بررسی مقدار محصور شدگی و ظرفیت باربری ستون بتنی مسلح در حالت نیمه محصور شدگی با FRP در نوع چیدمان های مختلف در سال های گذشته یکی از دغدغه های مهندسین در بحث سازه های بتنی بوده و پس از گذشت مدت زمانی بر مقدار باربری آنها افزوده شده است و سعی گردیده بدون تخریب و ساخت مجدد نسبت به تقویت و مقاوم سازی سازه موجود جهت تحمل بار افزوده شده برآیند.
بسیاری از ساختمان های بتن مسلح موجود که براساس آیین نامه های طراحی پیش از سال ۱۹۷۰ ساخته شده اند، ممکن است توان کافی برای تحمل زلزله های شدید را، دارا نباشند. یک از کاستی های اساسی این سازه ها، محصورشدگی ناکافی توسط میلگردها در ناحیه ی احتمالی مفصل پلاستیک ستون های بتنی است که منجر به رفتار شکننده ی سازه در طول زمین لرزه ها می شود.
برای فراهم کردن محصورشدگی اضافی برای ستون های بتنی، مقاوم سازی توسط پلیمرهای مسلح شده با الیاف FRP به دلیل وزن سبک، مقاومت زیاد و مقاومت بالا در برابر خوردگی، راه حل مناسبی است. الزامات طراحی کنونی، قرارگیری مقادیر زیادی فولاد با فواصل اندک را، در ناحیه ی بحرانی ستون ها ضروری می داند. این موضوع اغلب اجرا را دشوار و حتی در مواردی امکان ناپذیر می سازد. استفاده از پوسته ی خارجی FRP با الیاف قرار گرفته در راستای محیطی ستون بتنی، میتواند محصورشدگی مورد نیاز را ایجاد کرده و نقش قالبی را جهت مقاوم سازی سازه های جدید ایفا نماید. بسیاری از مطالعات آزمایشگاهی این موضوع را تصدیق کرده است که محصورشدگی ایجاد شده توسط FRP می تواند قابلیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون ها را تحت اثر ترکیب بارگذاری محوری، خمشی و برشی به صورت قابل ملاحظه ای افزایش دهد و در نتیجه، مقاومت لرزه ای ستون های بتنی را افزایش دهد.
جهت مقاوم سازی ستون بتنی به وسیله FRP با توجه به شکست های گوناگون این المان در خارج از ظرفیت باربری خود روش های متفاوتی برای پیچش FRP حول ستون بتنی مورد نیاز می باشد که ممکن است رفتار و عملکرد این نحوه پیچش ها بسیار گوناگون و متفاوت باشند. پس برای یک طرح بهینه و اقتصادی باید بهترین طرح را مورد بررسی قرار داد.
دلایل نیاز به مقاوم سازی ستون بتنی
تغییرات آیین نامه های بارگذاری و ضرایب بار ها و نیروی زلزله
با توجه به اینکه کشور ما در منطقه ای زلزله خیز واقع است و این امکان وجود دارد که طراحی بسیاری از سازه ها که در سال های گذشته انجام گرفته، نیروی زلزله به درستی در نظر گرفته نشده باشد لذا بسیاری از سازه ها نیاز به مقاوم سازی در برابر نیروی زلزله دارند. تقویت سازه برای مقابله با ارتعاشات و نیرو های وارده در اثر زلزله با روش های مختلف و جدید از مباحث مهم امروز است. در مواردی ممکن است به علت یافته های جدید، آیین نامه ها و ضرایب بارگذاری تغییر کنند و سازه های که بر اساس ضوابط گذشته ساخته شده اند نیاز به مقاوم سازی پیدا کنند.
تغییر کاربری سازه
در بسیاری از موارد ممکن است بحث تغییر کاربری یک سازه از مسکونی به اداری یا تجاری و … مطرح باشد. با فرض آنکه سازه در مرحله طراحی خود به درستی طراحی شده و تمام نکات آیین نامه ای از جمله بار های وارده به ویژه بار زلزله در نظر گرفته باشد، سازه با کاربری جدید تحت بارگذاری های جدیدی قرار می گیرد که در مرحله طراحی اولیه مطرح نبوده است. بنابراین در بحث تغییر کاربری سازه ها نیز موضوع مقاوم سازی سازه ها مطرح می شود.
عدم رعایت ضوابط اجرایی
در صورت طراحی مناسب و درست سازه، این امکان وجود دارد که سازه در مرحله اجرا به درستی و همانگونه که محاسبه و طراحی شده، اجرا نشود و اشکالاتی همچون آرماتوربندی نامناسب، استفاده از میلگرد با قطر و تعداد نامناسب، عدم رعایت طول مهار های لازم برای میلگرد، عدم اجرای درست اتصالات، استفاده از سیمان نامناسب و عمل آوری نامناسب بتن و … در مرحله اجرا پدید آید. جهت استفاده ایمن از چنین سازه ای که در ساخت اشکال دارد، بحث مقاوم سازی سازه ها و اهمیت آن مطرح می گردد.
خرابی مصالح بتن یا خوردگی فولاد
در بعضی موارد مقاوم سازی به دلیل خرابی مصالح بتن و یا خوردگی فولاد انجام می شود. شایان ذکر است که به علت اینکه بخش وسیعی از کشور ما، بویژه حوزه خلیج فارس دارای محیط خاص و خورندگی شدید می باشند، بسیاری از سازه ها در این مناطق نیاز به بهسازی دارند.
روش های مقاوم سازی ستون های بتن مسلح با FRP
دورپیچ کردن ستون بتنی با فولاد، افزایش سطح مقطع ستون با بتن ریزی و اضافه کردن آرماتور از روش های سنتی مقاوم سازی ستون بتنی بوده که روش دورپیچ کردن ستون بتنی توسط مواد کامپوزیتی FRP روشی جایگزین و مطمعن تر جهت مقاوم سازی ستون های بتنی می باشد
