بسیاری از سازه های بتن آرمه عمری بیش از چند دهه دارند و به دلیل حوادث طبیعی از قبیل زلزله، باد و یا بر اثر خستگی مصالح و یا عوامل خورنده آسیب پذیرند و یا بر اساس آئین نامه های قدیمی با ضرایب ایمنی پایین طراحی شده اند. از آنجا که این سازهها اهمیت زیادی دارند و تعداد آنها نیز فراوان است، جایگزین کردن آنها با سازه های جدید، اکثرا فاقد توجیه اقتصادی بوده و از نظر اجرایی غیر عملی می باشد. در حالی که تعمیر و تقویت آنها در بیشتر موارد امری ضروری و مقرون به صرفه می باشد و اهمیت ویژه ای به خود گرفته است. عمده این سازه ها معمولا با توجه به آیین نامه های قدیمی ساخته شده اند و در آنها نیروها ناشی زلزله یا به درستی محاسبه نشده یا در محاسبات طراحی منظور نشده است. این عامل و استفاده از مصالح ضعیف و غیر استاندارد و همچنین ضعف در اجرا باعث می شود که در برابر زلزله سازه مقاومت لازم برای مقابله و جذب انرژی را نداشته باشد. برای مقاوم سازی و بهسازی تیرهای بتنی و تأمین شکل پذیری و مقاومت لرزه ای مورد نیاز در آنها، روشهای مختلفی پیشنهاد شده است. به طور کلی این روشها به یکی از سه گروه زیر تعلق دارند:
۱- تقویت با استفاده از ژاکت فولادی ( ورقهای فولادی)
۲- تقویت با استفاده از ژاکت بتنی مسلح
۳- تقویت با استفاده از ژاکت پلیمری الیاف(Fiber Reinforced Polymer or FRP)
برای مقاوم سازی ستون های ضعیف سازه که فاقد آرماتورهای عرضی و یا طولی کافی می باشنداستفاده از ژاکت فولادی توصیه می شود. برای این کار ورق های فلزی در اطراف ستون قرار گرفته و توسط بولت به ستون متصل می گردند. این ورق ها همچنین در بالا و پایین ستون باید به نحو مناسبی به تیرها و فونداسیون متصل گردند. استفاده از ژاکت فولادی برای مقاوم سازی ستون ها ضمن افزایش مقاومت برشی و خمشی ستون با ایجاد تنش محصورشدگی مقاومت فشاری بتن را نیز افزایش داده و همچنین از کمانش آرماتورهای طولی جلوگیری می نماید.
در مواردی که هدف مقاوم سازی تنها افزایش مقاومت برشی تیر و یا جبران کمبود خاموت در ستون ها برای جلوگیری از کمانش آرماتورهای طولی باشد به جای ورق فولادی می توان از نوارهای فولادی پیرامونی استفاده نمود.برای محصور کردن بتن به منظور افزایش مقاومت فشاری ستون از نوارهای فولادی پیرامونی استفاده شده است.
همچنین می توان به جای نوار های فولادی از ورق های پیوسته فولادی برای محصور نمودن بتن و کاهش احتمال کمانش آرماتورهای طولی استفاده نمود
نکته حائز اهمیت در استفاده از ژاکت های فولادی برای افزایش باربری ستون ها اتصال کامل بین ورق های فولادی و بتن ستونهاست. چنانچه این اتصال به نحو مناسبی برقرار شود ژاکت فولادی نیز در باربری سهیم بوده و باعث افزایش ظرفیت باربری ستون خواهد شد.
نکته مهم در اجرای ژاکت های فلزی به صورت ورق های پیوسته فولادی و یا به صورت ورق های نواری فولادی توجه به این موضوع است که برای این که نیروی برشی بتواند بین عضو بتنی و ورق فلزی منتقل گردد باید اتصال مناسب بین آن دو برقرار گردد. روش مرسوم برای ایجاد این اتصال آن است که قبل از نصب ورق ها سوراخ هایی در عضو بتنی و ورق های فلزی ایجاد شده،سپس ورق ها بر روی عضو قرار گرفته و بولت ها داخل سوراخ نصب می گردند، سپس فضای باقی مانده داخل سوراخ توسط اپوکسی پر می گردد.
به طور کلی می توان کاربرد روش مقاوم سازی با ژاکت فولادی را در موارد زیر دسته بندی کرد:
• محصور سازی بتن
• افزایش مقاومت برشی عضو
• افزایش مقاومت خمشی عضو
• افزایش سختی جانبی سازه (تا حدودی)
از جمله مزیت های این روش عبارتند از :
• امکان اصلاح اغلب مشکلات سازه ای در قابهای بتنی
• عدم نیاز به قالب بندی برخلاف روش مقاوم سازی با ژاکت بتنی
• سرعت اجرای بیشتر نسبت به ژاکت بتنی
• گزینه مناسب برای محصول کردن بتن در ستونها
• ایجاد مشکل برای معماری در این روش نسبت به ژاکت بتنی کمتر است
معایب این روش نیز عبارتند از:
• نیاز به اجرای پوشش های ضد حریق در سازه های مهم که منجر به افزایش هزینه ها می شود .
• زمان زیاد اجرا و عملیات متعدد کاشت آرماتور و جوشکاری در صورت نیاز به افزایش مقاومت خمشی و برشی
• این روش هزینه بسیار بالایی دارد .
• نیاز به عملیات تزریق و حجم زیاد گروت
• اجرای این روش بسیار دشوار است و امکان اصلاح بعضی از اتصالات در قاب ها بعضاً غیر ممکن است .
همان طور که در بالا اشاره شد نکته مهم در اجرای مقاوم سازی با استفاده از ژاکت های فولادی توجه به اتصال مناسب بین فولاد و بتن ستون می باشد. چناچه این اتصال به خوبی فراهم نشود و یا به علت ضعف درپاره ای نقاط اتصال بین بتن و ژاکت فولادی به خوبی برقرار نشود, در حین انتقال نیرو سازه دچار ضعف شده و افزایش مقاومت در یک نقطه و کاهش مقاومت در نقطه ای دیگر می تواند سازه را دار مشکل جدی تری نماید.
