم پدستال نیروی وارده به میلگرد کمتر و ضریب اطمینان بیشتر خواهد شد و مشکل برش پانچ نیز حل خواهد شد.
با شناژ بندی نیز سختی صفحه پی بیشتر خواهد شد.
ب)پی نیاز به تقویتدارد: برای حل مشکل پی با خاکبرداری اطراف پی بجای خاک برداشت شده از مصالح پر کننده استفاده می نماییم.
مصالح پر کننده میتواند بتن مگر،مصالح سنگی ؛مصالح رودخانه ای با تراکم بالای 95 % باشد.
برای کنترل پانچ هر دو پی قدیم و جدید معیار کنترل قرار میگیرد و برای ظرفیتباربری و فولادگذاری خمشی سطح جدید معیار کنترل میباشد.
روشهای تقویت ستون ها مشکلات ستون های سازه میتواند ناشی از خروج مرکزیت بوجود آمده از خطای اجرای ستون ها یا نا شاقولی بودن ستون در طبقه باشد تنگ در داخل ستون جدید استفاده میشود که در طبقات یکی در میان جهات قرارگیری آن تغییر می U که برای تقویت ستون ها از دو نماید.
قبل از افزایشمقطع ستون ها باید حتما گوشه های ستون را بشکنند وبا ماسه پاشی و شستشو با فشار آب سطح کاملا زبر و آماده اتصال با سطح بتن جدید شود.
شکل 3- مقاوم سازی ستون های بتنی شکل 4- ایجاد پانچ هایی در سقف برای بتن ریزی ستون جدید 4 با افزایش مقطع ستون ها از مقطع قدیم میتوان برای مقاومت برشی و فشاری و از مقطع جدید مقاومت کششی ، برشی و فشاری کمک گرفت .
نحوه بتن ریزی در ستون جدید: اسلامپبتن جدید باید بین 1 تا 3 باشد و از مواد منبسط کننده و موادروان کننده میبایستدر بتن استفاده شود.
ارتفاع ستون باشد.
و در حین بتن ریزی ¼ قیف مناسب بتن ریزی در صورت امکان در راسستون و در ستون های بین طبقات در حدود از شمعکگذاری برای تامین پایداری سقف استفاده شود.
بتن ریزی ستون یکبار از وسط ستون انجام میشود و سپسباقیمانده ستون بوسیله قیف در راس ستون بتن ریزی میشود.و برای عبور میلگرد های طولی ستون از کف مطابق شکل از پانچ های با قطر 4 اینچی که با مته مغزه گیری میشود استفاده میگردد گره قرار گیرد.
½ وصله ستون جدید بهتر استبجای قرار گرفتن در گره در اگر تعداد میلگرد ها زیاد باشد چون باید برای هر میلگرد پانچی با مته در نظر گیریم به مشکل اجرایی بر می خوریم که برای همین بهتر است از تعداد میلگرد کمتر با قطر بیشتر استفاده شود.
روشهای تقویت تیر ها شکل وارونه استفاده میکنیم.
U در تقویتتیر ها نیز برای تحمل برشدر ستون جدید از دو خاموت برای عبور میلگرد طولی جدید تیر از محلی که ستون قرار دارد از خم استاندارد استفاده میشود.
شکل 5- تقویت تیر ها با حداکثر فواصل آیین نامه استفاده میشود.
d/ برای فولاد عرضی تیر ها از میلگرد های با قطر زیاد 4 در هر چند سوراخ دو سوراخ مقابل بزرگتر پانچ میشوند تا بتن ریزی از این محل ها به درون تیر جدید صورت گیرد.
وارونه به عنوان فولاد عرضی استفاده می شود.
U امکان قلاب کردن میلگرد وجود ندارد بنابر این از دو (NSM مراحل کاشتن میلگرد (روشنزدیکبه سطح - چال زنی و تمییز کردن محل چاله و سطح بتن اطراف - قرار دادن میلگرد + محصور کردن فضای تزریق و افزایشفشار تزریق + -ضربه و ارتعاش -از سیمان زودگیر اسفاده میشود و دوره مراقبت را افزایشمی دهیم .
مواد تزریق در کاشتن میلگرد ها : -ماسه عبوری از الکنمره 4 ، سیمان ، آب + مواد روان کننده ، چسب کانتکسو مواد افزودنی(منبسط کننده) اتصال دستکفولادی با اتصال دستکدر زیر تیر و ستون طبقه میتوان مقاومتخمشی تیر نزدیکتکیه گاه را زیاد نمود.
5 شکل 6 – احداث دستکفولادی برای اتصال دستکدر تیر و ستون ابتدا محل های مورد نظر بتن ستون را با پانچ سوراخ نموده و بولت ها را در مجل مورد نظر قرار داده و محکم و مقطع فولادی را به آن جوشمیدهیم.
Plate با پیچ به شکل 7-نحوه اتصال دستکفولادی به تیر ستون FRP مقاوم سازی ستون و عرشه با عمدتا برای بهسازی رفتار سازه های موجود یا تعمیر خرابیهای ایجاد شده در اثر خستگی ، خوردگی ، فرسودگی و...
FRP پوششهای در سازه های موجود به کار میروند.این پوششبه وجه خارجی عضو بتن می چسبند .
نسبت وزن به مقاومت این مواد 50 برابر بتن و 18 الیاف شیشه ، CFRP متداول در مهندسی عمران عبارتند از الیاف کربن FRP برابر فولاد میباشد .انوای کامپوزیت های پلیمری میتوان به وزن کم ، انعطاف پذیری بالا ،راحتی در جابه جایی، سرعت FRP و الیاف آرامید .
از محاسن کامپوزیت های پلیمری GFRP عمل بالا، برشکاری در قطعات دلخواه ، سادگی اجرا و امکان تقویت به صورت خارجی و از معایب آن نیزمیتوان به آسیب پذیری در [ مقابل آتشسوزی و کم تجربگی مشاوران و پیمانکاران اشاره نمود .[ 2 FRP شکل 8- ستون های یکپل قبل و بعد از مقاوم سازی با جاکت 6 با عرض 5 تا 15 سانتی متر بر روی سطح تمیز شده عضو- FRP در اعضای تخت مانند دالها و تیر ها صفحات پیشساخته کامپوزیتهای سطح بتن با ماسه و با فشار هوا تمیز می شود و با استفاده از چسبچسبانده میشوند.
در اعضای عمودی مانند ستون ها برای تقویت از صفحات پیش ساخته که در آنها الیاف به صورت حلقه ای قرار دارند استفاده میشود .
پس از آماده سازی سطح عضو بتنی با لایه چسب روی آن را می پوشاند و صفحه مورد نظر در راستای مشخص روی عضو چسبانده می [ شوند .[ 3 NSM بروش FRP اتصال کامپوزیت های روش کار این است که با برشسطح بتن بوسیله اره شیارهایی روی سطح المان ایجاد شود .
بعدازتخلیه شیار از ذرات اضافی و گرد و غبار ، تا حدود نیمی از شیار میله کامپوزیت در شیار قرار می گیرد و با اپوکسی شیار پر میشود.
در استفاده از این روشبرای اتصال [ کامپوزیت باید پوششبتن ضخیمی در المان وجود داشته باشد .
[ 4 FRP عرشه ساخته شده از کامپوزیت بتن و ریخته میشود و عرشه به تیر ها که از میلگردهای برشی استفاده کرده است متصل می FRP در این روش بتن در قالب پانل های گردد.بعد از قرار دادن پانل ها بر روی تیر فولادی میلگردهای برشی جوشکاری میشوند .
ماهیچه بتنی مابین پانل های عرشه کامپوزیتی [ و تیر فولادی قرار میگیرند.[ 5 بروش شیارزنی FRP شکل 9- اتصال کامپوزیتهای 7 SRP مقاوم سازی با ورقهای مسلح به پلیمر SRP این تکنیکشامل سیم های شکل داده شده فولادی با مقاومتبالای مشبکمحاط شده در رزین های پلیمری میباشد.سیستم میباشد.
FRP براحتی قابل نصباست و نصب آن شباهتبسیاری بروشهای مقاوم سازی سنتی فیبر های مسلح با پلیمر مربوط به CFRP بعلت مستحکم بودن ، عدم چسبندگی ، اجرا سریع و دوام بالا از این کامپوزیتاستفاده میشود.
یکاشکال کامپوزیت [ هزینه آنهاست که انگیزه گسترشسیستم های کامپوزیتی دیگر با استحکام برابر و هزینه کمتر را شکل میدهد[ 6 نتیجه گیری هنگامیکه به این نتیجه رسیده شد که تمام المان های سازه ضعیفهستند راهکارهایمختلفی برای مقاوم سازی وجود دارد از قبیل: -تغییر در سیستم بار جانبی(کمکاز بادبند یا دیوار برشی) -افزایشمقطع و شاتکریتبتن -کاشتمیلگرد در نواحی ضعیف - احداث دستکفولادی کربنی،شیشه ای...) و...
)FRP -استفاده از الیاف های مسلح با بکار بردن دیوار برشی یا بادبند تمرکز تنش در این نقاط ایجاد میشود و نقاط دیگر از تنش رهایی می یابند و قطعا المان های قبلی در اینمحل ها جوابگو نخواهند بود.
اگر امکان بکار بردن دیوار برشی یا بادبندی در داخل سازه(پلان) نباشد می توان از باکس های مخصوص در خارج پلان سازه استفاده نمود ولی باید اتصالات سازه ای مناسب در این نقاط را تامین نمود.
با توجه به ویژگی های هر یکاز روشهای سنتی و جدید در مقاوم سازی سازه های بتنی بهتر است بهینه ترین روش مقاوم سازی سازه بتنی انتخاب شود.
FRP شکل 10 - نمونه ای از دال مسلح کامپوزیت با میلگرد های برای مقاوم سازی تیر پل ها SPR شکل 11 - نصب کامپوزیتهای 8 مراجع -1 نشریه شمازه 390 -"دستور العمل بهسازی لرزه ای سازه ها" تالیفدکتر فریبرز ناطق الهی-شهرام ملکی FRP -2 مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از 3-P.Chang Huang,Yaau T.Hse,Antonio Nanni-“ASSESSMENT AND PROPOSED STRUCTURAL REPAIR STRATEGIES FOR BRIDGE PIERS IN TAIWAN DAMAGED BY THE JI-JI EARTHQUAKE“ 4 -J.G.Teng ,J.F.Chen,L.Lam-“FRP Strengthened RC Strictures” 5-T.E.Ringelstetter,Lawrence.C Bank,Fabio Matta,Antonio Nanni-“Development of a Cost-Effective Structural FRP Stay-In-Place Formwork System for Accelerated and Durable Bridge Deck Construction“ 6-A.Lopez,N.Galati,T.Alkhardaji, Antonio Nanni-“ Strengthening of a reinforced concrete bridge with externally bonded steel reinforced polymer (SRP)”