مقاوم سازی و تقویت سازه در برابر نیروی زلزله میتواند به دلیل آسیب ها و خسارات مشاهد شده در برابر زلزله های اخیر باشد. نیاز به بهسازی لرزه ای و مقاوم سازی سازه و همچنین میتواند با توجه به نتایج حاصل از مدل سازی کامپیوتری و یا مقایسه آسیب های وارد به ساختمان های مشابه در سایر مناطق احساس گردد.
هر چند مالکان و کارفرمایان سازه ها به دلایل اشاره شده در مراحل اولیه به راحتی متقاعد می شوند تا تمهیداتی را به منظور تقویت ساختمان فرسوده خود در نظر بگیرند ولی بعلت فشارهای اقتصادی و هزینه بر و زمان بر بودن برخی از روشهای مقاوم سازی، معمولا رغبت چندانی نشان نمی دهند. با این حال امروزه برخی از روش ها نظیر روش مقاوم سازی ساختمان با FRP میتواند با قیمت ها و هزینه های پایین، سودآوری و ارزش افزوده بالایی را برای کارفرمایان خصوصی و سازمانی در پی داشته باشد.
اهداف و استراتژی های تقویت و مقاوم سازی سازه ها
ایمنی ساکنین مهمترین هدف تقویت و مقاوم سازی سازه ها در برابر زلزله می باشد. همچنین اهداف دیگری بر حسب اولویت های اجتماعی – اقتصادی و عمر ساختمان مد نظر قرار میگیرد که میتواند شامل سرویس دهی حین زلزله (نظیر ساختمان بیمارستان ها، مراکز آتش نشانی و…)، نگهداری میراث ملی و فرهنگی (بناهای یادبود تاریخی)، تخلیه ایمن ساختمان و … باشد.
روش های انتخاب شده جهت بهسازی انواع سازه ها می بایست با نوع سازه ساختمان و کاربری آن متناسب باشد. براین اساس می توان چهار رویکرد اساسی به شرح زیر معرفی کرد:
- افزایش مقاومت سازه های صلب و سخت
- افزایش مقاومت و شکل پذیری، سختی جانبی سازه های انعطاف پذیر و ضعیف
- استهلاک انرژی منتقل شده به سازه
- جداسازی سازه از فونداسیون آن
امروزه استفاده از مواد کامپوزیتی برای افزایش توانبخشی و مقاوم سازی سازه های زیربنایی و اساسی در جهان مورد پذیرش قرار گرفته است. روش های سنتی و قدیمی برای مقاوم سازی سازه های فولادی هزینه بر، زمان بر و نیازمند به کار شدید می باشند. روش های سنتی شامل روشهایی از قبیل استفاده از جوش دادن و پرچ کردن صفحات فولادی در سازه های فولادی می باشد. از تکنیک های جدید مقاوم سازی که امروزه مورد توجه قرار گرفته اند، استفاده در سازه ها می باشد که این مواد دارای مزایایی از قبیل سبک وزنی، مقاومت بالا و مقاومت در مقابل خوردگی و خستگی می باشند. FRP از مواد پلیمری این گونه ورق های پلیمری که برای تعمیر و مقاوم سازی سازه های بتنی امروزه به صورت متداول استفاده می شود ظرفیت باربری تیرها و ستونها را بدون افزایش قابل توجه وزن افزایش می دهند. لیکن با توجه به خصوصیات مذکور در سالهای اخیر تحقیقاتی برای استفاده از اینگونه مواد در سازه های فولادی نیز در حال اجراست.
انواع روش های مقاوم سازی
بتن و ساختمانهای بتنی از جمله سیستمهای ساختمانی میباشند که در ایران به وفور مورد استفاده قرار میگیرند. این دسته از ساختمانها در اثر ضعف سازه، مرور زمان و همچنین اشکالات اجرایی نیاز مبرمی به بهسازی و مقاومسازی پیدا میکنند. روشهای مختلفی برای بهسازی و FRP مقاوم سازی این دسته از ساختمانها موجود است و یکی از این روشها استفاده از الیاف میباشد.
روش های متنوعی جهت تقویت و بهسازی یک سازه وجود دارد که در ادامه به برخی از آن ها و با توجه به رویکرد های چهار گانه مقاوم سازی اشاره خواهد شد.
روش های مقاوم سازی بر مبنای افزایش مقاومت سازه
برای کاهش آسیب پذیری و بهسازی لرزه ای ساختمان های با شکل پذیری پایین، افزایش مقاومت آن ها به منظور پایداری در برابر بارهای لرزه ای بیشتر، در مقابل بهسازی با استفاده از روش های بهبود شکل پذیری هزینه ی کمتری به همراه خواهد داشت. روش های افزایس مقاومت یک سازه عبارتند از:
استفاده از شاتکریت
شاتکریت یا بتن پاشیده نوعی از بتن (متشکل از سیمان، ماسه و شن) می باشد که با استفاده از هوای فشرده و سرعت بالا به سطح مورد نظر پاشیده می شود. چسبندگی مناسب به سطوح، مقاومت بالا بعد از اجرا، خصوصیات فیزیک مناسب و امکان استفاده برای سطوح با شکل نامنظم و یا منحنی شاتکریت را به عنوان یکی از راهکار های ایده آل برای افزایش مقاومت سازه تبدیل کرده است. هرچند ظاهر کار تمام شده، ضخامت بدست آمده و… از جمله محدودیت های شاتکریت می باشد.
کامپوزیت های مسلح شده با الیاف یا FRP
کامپوزیت های FRP برای تقویت ستون های بتن آرمه با استفاده از محصورشدگی، تیرها در برابر خمش، دیوارهای تحت برش و… مورد استفاده قرار می گیرند.
با توجه به اینکه کامپوزیت های FRP بدون افزایش وزن سازه و تنها با افزایش سختی به مقدار اندک، از تشدید نیروهای زلزله ی وارد بر سازه جلوگیری می کنند، می توان از آن ها در مقاوم سازی انواع سازه ها از جمله پل ها، سازه های دریایی، لوله ها نفت و گاز، سازه های صنعتی و مسکونی و… استفاده کرد.
مقاوم سازی و ترمیم بتن پس از زلزله
پس از یک زلزله، در سازه های آسیب دیده معمولا مقداری ترک خوردگی مشاهده می گردد. متناسب با ابعاد آن، می توان ترک را با استفاده از تزریق پرفشار اپوکسی و یا استفاده از آرماتور و ملات گچ سیمان ترمیم کرده و سازه مورد نظر را مقاوم سازی نمود.
راهکار تعمیر ترک ها بر مبنای ریز و یا درشت بودن آن ها به شرح زیر می باشد:
ترمیم ترک های ریز
در صورتی که ترک ها به صورت معقولانه کوچک باشد (عرض بازشدگی ترک برابر با ۰٫۰۷۵ سانتی متر)، تزریق پرفشار اپوکسی روش مورد استفاده جهت مقاوم سازی و بازگرداندن مقاومت کششی اولیه عضو ترک خورده می باشد.
در این روش تعمیر و مقاوم سازی، سطوح خارجی از مصالح غیر سازه ی پاکسازی شده و دریجه های تزریق پلاستیک به فاصله برابر با ضخامت عضو در طول ترک ها در هر دو سمت عضو قرار داده شده و در ادامه رزین اپوکسی با ویسکوزیته پایین جهت ترمیم ترک و مقاوم سازی سازه به داخل دریچه تزریق می گردد. تزریق تا زمانی که رزین از دریچه ی دیگر و در سمت مخالف یا دریچه بالایی بعدی در همان سمت خارج شود باید ادامه پیدا کند. دریچه تزریق در این مرحله بسته شده و دستگاه تزریق به دریچه بعدی منتقل می گردد و این مراحل همین صورت ادامه پیدا کرده تا تقویت و مقاوم سازی کامل شود. این روش مقاوم سازی برای تمامی المان ها سازه ای مناسب می باشد.
ترمیم ترک های درشت و بتن تخریب شده
برای ترک های عریض تر از ۶ میلیمتر و مناطقی که در آن ها بتن یا مصالح بنایی تخریب شده باشد، به جای تزریق روش دیگری جهت ترمیم و مقاوم سازی سازه وجود دارد. در این حالت فرآیند زیر باید اتخاذ گردد:
- مصالح سست برداشته شده و با مصالحی همچون ملات سیمان منبسط شونده یا ملات گچ سیمان جایگزین می گردد.
- در صورت نیاز، جهت مقاوم سازی باید آرماتورهای برشی و خمش اضافی تعبیه گردد. این آرماتورها را می توان با ملات به مانند پوشش بر روی میلگرد و برای افزایش مقاومت پوشاند.
- در مناطق با میزان آسیب دیدگی بسیار بالا جایگزینی تمام عضو یا بخشی از آن می تواند صورت گیرد.
- در موارد مربوط به آسیب دیدگی دیوارها و کف ها، مش های فولادی را می توان در سطح خارجی تعبیه و سپس به دیوار متصل کرد. در ادامه می توان سطح مورد نظر را با بتونه یا سطح نازکی از بتن پوشاند.
مقاوم سازی دیوار بتنی با دیافراگم پیش تنیده
ساختمان ها را می توان با افزایش مقاومت و سختی دیوارهای موجود تقویت و مقاوم سازی کرد. برای این منظور می توان با استفاده از میله های کششی افقی که شرایط متناسب با فشردگی افقی را ایجاد می کند، مقاومت برشی دیوارها را افزایش داد. علاوه براین، اتصال بین دیوارهای متعامد با استفاده از این تکنیک مقاوم سازی به صورت چشمگیری بهبود پیدا می کند. آسان ترین روش ایجاد پیش تنیدگی قرار دادن دو شاخه میلگرد در دو سمت دیوار و کشیدن آن ها می باشد. میله های کششی می توانند به صورت افقی آرایش یافته که در این حالت دو جهت مخالف ساختمان را به هم متصل میکنند و یا به صورت عمودی به منظور فشردن دیوارهای برشی نما استفاده شوند.
میله های کششی پیش تنیده ی عمودی به منظور اتصال سازه به فونداسیون آن و مقاوم سازی در برابر لنگر واژگونی نیز استفاده می شود.
افزودن دیوار پشت بند (buttress) خارجی
ساختمان را می توان به وسیله ی افزودن پشت بند در یک یا دو طرف آن در برابر نیرو های لرزه ای افقی پایدار کرده و به وسیله ی این روش تقویت و مقاوم سازی از انتقال نیرو ها به فونداسیون اطمینان حاصل کرد.
اجرای پشت بند خارج از ساختمان بدون ایجاد اخلال در فعالیت های داخلی ساختمان، مزیت این روش بهسازی و تقویت می باشد.
مهاربندی و مقاوم سازی به وسیله دیوارهای برشی بتن مسلح
با استفاده از افزودن دیوارهای برشی بتن مسلح علاوه بر اصلاح شکل هندسی بلوک سازه، می توان المان های باربر را پایدار کرده و از انتقال پیوسته ی بار اطمینان حاصل کرد. همچنین میتوان از ترکیب دیوارهای برشی عرضی در خارج یا داخل ساختمان با دیوار بست های پیش تنیده به منظور بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان، استفاده کرد.
روش های مقاوم سازی بر مبنای افزایش مقاومت سازه و استهلاک انرژی منتقل شده به آن
علاوه بر استفاده از استراتژی افزایش مقاومت سازه می توان سازه هایی نظیر ساختمان، پل ها و… را بدون درنظر گرفتن مقدار صلبیت و انعطاف پذیری آن ها، به تجهیزات میراگر که توانایی از بین بردن بخش زیادی از انرژی های لرزه ای را دارند، مجهز کرد. تجهیزات میراگر با تحت کنترل درآوردن نیروهای چند ده تنی یا حتی چند صد تنی به وسیله ی جابجایی هایی به میزان چند سانتی متر، می توانند آسیب های وارد به سازه و در نتیجه هزینه ی تعمیر و بازسازی را به طور چشمگیری کاهش دهند.
بادبند های متقاطع فولادی
یکی دیگر از روش ها استفاده از بادبندهای متقاطع فولادی می باشد. در این روش، نیروهای جانبی وارد بر ساختمان در هنگام زلزله بوسیله ی بادبند ها با توزیع یکنواخت تری به المان های مهاری عمودی منتقل می شوند.
مقاوم سازی با استفاده از بادبندهای مجهز به میراگر
ترکیب مهاربندها و میراگرها یکی دیگر از راهکارهای تقویت و مقاوم سازی می باشد. ظرفیت میرایی میراگرها، سختی افزایش یافته ناشی از افزایش مهاربند را متعادل می کنند. در واقع میراگرها بعلت داشتن مایع ویسکوز مستهلک کننده ی انرژی، ظرفیت میرایی بالایی داشته و خصوصا در هنگام تکان های بسیار کوتاه تاثیر فوق العاده ای بر کاهش آسیب وارد به سازه دارند.
در مکانیسم این هدف چون نیروی زلزله به سازه وارد نمی شود و یا سهم اندکی از آن به سازه منتقل می شود نتایج زیر را می توان انتظار داشت:
- تغییر مکان طبقات و تغییر مکان های نسبی طبقات (drift) کاهش
- کاهش قابل ملاحظه ای در شتاب طبقات بوجود می آید.
- خسارات سازهای و نیز خسارات غیر سازهای به مقدار محسوس کاهش می یابد.
- از مشکلات معماری در طراحی ساختمانها کاسته شود.
- هزینه اجرای سازه ها بدلیل استفاده از مقاطع با ظرفیت کمتر کاهش یابد.
در روش ترکیبی میراگر و جداساز لرزه ای نیز با توجه به اینکه زمین لرزه های معمول اغلب دارای زمان تناوب هایی در محدودهی ۰٫۱۰ تا ۱ ثانیه می باشند. سازه های با زمان تناوب ۰ تا ۱ ثانیه در مقابل این زمین لرزه ها آسیب پذیرتر هستند، چرا که ممکن است در آنها پدیده تشدید رخ دهد. مهم ترین ویژگی جداسازی لرزه ای، ایجاد انعطاف پذیری است که باعث افزایش زمان تناوب طبیعی سازه می شود، افزایش زمان تناوب طبیعی احتمال رخ داد پدیدهی تشدید را کاهش می دهد، و هم چنین باعث کاهش شتاب در سازه می شود و این امر روی جابه جایی های افقی نیز تأثیرگذار است. افزایش زمان تناوب و آثار آن در مقادیر حداکثر جابه جایی در سازهی جداسازی شده با میرایی کم ممکن است در زمین لرزه های قوی به حدود یک متر نیز برسد، و میرایی می تواند این مقدار را به حدود ۵۰ تا ۴۰۰ میلی متر برساند. این مقدار جابه جایی باید به وسیله ی درز لرزهای تأمین شود. پاسخ های حقیقی سازه به عوامل مختلفی نظیر توزیع جرم، پارامترهای جداسازی لرزه ای وابسته است.
مقاوم سازی با استفاده از اعضای فشاری مجهز به ابزارهای میراکننده هیستیریک
هنگامی که یک ساختمان چند طبقه در تمام ارتفاع خود با استفاده از مهارهای اضافی مجهز می شود، المان های فشاری موازی ، علاوه بر جابجایی های مربوطه باید نیروی مشابهی را تحمل کنند.
با استفاده از المان های فشاری مجهز شده به ابزارهای میراکننده ی هیستیریک، می توان نیروهای ایجاد شده در المان های فشاری را متعادل کرد.
راهکارهای مقاوم سازی فونداسیون
مقاوم سازی فونداسیون می تواند یکی از چالش برانگیزترین مسائل حوزه ی تقویت و مقاوم سازی لرزه ای باشد، چراکه درنظر گرفتن فرضیات اشتباه در ارتباط با شرایط مرزی پی و ویژگی های خاک میتواند به نتایج کاملا متفاوت منتج شود.
هنگامی که سیستم پی مورد استفاده برای انتقال بارهای افقی و عمودی از ساختمان به زمین ناکافی باشد، می توان فونداسیون را با روش های زیر تقویت کرد:
- مقاوم سازی پی ها، با اتصال صفحات حائل یا شمع ها به تیرهای فرعی بتن مسلح یا از طریق سیستم های مهاربندی و پیش تنیده ی میل مهار.
- با استفاده از شمعک، حتی در فضاهای بسیار محدود و با استفاده از تجهیزات حفاری فشرده ساز.
- استفاده از میل مهارها در هنگامی که وزن سازه جهت اطمینان از پایداری کافی برخوردار نباشد.
- بهبود قابلیت زهکشی جهت جلوگیری از اشباع شدن خاک فونداسیون و رفع هرگونه مشکل روانگرایی که می تواند به علت زهکشی ضعیف اتفاق بیفتد.
برای حل مشکل پی با خاکبرداری اطراف پی بجای خاک برداشت شده از مصالح پر کننده استفاده مینماییم.
مصالح پر کننده میتواند بتن مگر،مصالح سنگی ؛مصالح رودخانه ای با تراکم بالای ۹۵ % باشد.برای کنترل پانچ هر دو پی قدیم و جدید معیا کنترل قرار میگیرد و برای ظرفیت باربری و فولادگذاری خمشی سطح جدید معیار کنترل میباشد.
روش های مقاوم سازی بر مبنای افزایش شکل پذیری سازه
سازه های انعطاف پذیر را می توان با افزایش مقاومت، خصوصا با استفاده از مهار بند متقاطع اضافی، یا با افزایش شکل پذیری آن ها، برای مثال با معرفی مفاصل پلاستیک بیشتر، مقاوم سازی و بهسازی نمود. افزایش قابلیت شکل پذیری عبارت است از افزایش مقدار تغییر شکل ساختمان پیش از گسیختگی، بدون افزایش نیروهای وارد بر آن، به طوری که نیروی زلزله در تمام ساختمان پخش شده و تاب آوری آن را بهبود ببخشد.
روش های مورد استفاده جهت کاهش آسیب وارده بر مبنای افزایش شکل پذیری سازه عبارتند از:
مقاوم سازی اتصالات
با استفاده از پوشش های ساخته شده از نوارهای فیبر کربن، آرماتورهای اضافی محصور شده یا فرآیند شاتکریت خشک، می توان آرایش ناکافی آرماتورها یا نقص طراحی در اتصالات تیر – ستون (کمبود میلگردهای محدود کننده ی عرضی) را رفع کرده و اتصالات را بهسازی نمود.
محدود کردن نواحی مفصل پلاستیک
محدوده ی نواحی مفصل پلاستیک را می توان با استفاده از المان های مقاوم سازی ساخته شده از کامپوزیت های فیبر کربن FRP به طور موثری مقاوم سازی کرد.
محصور کردن ستون ها
در سازه های بتن مسلح، با استفاده از محصورکنندگی ستونها بوسیله ی کامپوزیت های فیبر کربن می توان شکل پذیری را افزایش داد. نوارهای تقویت کننده فیبر کربن FRP بدون ایجاد سختی اضافی، سازه را در برابر بارهای زلزله مقاوم کرده و در نتیجه از شدت آسیب های وارده کاسته میشود. همچنین برای در مقاطع بزرگ، نوارهای فیبر کربن (CFRP) را میتوان با استفاده از اتصالات مکانیکی یا اسپایک به طور موثری به سطح مهار کرد.
مقاوم سازی ستون های گوشه
ستون های قرار گرفته در گوشه ساختمان بعلت ظرفیت باربری قائم پایین و نیز وظیفه ی متعادل کردن نیروهای برشی افقی وارده، بیشتر در معرض آسیب های لرزه ای می باشند. به همین منظور انتهای ستون ها را می توان با استفاده از نوارهای فیبر کربن اضافی تقویت و مقاوم سازی نمود.
روش های مقاوم سازی بر مبنای جداسازی سازه از فونداسیون آن
با استفاده از جداسازی دینامیکی سازه از فونداسیون و به صورت موثرتر با ترکیب این روش با تجهیزات میراگر، می توان تنش های وارد شده به ساختمان بعلت نیروی زلزله را کاهش داد. در حقیقت این نوع روش تقویت و مقاوم سازی شامل قرار دادن یک “جدا کننده” بین زمین و ساختمان می باشد که تنها اجازه انتقال بخشی از انرژی ایجاد شده به وسیله ی زلزله را می دهد. همچنین این روش تقویت و بهسازی برای سازه های صلب بسیار موثر می باشد.
سطحی از ایمنی که با استفاده از این روش مقاوم سازی بدست می آید، برای سازه های با سطح خطر متوسط بسیار بالا بوده و سازه حتی بعد از زلزله های شدید نیز دارای کاربری خواهد بود. در این روش مقاوم سازی به عضوهای غیر سازه ای آسیبی وارد نشده یا آسیب وارد شده که تعمیر آن می تواند بسیار هزینه بر باشد (برای مثال در بیمارستان ها)، ناچیز می باشد.
به منظور مقاوم سازی و تقویت سازه ها با استفاده از استراتژی جداسازی سازه از فونداسیون دو روش استفاده از تکیه گاه های الاستومتریک و تکیه گاه های آونگی معرفی می گردد.
تکیه گاه های الاستومتریک
تکیه گاه الاستومتریک بعلت خاصیت انعطاف پذیری در جهت افقی و ظرفیت تغییرشکل بالا تحت بارگذاری قائم، می توانند سازه را از جابجایی های فونداسیون در هنگام زمین لرزه جدا کند. همچنین، این نوع تکیه گاه با داشتن قابلیت ارتجاعی می تواند سازه را بعد از زلزله دوباره به محل خود برگرداند.
بعلاوه، جداسازهای دینامیکی می تواند عملکردی همانند یک دمپر داشته و بخشی از انرژی لرزه ای را مستهلک کند. با ترکیب جداساز دینامیکی با دمپرهای حاوی مایع ویسکوز می توان با استهلاک انرژی لرزه ای در محل اتصال بین سازه و پی های آن، به ضرایب میراگری داخلی بیش از ۵۰ درصد دست یافت.
تکیه گاه های آونگی
تکیه گاه های آونگی این امکان را برای سازه فراهم می کنند تا نسبت به پی ها در یک صفحه ی مدور که شعاع آن فرکانس طبیعی سازه ی جداسازی شده را مشخص می کند، حرکت کند و بعد از زلزله سازه بدون آسیب دیدگی به محل خود برگردد.
مقاوم سازی سازه های آبی
با گذشت زمان تمامی سازه های آبی شامل نیروگاه های تولید و تصفیه خانه های آب و فاضلاب، مخازن ذخیره آب (زمینی و هوایی)، انواع کانل ها و لوله ها، مخازن ذخیره و… دچار فرسودگی شده که این مساله ممکن است در سرویس دهی و کاربری آن ها اخلال وارد کند.
عمده مشکلاتی که سازه های آبی با آن مواجه می باشند عبارتند از:
- خوردگی آرماتورهای تقویتی یا پیش تنیده
- پکیدن بتن
- آب شستگی بتن
- ترک خوردگی بتن
- لایه لایه شدن بتن
- نفوذ و نشت آب
- آسیب مواد آب بندی
- تخریب موضعی یا گسیختگی المان ها
- تغییر شکل بیش از حد
دلایل آسیب های وارده به انواع سازه های آبی عبارتند از:
عوامل طبیعی:
- فرسودگی مصالح
- ترک خوردگی و لایه لایه شدن بتن ناشی از واکنش شیمیایی
- کربناته شدن بتن
- نفوذ کلر به داخل کاور بتن
- تاثیر بیش از اندازه مواد شیمیایی (آلودگی هوا، باران اسیدی)
- اثر مواد شیمیایی بعلت میعانات انتقال یافته
- چرخه های ذوب و انجماد
- شوک حرارتی
عوامل سازه ای:
- استفاده از مصالح نامرغوب
- اشکالات طراحی، ضعف در طراحی و اجرا
- فرسودگی مصالح
عوامل تصادفی:
- بارگذاری بیش از اندازه
- جابجایی زمین
راهکارهای مقاوم سازی سازه های آبی
در گام اول و به منظور انتخاب یک راهکار جهت تقویت و مقاوم سازی یک سازه آبی آسیب دیده می بایست سه نکته اساسی زیر منظر قرار گیرد:
- راهکار مقاوم سازی باید همراستا با استاندارهای صنعتی باشد.
- راهکار مقاوم سازی باید متناسب با امکانات اجرایی در دسترس باشد.
- راهکار مقاوم سازی باید منطبق با استاندارهای زیست محیطی باشد.
متناسب با نوع و وسعت آسیب وارده انواع راهکارهای مقاوم سازی سازه ای آبی عبارتند از:
ترمیم بتن:
- تعمیر ترک با استفاده از تزریق رزین و ملات
- تعمیر سطح و رویه بتن با استفاده از شاتکریت
حفاظت از آرماتور فولاد تقویت کننده:
- حفاظت کاتدی با استفاده از آنود گالوانیکی: در این نوع از حفاظت می توان از آنود های مجزا یا پوشش زینک استفاده کرد.
- حافظت کاتدی با استفاده از جریان مستقیم: در این نوع از حفاظت می توان از آنود های مجزا، تسمه های آنودی، شبکه های آنودی یا پوشش های آنودی رسانا استفاده کرد.
- ترمیم بتن با استفاده از روش های الکترو شیمیایی نظیر بازآلکانیزاسیون (Realkalinization) و استخراج کلراید (Chlorides extraction)
- ترمیم سطح با استفاده از مهارکننده های خوردگی و محلول آبگریز
تقویت سازه:
- پیش تنیدگی مضاعف
- شاتکریت
- کامپوزیت های اتصال یافته از جنس فیبر کربن: فیبرهای دو جهته و تک جهته، لمینت های ساخته شده با استفاده از روش پالتروژن و میلگردهای ساخته شده با استفاده از روش پالتروژن
- تقویت فلز و چوب
- تقویت پی با استفاده از میکروپایل
- انتقال نیرو با استفاده از ژاکت های تخت
پوشش های حفاظتی و آب بندی:
- اسپری پوششی پلی اوره
- استفاده از پوشش اپوکسی لمینت
- استفاده از یک پوشش هیدرولیکی
- تعبیه پوسته ها و غشاها (از جنس پلی الفین و PVC)
مقاوم سازی سازه های صنعتی
به سازه هایی همچون انواع سیلو ها، پناهگاه ها، انبارهای نگهداری، کارخانه ها، مراکز تحقیقاتی و آزمایشگاه ها، سد ها و دیگر سازه های مشابه سازه های صنعتی گفته می شود.
با گذشت زمان تمامی سازه های صنعتی دچار فرسودگی و تغییراتی شده که این مساله ممکن است در سرویس دهی و کاربری آن ها اخلال وارد کند. در این بخش به راهکارهای تعمیر، حفاظت و مقاوم سازی این قبیل سازه ها خواهیم پرداخت.
عمده مشکلاتی که سازه های صنعتی با آن مواجه می باشند عبارتند از:
- خوردگی آرماتورهای فولادی
- پکیدن و لایه لایه شدن بتن
- ترک خوردگی بتن
- آسیب های موضعی یا گسیختگی المان های سازه
- تغییر شکل بیش از اندازه
- نفوذ آب
دلایل آسیب های وارده به انواع سازه های صنعتی عبارتند از:
عوامل طبیعی:
- فرسودگی مصالح (فولاد، چوب و بتن)
- ترک خوردگی و لایه لایه شدن بتن بعلت واکن شقلیایی
- کربناته شدن بتن
- نفوذ کلر به داخل کاور بتن
- تاثیر بیش از اندازه مواد شیمیایی (آلودگی هوا، باران اسیدی)
- حمله مواد شیمیایی بعلت مواد ذخیره شده
- چرخه های ذوب و انجماد
عوامل سازه ای:
- تغییر مواد ذخیره شده
- تغییر آینن نامه ها و استاندارد ها (باد، زمین لرزه و ایمنی)
- اشکالات طراحی، ضعف در طراحی و اجرا
- فرسودگی مصالح (تاثیر بار وارده بعلت عبور وسایل نقلیه )
عوامل تصادفی:
- آتش سوزی
- انفجار
- بارگذاری بیش از اندازه
- جابجایی زمین
راهکارهای مقاوم سازی سازه های صنعتی
در گام اول و به منظور انتخاب یک راهکار جهت تقویت و مقاوم سازی یک سازه صنعتی آسیب دیده می بایست سه نکته اساسی زیر منظر قرار گیرد:
- راهکار مقاوم سازی باید همراستا با استاندارهای صنعتی باشد.
- راهکار مقاوم سازی باید متناسب با امکانات اجرایی در دسترس باشد.
- راهکار مقاوم سازی باید منطبق با استاندارهای زیست محیطی باشد.
متناسب با نوع و وسعت آسیب وارده انواع راهکارهای مقاوم سازی سازه صنعتی عبارتند از:
ترمیم بتن:
- تعمیر ترک با استفاده از تزریق رزین و ملات
- تعمیر ترک با استفاده از تزریق مواد آب بند
- تعمیر سطح و رویه بتن با استفاد از ملات ترمیم کننده
- تعمیر سطح و رویه بتن با استفاده از شاتکریت
حفاظت از آرماتور فولاد تقویت کننده:
- حفاظت کاتدی با استفاده از آنود گالوانیکی: در این نوع از حفاظت می توان از آنود های مجزا یا پوشش زینک استفاده کرد
- حافظت کاتدی با استفاده از جریان مستقیم: در این نوع از حفاظت می توان از آنود های مجزا، تسمه های آنودی، شبکه های آنودی یا پوشش های آنودی رسانا استفاده کرد
- ترمیم بتن با استفاده از روش های الکترو شیمیایی نظیر بازآلکانیزاسیون (Realkalinization) و استخراج کلراید (Chlorides extraction)
- ترمیم سطح با استفاده از مهارکننده های خوردگی، پوشش های حفاظتی و محلول آبگریز
تقویت سازه:
- پیش تنیدگی مضاعف
- شاتکریت
- کامپوزیت های اتصال یافته از جنس فیبر کربن: فیبرهای دو جهته و تک جهته، لمینت های ساخته شده با استفاده از روش پالتروژن و میلگردهای ساخته شده با استفاده از روش پالتروژن
- تقویت فلز و چوب
- تقویت پی با استفاده از میکروپایل
- انتقال نیرو با استفاده از ژاکت های تخت
پوشش های حفاظتی و آب بندی
- اسپری پوششی پلی اوره
- استفاده از پوشش اپوکسی لمینت
- استفاده از یک پوشش هیدرولیکی
- تعبیه پوسته ها و غشاها (از جنس پلی الفین و PVC)
مقاوم سازی بناهای تاریخی
هر ساختمان تاریخی، از جنس چوب، سنگ، آجر و یا حتی بتن، در طی گذر زمان دچار تغییر می گردد. به همین منظور به کارگیری راهکار های تعمیر، مقاوم سازی و نگهداری مناسب برای این نوع از سازه ها که با مساله پاداری مواجه بوده و نیازمند تقویت می باشند از اهمیت بسزایی برخوردار است.
عمده مشکلاتی که سازختمان های تاریخی با آن مواجه می باشند عبارتند از:
- ترک خوردگی، تغییر شکل بیش از اندازه، تخریب موضعی یا گسیختگی المان ها
- در المان های چوبی مواردی از قبیل پوسیدگی، پوسته پوسته شدن، خورد شدگی، پیدایش حفره و شکستگی اتصالات مشاهده می گردد.
- در المان های ساخته شده با مصالح بنایی مواردی همچون جابجایی المان، ناپایداری و از بین رفتن ملات مشاهده می گردد.
- خوردگی آرماتورها، پوسته پوسته شدن، ورقه ورقه شدن، آبشستگی و پوکیدن بتن آسیب های شایع در المان های بتنی ساختمان های تاریخی می باشند.
دلایل آسیب های وارده به انواع ساختمان های تاریخی عبارتند از:
عوامل طبیعی:
- فرسودگی مصالح، حمله مواد شیمیایی، چرخه های ذوب و انجماد
- المان های چوبی: رطوبت بیش از اندازه، پوسدگی به علت وجود حشرات و قارچ، آسیب ناشی از نور خورشید (UV)
- المان های بنایی: جابجایی در سازه خاک، توزیع نامتوازن تنش، آبشستگی مصالح بنایی
- المان های بتنی: کلر زنی، کربوناسیون و نفوذ آب
عوامل سازه ای:
- تغییر کاربری سازه و یا تغییر در آیین نامه ها
- اشکالات طراحی، ضعف در طراحی و اجرا
- فرسودگی مصالح
- جابجایی در سازه های بنایی
عوامل تصادفی:
- بارگذاری های متنوع
- جابجایی زمین
- آتش سوزی
- لرزش زمین
راهکارهای مقاوم سازی بناهای تاریخی
با توجه به اهمیت بناهای تاریخی در گام اول و به منظور انتخاب یک راهکار مناسب جهت تقویت و مقاوم سازی یک یک سازه تاریخی آسیب دیده می بایست سه نکته اساسی زیر منظر قرار گیرد:
- راهکار مقاوم سازی باید همراستا با استاندارهای صنعتی باشد.
- راهکار مقاوم سازی باید متناسب با امکانات اجرایی در دسترس باشد.
- راهکار مقاوم سازی باید منطبق با استاندارهای زیست محیطی باشد.
متناسب با نوع و وسعت آسیب وارده انواع راهکارهای مقاوم سازی بناهای تاریخی عبارتند از:
ترمیم و مقاوم سازی سازه های چوبی:
- ترمیم مقطع ترک خورده و یا گسیخته شده با استفاده از تکنیک درزگیری.
- ترمیم و بازسازی المان چوبی پوسته پوسته شده با استفاده از تکینیک مشبندی مجدد.
- تعمیرتکیه گاه های قاب چوبی با استفاده از اتصالات Scarf
- تعمیر تیرهای سازه های با استفاده از تکنیک مهاری
- بازسازی دیوارهای قاب چوبی و المان های سازه های
- مقاوم سازی تیر با استفاده از اتصال یک بال فشاری بتنی پلیمری
- مقاوم سازی تیر با استفاده از اتصال صفحه رویی پی چوبی
- مقاوم سازی ناحیه در معرض نیروهای کششی با استفاده از اتصال کامپوزیت فیبر کربن
- افزایش ظرفیت باربری کف با استفاده از قرار دادن صفحات کف خود نگه دارنده
- بکارگیری سیستم ایجاد کننده پیش تنش مضاعف
ترمیم و مقاوم سازی سازه های آجری و سنگی:
- مهار دیوار با استفاده از میلگردهای کامپوزیتی فیبر کبرن یا شیشه
- بازسازی سطح
- مهار قوس های بنایی با استفاده از روش مقا
