•دلايل ترميم و تقويت سازه‌ها
بنا به دلایل مختلفی ساختمان‌ها نیاز به ترمیم و تقویت دارند در زیر چند دلیل که از اهمیت بیشتری برخوردار می‌باشند ذکر می‌گردد:
1-در موارد متعددي ممکن است کاربري يک سازه دستخوش تغيير شود؛ به‌طور مثال تغيير از مسکوني به تجاري، با تغيير کاربري، بارهاي وارده نيز تغيير کرده لذا با فرض اينکه سازه در مرحله طراحي خود به درستي طراحي شده و تمام بارها به‌خصوص بار زلزله درست در نظر گرفته شده‌باشد، سازه با کاربري جديد تحت بارگذاري‌هاي جديدي قرار مي‌گيرد که در مرحله طراحي اوليه مطرح نبوده‌اند؛ لذا تقويت سازه در اين حالت التزام مي‌يابد.
2- خطاهای طراحی شامل عدم شناخت خاک و پي، عدم توجه به اصول مباني طراحي ساختمان‌هاي مقاوم در برابر زلزله، اشتباه در تحليل و طراحي، تهيه نقشه‌ها، مدارک و جزئيات اجرايي باعث کاهش توان باربري در سازه، خرابي زود هنگام يا پي‌آمدهايي در شکل ظاهري بنا مي‌شود.
3- آسیب‌دیدگی سازه‌ها ناشی از بلایای طبیعی یا حوادث مانند زلزله، باد و عوامل ديگري نظير آتش سوزي، انفجار و … مي‌تواند موجب وارد شدن خسارت و بروز نواقص در سازه‌ها گردد لذا به‌منظور استفاده مجدد، نياز است سازه ترميم گردد.
4- خطاهای اجرایی از قبيل اشکال در قالب‌بندي، آرماتوربندي، توليد و اجراي بتن، قالب برداري و عمل‌آوري بتن که اغلب از عدم وجود سيستمهاي کنترل کيفي، نظارت و يا وجدان کاري در کارگاه ناشي مي‌شود.
5- خوردگی فولاد و تخریب شیمیایی بتن، خوردگي قطعات فولادي در سازه‌هاي مجاور آب از قبيل خوردگي ناشي از کربناتاسيون، نفوذ کلر به داخل بتن، تهاجم سولفات‌ها و اسيدها، يك مسالة بسيار اساسي تلقي مي‌شود. در محيط‌هاي دريايي و مرطوب وقتي كه يك سازة بتن‌مسلح معمولي به صورت دراز مدت در معرض عناصر خورنده نظير نمك‌ها، اسيدها و كلرها قرار گيرد ميلگردها به دليل آسيب‌ديدگي و خوردگي، قسمتي از ظرفيت خود را از دست خواهند داد. به علاوه فولادهاي زنگ زده بر پوستة بيروني بتن فشار مي‌آورند كه به خرد شدن و ريختن آن منتهي مي‌شود. اين امر بخش وسيعي از کشور ما خصوصاً جنوب و شمال کشور را که داراي شرايط محيطي خاص آب و هوايي مي‌باشد را تحت تاثير قرار مي‌دهد.
6- بررسي زلزله‌هاي اخير نشان مي‌دهد سازه‌هايي که مطابق آيين‌نامه‌هاي قديمي ساخته شده‌اند آسيب‌پذير بوده و عمدتاًً نياز به تقويت دارند؛ در مواردي ممکن است به علت يافته‌هاي جديد علمي بخشهايي از آئين‌نامه‌ها و ضرايب بارگذاري تغيير پيدا کند و سازه‌هايي که بر اساس آئين‌نامه‌هاي قبلي طراحي شده‌اند مي‌بايست خود را با شرايط آئين‌نامه جديد هماهنگ نمايند که جهت اين هماهنگي ممکن است در مواردي به تقويت سازه نياز باشد. به‌طور مثال تغییراتی که در ویرایش سوم آئین‌نامه 2800 زلزله نسبت به ویرایش اول و دوم بعمل آمد گواه این موضوع می‌باشد.
• روش های مختلف مقاوم سازی
روش های مختلفی جهت مقاوم سازی سازه های بتن مسلح وجود دارد که با توجه به نیاز سازه و مسائل اقتصادی و مدت زمان لازم برای انجام پروژه و همچنین اهمیت سازه از منظر های مختلف، مناسب ترین روش بررسی و انتخاب می گردد. به دلیل گوناگونی ساختمان ها و تنوع نواقص و کاستی هایی که امکان دارند و نیز گوناگونی مقاصد مقاوم سازی، تکنیک های مقاوم سازی نیز متفاوت می باشند.
عمده ترین روش های مقاوم سازی سازه های بتن مسلح عبارتند از:
a استفاده از دیوار برشی بتنی و فولادی
b استفاده از بادبندها
c استفاده از غلاف فولادی برای ستونها
d استفاده از بتن با مقاومت بالا
e استفاده از کامپوزیت های FRP به صورت نوار و میلگرد
f استفاده از سیستم های جاذب انرژی نظیر میراگرها و جداسازهای لرزه ای
مقاوم سازی سازه های بتن مسلح با استفاده از کامپوزیت های FRP در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی به دلیل دستیابی به مقاومت بالاتر در ازای زحمت کمتر و همچنین عدم تغییر در شکل و ابعاد سازه پس از مقاوم سازی، به عنوان روشی متداول در سرتاسر جهان پذیرفته شده است. این روش برای اولین بار در سوئیس و آلمان توسعه یافت و تا قبل از پيدايش و ظهور صنعت FRP، از ورق‌هاي فولادي براي تقويت و يا ترميم اعضاي سازه‌اي استفاده مي‌شد. استفاده از ورق فولادي به دليل معايبي همچون زنگ‌زدگي، وزن زياد، مشكلات در حمل و نقل و . . . رفته رفته جاي خود را به تقويت‌كننده‌هاي پليمري مانند FRP داده است. استفاده از ورقه‌هاي FRP در تقويت تيرهاي بتن آرمه اين مشكلات را برطرف كرده و نتايج مناسب‌تري ارائه مي‌دهد.
• معرفی FRP
FRP ( فیبرهای پلیمری تقویت شده) نوعی ماده کامپوزیت متشکل از دو بخش فیبر یا الیاف تقویتی است که به وسیله یک ماتریس رزین از جنس پلیمر احاطه شده است. فیبرهای FRP به روش پلی اکریلونیتریل(PAN) ساخته می شوند و میلگردها و پروفیل ها به روش پالتروژن (Pultrusion) تولید می گردند که در این روش دسته های الیاف پس از آغشته شدن با رزین پس از عبور از یک قالب در کنار هم قرار گرفته و یک پروفیل دارای مقطع ثابت را به وجود می آورند. محصولات پلیمری مورد استفاده در سازه ها به شکل ورق هایFRP ، میلگردهای FRP ، مش های FRP و پروفیل های FRP وجود دارد. از این محصولات برای ساخت و تقویت سازه ها استفاده می شود.
مقاوم سازی ، FRP ، کاشت میلگرد ، بهینه سازی ساختمان ، طراحی بهینه سازه
پروسه Pultrusion
پس از سالها مطالعه بر روی خوردگی،FRP به عنوان یک جایگزین خوب آرماتور های فولادی کششی در بتن پیشنهاد شده اند. از این مواد به جای آرماتور های فولادی یا کابلهای پیش تنیده در سازه های بتنی پیش تنیده و یا غیر پیش تنیده استفاده می شود. مواد FRP موادی غیر فلزی و مقاوم در برابر خوردگی است که در کنار خواص مهم دیگری همانند مقاومت کششی زیاد آنها را برای استفاده بعنوان آرماتور کششی مناسب می کند.از آنجایی که FRP ها مصالحی ناهمسانگرد هستند نوع و مقدار فیبرورزین مورد استفاده، سازگاری فیبر و کنترل کیفیت لازم هنگام ساخت آن نقش اصلی را در بهبود خواص مکانیکی آن دارد.
– افزایش کرنش ستونهای بتنی با استفاده از دورپیچ های FRP
– تقویت خمشی تیرهای بتنی با مصالح کربن FRP
– تقویت برشی یا افزایش شکل پذیری تیرها یا ستونهای بتنی
– تقویت خمشی و برشی دیوارهای برشی بتنی
– تقویت خمشی و برشی دالها توسط ورقه ها یا شیت های پلیمر کربن
– تقویت اتصالات با FRP
– افزایش مقاومت در برابر عوامل محیطی مانند خستگی، خوردگی، رطوبت، تغییر دما و….
– افزایش مقاومت ، عمر مفید ، بهسازی و مقاوم سازی تاسیسات و تجهیزات (سازه های خاص) توسط سیستم های کامپوزیتی
– تقویت عرشه پل با استفاده از الیاف کربن
افزایش کرنش ستونهای بتنی با استفاده از دورپیچ های FRP
