مقاوم سازی سازه های بتنی

10 / 10
از 1 کاربر

طراحی و اجرای روش های مقاوم سازی و تقویت سازه های بتنی

(مقاوم سازی بتن در صورتیکه مقدار تعیین شده برای مقاوم سازی زیر مقدار استاندارد و تعیین شده باشد و اعداد به دست آمده بواسطه آزمون های مخرب و غیر مخرب کاملا اطمینان بخش باشد) مواردی مانند تغییر کاربری سازه و یا افزایش باره های لرزشی و دینامیکی وجود دارند که معمولا در طرح های توسعه  و گسترش کارخانه و نیروگاه ها و از این دست سازه ها کاربرد زیادی دارند که به دلایل مخلف مانند یخ زدگی، فرسایش و خوردگی و همچنین هزینه بر بودن نیاز به بازسازی دارند که البته این بازسازی باید با پیشرفته ترین و مدرن ترین تجیهزات روز دنیا انجام شود. در این روش مقاوم سازی باید به گونه ای عمل شود که استحکام و دوام سازه بسیار بهتر و بیشتر از قبل باشد. یکی از موضوعاتی که همواره در این مورد یعنی استحکام بتن توجه زیادی به آن شده است هزینه بر بودن و همچنین صعوبت کار در هنگام اجرا میباشد. در هر صورت مقاوم سازی سازه های بتنی با توجه  به نظر کارفرما به چند روش کلی انجام میشود که در ادامه به آنها اشاره خواهیم نمود.

مقاوم سازی سازه های بتنی

روش های مقاوم سازی سازه بتنی به روش های مختلف به نحوی که بتواند نیاز کارفرما را مرتفع سازد:

الف- استفاده از الیاف frp fiber reinforced polymer برای مقاوم سازی

ب- استفاده از روش ژاکت بتنی و یا همان غلاف بتنی برای مقاوم سازی

ج- استفاده از روش ژاکت فلزی یا غلاف فلزی برای مقاوم سازی

هر یک از روش های نام برده شده در بالا مزیت ها و خواص خود را دارند که البته به دلیل تناسب موقعیت از مزیت های بیشتری نسبت به دیگر روش ها برخوردار هستند و حتی در برخی پروژه ها نیاز است تا از چند روش برای مقاوم سازی استفاده شود.

بهره گیری از هر یک از این روش ها مستلزم یک کار کارشناسی شده و اصولی میباشد که البته افرادی که روند کارشناسی و همچنین بازسازی را بر عهده میگیرند باید از استاندارد ها، مهارت و همچنین مواد و ابزار کافی در این زمینه برخوردار باشند. کاشت آرماتور، کاشت بولت، انکراژ، اجرای اوپنینگ، کرگیری، برش بتن، اسکاربینگ و همچنین ساب بتن، تقویت شبکه های فولادی، زهکشی و شاتکریت هر یک در مقاوم سازی بتن کاربرد دارند که البته هر کدام نیز به تخصص و مهارت بالایی در این زمینه نیاز دارند.

الف- تقویت بتن با الیاف FRP

معمولا روش های تقویت بتن که جزو سریع ترین روش ها محسوب میشوند میتوانند کاهش مقاومت بتن را به همراه داشته باشند. یکی از این روش ها استفاده از الیافت و لمینت FRP  میباشد. زمانی که این الیافبا رزین های چسباننده مخلوط و ترکیب شوند به فرم یک ماده کامپوزیتی در خواهند آمد که که منجر به لختی سازه ، انتقال نیرو و در نتیجه جلوگیری از هم گسیختگی و همچنین اجزای ضعیف سازه بتنی خواهد شد. برخی از این الیاف وجود دارند که میتوانند نیرویی معادل با هشت تن کشش را آن هم در هر سانتی متر مربع تحمل کنند. مزیت های بسیار زیادی که با این روش به دست می آید توانسته کارفرمایان و همچنین دستگاه های ناظر پروژه های عمرانی را متقاعد کند تا از این روش بعنوان اولین روش مقاوم سازی بهره گیرند. از جمله مزیتهای ایجاد شده با این روش میتوان به تولید ارزان، سبکی، انعطاف پذیری، سرعت عمل در اجرا و توانایی مکانیکی و شیمیایی بالا را نام برد.

الیاف FRP  از لحاظ شکل و همچنین ساختار به دو گروه مختلف یعنی G-FRP و C-FRP  تقسیم بندی میشود.  این الیافت از لحاظ عملکرد نیز به دو نوع مختلف یعنی تک محوره و دو محوره تقسیم بندی میشود. برای محاسبه FRP از وزن و همچنین مشخصات بر حسب گرم بر متر مربع استفاده میشود. این محصول به صورت رول های ۵۰ متر مربعی عرضه میشود. همچنین این محصول جزو محصولات وارداتی نیز محسوب میشود که توسط کشورهایی نظیر آلمان، سوییس، انگلستان و دیگر کشورها و برندهای مطرح تولید میشود.

الیاف GFRP  یا همان الیاف شیشه ای از رنگ روشنی برخوردار هستند و از آنها  اغلب برای استفاده از محیطهای سرپوشیده استفاده میشود.

این نوع الیاف  چندان در برابر برخورد اشعه یو وی از خود مقاومت نشان نمیدهند و بصورت ۴۰۰ تا ۸۰۰ گرم در هر متر مربع عرضه میگردند. این نوع الیاف انعطاف پذیری و مقاومت کمی دارند و در مقایسه با الیاف کربن قیمت کمتری نیز دارند.

الیاف CFRP یا همان اف آر پی کربن از کاربرد به مراتب بیشتری برخوردار هستند. ضخامت پایین به این معنی است که در صورت عرضه محصول  در مقدار ۱۰۰ تا ۳۰۰ گرم در هر متر مربع میتواند چسبندگی بیشتری را برای عضو سازه در پی داشته باشد و همچنین شکل هندسی مقطع بتن را نیز حفظ کند. این الیاف در مواجهه با اشعه یو وی مقاوم تر و همچنین مشکی تر میباشد. همین موضوع نیز باعث شده تا برای سازه هایی که در محیط های باز واقع شده اند قابل استفاده باشد. از جمله این سازه ها میتوان به پایپ راک ها، فوندانسیون ها، عرشه های پل و همچنین سقف های باربر اشاره نمود.

ژل FRP در واقع یک چسب از نوع اپوکسی KBIBond-EP است که بمنظور چسبندگی هر چه بیشتر آن با ترکیب دو و نیم کیلوگرم هاردنر به هفت و نیک کیلوگرم رزین توسط بتن ایران طراحی و تولید شده است. در حین اجرا این محصول که بصورت حصیری نیز بافته شده باید با ژل آغشته گردد. سطح بتنی با مقداری از چسب و سمت اتصال لمینت FRP با بتن نیز آغشته میگردد.  مقدار چسب و رزین FRP در هر متر مربع که البته به سطح بتن نیز بستگی دارد بین ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ گرم میباشد. نحوه اجرا و مدت زمانی که باید مصرف گردد نیز مطابق با توضیحات چسب KBIBond-EP است.

روش طراحی مقاومت بتن با الیاف FRP

الف- فرضیات طراحی مقاومت بتن و الیاف FRP

1-فرض را بر این میگیریم که مقاومت حاصل شده از سازه های بتنی در محدوده ۶۵ تا ۶۸ درصد مقاومتی باشد.

2- کلیه روادارای ها و الزامات استاندارد ACI2800 و همچنین آیین نامه های لرزه ای سازه ها در نظر گرفته شده اند.

3-  تعیین تعداد لایه های FRP بر اساس عددهای مقاومت فشاری موجود و همچنین نزدیکی و یا دوری آنها و کمینه مقاومت استاندارد صورت گیرد.

4-    شاخص ضریب کاهش در عملکرد مطابق با شرایط موجود محیطی در نظر گرفته شود.

ب-  انتخاب متد طراحی و همچنین مصالح مقاومت بتن با الیاف FRP

بر اساس کاربری سازه، توان مکانیکی الیاف FRP و همچنین محیط و جغرافیای طبیعی، تاثیر عوامل محیطی اسیدی و همچنین قلیایی و اشعه یو وی، درصد رطوبت زیاد و دمای کاری همگی در انتخاب وزن و نوع در هر متر مربع از FRP‌ موثر میباشند.

در انتخاب روش های پیشنهادی فرضیات به شرح زیر موثر واقع خواهند شد:

1-  مقطع بتن تغییری نخواد کرد.

2- لغزش نسبی بین الیاف FRP و سطوح بتنی بر اساس تمهیدات اجرایی وجود ندارد.

3-   تغییر شکل پلاستیک رزین محاسبه نخواهد گردید.

4-   به واسطه نوع سازه مقامت کششی بتن در نظر گرفته نخواهد شد.

5-  رابطه میان تنش و کرنش الیاف خطی فرش میگردد.

ج- روش اجرای طراحی و مقاومت بتن با استفاده از الیاف FRP

بمنطور استفاده از الیاف FRP بهتر و لازم است تا سطح مورد نظر از چند لحاظ آماده سازی شود. در قدم اول باید سطح بخوبی اسکراب شود و یا توسط تجهیزات مخصوصی که یکی از آنها وایر براش است شیر آبه های اضافی و همچنین عناصر سست به خوبی حذف شوند. کلیه نقاط شن نما توسط ملات های مناسب ترمیمی از نوع الیاف دار که البته در ضخامت های پایین نیر  با شکستگی مواجه نمیشوند و میزان چسبندگی خوبی دارند تعمیر و مرمت شوند. اتصال الیاف به بتن در سیستم مقاوم سازی ذکر شده تاثیر بسیار زیای دارد . اتصال الیاف به بتن در سیستم مقاوم سازی ذکر شده باعث شده تا تراز زیر کار از تلورانسی کمتر از ۱ میلیمتر برخوردار باشد. این میزان تلورانس مطابق استاندارد ASTM D4541  میباشد.

ضرورت ایجاب میکند که برای زدودن و حذف گرد و غبار از روی سطح، شستشوی سطح در دستور کار قرار گیرد. پس از شستشو نیز باید سطح به خوبی خشک شود و بعد از آن امکان تست رطوبت صورت گیرد تا از عدم جدا شدن رزین و همچنین الیاف FRP که بر اثر دراگ بخار آب و تاول زدن روی میدهد تا حد زیادی اطمینان حاصل گردد.

در طول این فرایند FRP‌ موجود به رزین اپوکسی آغشته میشود و پس از آنکه سطح به خبوی با رزین اپوکسی آغشته و مخلوط گردید نوبت به چسباندن اپوکسی میشود. استاندارد های اجرای آن نیز ACI546R و ICR03730 هستند.

تبصره: گسترده شدن ترک هایی که عرض آنها به 0/3 میلیمتر میرسد در عملکرد سیستم پوشش خارجی تاثیر گذار میباشد که این جدا شدن میتواند منجر به جدا شدن لایه ای با گسیختگی الیاف نیز گردد. از این رو لازم است تا مطابق با ملزومات، ترک های موجود با روش تزریق رزین اپوکسی به خوبی پر گردند.

پس از اتمام مرحله اجرا باید رزین توسط پوشش های محافظتی به خوبی چادر کشی شود تا عمل آوری آن به خوبی انجام شود.

د- ضریب ور آمدن طراحی و مقاومت بتن با الیاف FRP:

در حالت دور پیج و اجرای فلسی –قائم- الیاف FRP و برای سطوح ساده باید به اندازه طول موثر مقطع پس از نقطه ای در طول سازه که میزان لنگر معادل لنگر ترک خوردگی در آن نقطه تحت بار نهایی باشد یعنی بر اساس وضعیت سازه مورد بحث تا یک سوم فاصله از تکیه گاه یا هر گوشه ادامه یابد.  

ب- مقاوم سازی با ژاکت بتنی

یکی از روش های مقاوم کردن سازه های بتنی محسوب میشود که به آن به لاتین EXTEND   نیز گفته میشود. زمانی که بتن مقاومت موثر خودش را از دست میدهد این معنا و مفهوم را در پی دارد که مقطع بتنی مسلح نمیتواند در برابر مجموعه نیروهایی که به صورت استاتیکی و دینامیکی به آن وارد میشود مقاومت کرده و تاب آورد. در این حال میتوان با بالا بردن مقطع، توانی که از دست رفته را جبران و بازیابی نمود. افزایش مقطع چیست؟ افزایش مقطع بدین معناست که کاشت آرماتور دوخت، شبکه های فوللادی و قالب بتن و همچنین اجرای بتن  مجددا صورت میگیرد. از لحاظ اقتصادی این روش جزو روش های مقرون به صرفه محسوب میگردد اما در کنار آن معایبی نیز دارد. از جمله این معایب باید به افزایش حجم تقاضای اشغال شده بواسطه اسکلت و همچنین نیازمند به دانستن و همچنین انجام ملزومات و استاندارد ها  میباشد. اگر بخواهیم ساده بیان کنیم باید اینگونه بگوییم که تقویت شبکه و یا سازه فولادی توسط کلاف میلگرد و همچنین بتن ریزی پس از قالب بندی توسط پمپ یا شاتکریت، غلاف بتنی نامیده میشود.

کاشت میلگرد

برای کاشت میلگرد در بتن به چند منظور مختلف صورت میگیرد:

میلگرد ریشه ستون و دیوار برشی ایجاد شده بر روی فوندانسیون

میلگرد های دوخت بمنظور اتصال دادن بتن های قدیمی و جدید در کف سازی ها و همچنین سقف های باربر با متصل کردن شبکه های فولادی به اعضا به کار میروند

میلگرد کششی شناژ در فوندانسیون ها

میلگرد برای اتصال و یا جوش دادن قطعه فلزی و یا براکت به بافت بتن

در تمامی موارد  ذکر شده در بالا باید الزاماتی مد نظر قرار گیرد که این الزامات را میتوان طول مهاری برای اورلب دو میلگرد، قطر سوراخکاری و عمق کاشت نام برد. توجه داشته باشید حفره ها پیش از آنکه آرماتور ها کاشت شوند باید حتما از هر گونه گرد و غبار توسط تجهیزات مخصوصی مانند کمپرسور باد، بلوور یا حتی دستمال خشک تمیز شوند.

چسب های تزریقی و یا انکراژ های شیمیایی که برای کاشت آرماتور مورد استفاده قرار میگیرند بر اساس قطر و همچنین نوع کاشت که میتواند عمودی و افقی باشد اثر بسیار خوبی بر روی دوام کاشت میلگرد میگذارند. خمیر KBIFix-G3 از جمله خمیرهای سه جزئی میباشد که برای کاشت میلگرد بر پایه اپوکسی مورد استفاده قرار میگیرد و ترکیبات آن مشابه با گروت اپوکسی است.  برای میلگرد هایی که سایز آنها  متوسط است میزان ۲۵۰ گرم از این محصول در هر حفره کافی میباشد. به این نکته باید توجه داشته باشید که خمیر کاشت که این خمیر کاشت اغلب برای کاشت میلگردهایی که بصورت عمودی هستند مورد استفاده قرار میگیرد. چسب دیگری با نام KBIFixARM-2 وجود دارد که از نوع دو جزئی بوده و در کارتریج های ۳۴۵ میلی لیتری موجود میباشد و  بر روی خود و در قسمت فوقانی از نازل و میکسری بهره میبرد که بمنظور ترکیب کپسولهای رزین و هاردنر کاربرد زیادی دارد. برای ترکیب و تزریق کردن چسب کاشت در  داخل حفره ها باید با فشار، مخلوط را ره درون حفره هدایت کرد. البته این چسب بر خلاف نوع قبلی برای میلگرد افقی مناسب میباشد. چسب مذکور برای میلگردهایی با سایز متوسط و در هر حفره ۸۵ میلی لیتر کافی  میباشد.

تفاوت کاشت میلگرد با کاشت بولت

اغلب در تمامی موارد کاشت میلگرد ها این موضوع که میلگرد ها در مکان دقیقی قرار گیرند چندان مطرح نمیباشد و حتی میتوان گفت اهمیت زیادی ندارد. بطور مثال اگر در مواقعی که سوراخکاری در حال انجام است اگر برخوردی با شبکه آرماتور صورت گیرد امکان تغییر محل کاشت وجود دارد و میتوان از کنار میلگرد ها به راحتی عبور نمود تا بدین ترتیب عمق مناسب جهت کاشت حاصل گردد.

برای  کاشت بولت ها که اغلب برای صفحه ستون و شاسی تجهیزات و تاسیسات مکانیکی و برقی مورد استفاده قرار میگیرد ویژگی تغییر محل حفره وجود ندارد و اینطور میتوان گفت انجام کار بسیار دشوار خواهد بود. با سوراخکاری های صورت گرفته، پانچ صفحات، ورق ها و فلنج ها به جز برش میلگرد چاره دیگری نیست که این برش نیز توسط مته های دستگاه کرگیری انجام میشود.

در صورتیکه برای انجام کار از بولت های مکانیکی استفاده نشود میتوانیم از انکر و چسب خمیر کاشت استفاده کنیم که عملیاتی مشابه با کاشت میلگرد  خواهد بود.

کرگیری و انجام opening‌ و یا بازشو بر روی بتن

این روش یعنی کرگیری  و یا مغزه گیری برای نمونه برداری بمنظور آزمایش بر روی بتن کاربرد دارد. با این روش میتوان نمونه ای از بتن را برای انجام آزمایش های گوناگون مانند تعیین مقاومت فشاری و کششی، نفوذپذیری آب، تعیین عمق بولت، اجرای کیسینگ عبوری لوله و تاسیسات و همچنین دیواره های لوله های بتن برداشت نمود.

دستگاه کرگیری در واقع نوعی دستگاه محسوب میشود که در محل انجام عملیات و آن هم  با کمک بولت فیکس شده و تنها قسمت متحرک آن به جلو حرکت خواهد کرد که این حرکت باعث میشود تا مته از جنس الماس به داخل بافت بتن نفود کند. طول مته هایی که بدین منظور مورد استفاده قرار میگیرند به طور استاندارد ۴۵ سانتی متر است. البته در صورتی که نیاز باشد تا مته به عمق بیشتری از بتن نفوذ کند باید از مته های بزرگتری استفاده نمود.

به این موضوع توجه داشته باشید که تیرهای بتنی از اعضایی هستند که از میلگرد های کششی برخوردار بوده که در صورت برش آن باید شاهد عملکرد بد سازه باشید. بدین ترتیب پیشنهاد میشود تا در اعضایی که از کابل و یا میلگرد کششی برخوردار هستند عملیات کرگیری انجام نشود.

مقاوم سازی با ژاکت فلزی

در صورتیکه امکان استفاده از روش ژاکت بتنی برای تقویت اعضا بدلایل مختلف من جمله کمبود فضا مقدور نباشد، زمان کافی و مناسب بمنظور کیورینگ و خشک شدن و همچنین بارگزاری بتن در نظر گرفته نشده باشد و همچنین دیگر اعضا مانند تیر و پوتر به تقویت نیاز داشته باشند  میتوان از روش ژاکت و یا غلاف فلزی بهره گرفت. از دیگر دلایلی که این روش برای مقاوم سازی بتن مورد استفاده قرار میگیرد میتوان به ایجاد ترک های خمشی یا برشی، تعیین انرژي شکست سازه، مقاومت پایین بتن در سازه، کاهش موثر لختی سازه اشاره نمود. در واقع  هر گونه افزایش مقطع فولادی در بتن های مسلح باعث میشود تا ضخامت سازه را محدود کرده و تا حدی که قابل قبول  باشد افزایش دهد.

ثابت ماندن فلز در اتصالی که با بتن انجام میدهد  با بولت انجام میشود. در این اتصال ممکن است باد خورها و همچنین فضاهایی خالی میان فلز و بتن پدیدار شود که برای پر کردن این فضاها از گروت اپوکسی KBIRef-EP استفاده میشود.

روش اجرا و به طور کلی جزئیات بر اساس هر پروژه ای متفاوت بوده و به همین دلیل  پیشنهاد میشود با کارشناسان زبده و حرفه ای در این زمینه مشاوره ای صورت گیرد.

شرکت بتن ایران از معدود شرکت های فعال در کشور  میباشد که در زمینه مقاوم سازی سازه های بتنی آن هم به روش FRP  که از بهترین و پیشرفته ترین روش ها نیز محسوب میگردد سابقه طولانی دارد و کارشناسان شرکت آمادگی دارند تا مشاوره کاملی را در این زمینه و مقاوم سازی سازه های بتنی صنعتی و مسکونی در اختیار کارفرمایان قرار دهند.

ثبت نظر
عنوان نظر :
نام شما :
ایمیل :