الیاف FRP (بخش دوم)

Shear-Stud-2

الیاف شیشه GFRP

الیاف شیشه GFRP ارائه شده توسط شرکت مقاوم سازی افزیر، رایج ترین و پر مصرف ترین الیاف مورد استفاده در صنعت کامپوزیت است که یکی از دلایل مقدار بالای فروش الیاف شیشه می‌باشد. قیمت الیاف شیشه در مقایسه با انواع الیاف کربن و آرامید بسیار پایین بوده و همین امر سببب شده است در سال های اخیر فروش الیاف شیشه بیشتر شود.
رشته الیاف شیشه از فیبرهای شیشه ای (glass fiber) تشکیل می‌شوند که تارهایی به ضخامت حدود ۱۰ میکرون هستند. مقاومت کششی و شیمیایی بسیار بالای الیاف باعث شده تا استفاده از آنها در ساخت قطعات صنایع هوا فضا، خودرو، دریایی و ساختمانی، تجهیزات مبلمان و تجهیزات ورزشی،، روز به روز بیشتر شود. الیاف FRP شیشه متداول ترین محصول برای مقاوم سازی، تقویت و بهسازی انواع سازه‌ها در صنعت ساختمان بوده، همچنینن این مصالح برای حفاظت اجزای مختلف در محیط های خورنده و شیمیایی FRP lining (ایزوله کردن لوله های فلزی و حفاظت شیمیایی در محیطهای خورنده با PH خیلی بالا یا کم)، نیز کاربرد گسترده‌ای دارند.

مزایای الیاف شیشه GFRP

مزایای اصلی الیاف شیشه به شرح زیر است:
  • قیمت الیاف شیشه مناسب تر از سایر الیاف است.
  • مقدار بالای فروش الیاف شیشه سبب در دسترس بودن انواع مختلف آن باشد.
  • استحکام کششی الیاف شیشه ای بالا می‌باشد.
  • فیبر شیشه‌ای عایق الکتریکی خوبی است یا به عبارت دیگر الیاف شیشه رسانا نیستند.
  • مقاومت شیمیایی الیاف شیشه بالا بوده و مناسب محیط های مستعد خوردگی هستند.
  • مقاومت مناسب حرارتی

معایب الیاف شیشه GFRP

معایب و ضعف‌های الیاف شیشه‌ای در مقایسه با سایر الیاف در ذیل لیست شده است:
  • فیبر شیشه مدول کششی پایین تری نسبت به الیاف کربن دارند و همین مسئله سبب می‌شود تا مهندسین سازه جهت مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با FRP بیشتر رغبت به استفاده از الیاف کربن به جای الیاف شیشه داشته باشند.
  • وزن مخصوص الیاف پلیمری شیشه در مقایسه با انواع الیاف کربن و کولار نسبتا بالا می‌باشد.
  • الیاف شیشه نسبت به سایش در حین حمل و نقل حساس می‌باشند.
  • مقاومت در برابر خستگی الیاف شیشه نسبتاً پایین است.
  • الیاف شیشه‌ای GFRP نسبتا شکننده بوده و تردتر می‌باشد.
  • سختی الیاف شیشه زیاد بوده و در نتیجه باعث سایش قالب‌ها و کند شدن ابزار برش در کارهای کامپوزیتی می‌گردد.
نکته قابل توجه در مورد رشته الیاف شیشه ای، تشکیل شدن آن از الیاف یا فیبر شیشه ای با قطر کم است که در صورت ظهور پدیده شکست به جهت رشد ترک‌ها که می‌تواند ناشی از وجود ترک‌های ریز با نقص های سطحی موجود بر سطح الیاف باشد تنها الیاف یا فیبر شیشه‌ای منفرد می‌شکنند و از شکست کامل رشته الیاف جلوگیری به عمل می‌آید. بنابراین یک رشته الیاف دارای استحکام شکست بیشتری نسبت به یک الیاف به قطر کلی مشابه آن می‌باشد زیرا در الیاف ضخیم رشد ترک ناشی از نقص‌های سطحی منجر به شکست کامل آن می‌گردد.

ادامه مطلب

مزایا و معایب سقف‌های یوبوت

uboot-beton-dalform

تعریف یوبوت

همانطور که در بخش خدمات تخصصی توضیح داده شده است سقف یوبوت یک سیستم سازه‌ای از نوع دال بتنی دو طرفه مجوف (توخالی) است، در این نوع سازه بین میلگرد‌های بالا و پایین نوعی بلوک تو خالی از جنس پلی پروپیلن که یوبوت نامیده می‌شود به جای بتن میان سقف استفاده می‌شود. یعنی ابتدا این بلوک‌های خالی را می‌چینند بعد دورش را بتن‌ریزی می‌کنند به گونه‌ای که بتن سطح این بلوک‌ها را بپوشاند و به این ترتیب یک سطح صاف ایجاد شود.

201039_140

201041_268

مزیت‌های استفاده از سقف یوبوت

  • مصرف بتن بسیار کاهش می‌یابد و هزینه‌ها کمتر می‌شود.
  • وزن سقف کمتر می‌شود. همین وزن کم آزادی عمل بسیاری به پیمان‌کار می‌دهد. مثلا می‌توان ابتکار بیشتری در طراحی، جاگذاری و ابعاد ستون‌های ساختمان می‌توان به خرج داد و حتی طرح ستون‌ها نامنظم را اجرایی کرد. یا اینکه می‌توان دهانه و کنسول‌های بزرگ را به راحتی پیاده کرد. اصلا خود سقف یوبوت موجب کاهش ابعاد، تعداد و تنوع ستون‌ها خواهد شد.
  • با استفاده از سقف یوبوت دیگر نیازی به اجرای دال تخت یا تیر‌ها نخواهید داشت. این دلیل به علاوه دلایل قبلی که ذکر شد باعث می‌شود این سقف‌ها هنگام زلزله بسیار ایمن باشند. به طور کل سقف یوبوت با توزیع نیرو‌ها به صورت متقارن و مساوی در جای جای دال سقف موجب بالا رفتن مقاومت آن هم می‌شود بنابراین به سادگی فرو نمی‌ریزد.
  • این سقف‌ها از نظر عایق‌بندی صوتی و لرزشی از بقیه سقف‌ها و سازه‌های مشابه بهتر هستند. حتی در برابر آتش‌سوزی هم مقاومت خوبی دارند.
  • خاطرتان هست گفتیم سرعت اجرای سقف‌های دال بتنی کم است؟ خب با استفاده از سقف یوبوت این ایراد هم برطرف شده است.
  • کشور ما در تولید این بلوک‌ها خودکفا شده و حتی صادرات آن به کشور‌های همسایه هم انجام می‌شود؛ بنابراین استفاده از این بلوک‌ها استفاده از تولید ملی است.

معایب استفاده از سقف یوبوت

با وجود این همه مزیت یک سری ایراد‌ها می‌شود به این یوبوت‌های دوست‌داشتنی گرفت:
  • هزینه تولید این بلوک‌ها چندان ارزان تمام نمی‌شود و استفاده از آن‌ها در ابعاد کوچک شاید خیلی به صرفه نباشد. (البته اگر بخواهید یک سقف خیلی بزرگ را بسازید هزینه کمتری به شما تحمیل می‌شود، چون دیگر بتن و میل‌گرد کمتری باید استفاده کنید.)
  • اگر وقتی بتن را اطراف بلوک‌ها می‌ریزند بعضی جا‌ها بتن به زیر قالب‌ها نرسد چه می‌شود؟ آن قسمت پوک و خالی می‌ماند. مثل این می‌ماند که سطح زیر دال کرمو شده باشد. همین قضیه استحکام سقف را بسیار کم می‌کند.
  • خود بلوک‌ها نگهداری‌شان سخت است. چون به تنهایی استحکام زیادی ندارند و به سادگی تغییر شکل می‌دهند یا می‌شکنند بنابراین نگه‌داری از آن‌ها در کارگاه سخت بوده و ممکن است در اثر کارنابلد بودن کارگر‌ها هم آسیب ببینند.
  • اگر این بلوک‌ها ترک بردارند یا بشکنند و بتن به داخل‌شان نفوذ کند وزن سقف زیاد می‌شود که این اصلا خوب نیست.
  • وقتی که بلوک‌ها ساخته می‌شوند به سرعت باید استفاده شوند و حداکثر تا ۴ ماه قابل نگهداری هستند. بیشتر که بگذرد دیگر شکسته و خرد می‌شوند.

سقف یوبوت یا تیرچه بلوک؟

صادقانه بخواهیم بگوییم هر دو طرح از نظر سرعت اجرا مشابه هستند و نیاز به ۱۵ روز کار دارند و به یک اندازه آسان هستند. اگرچه با سقف یوبوت دهانه‌های بلند ۲۰ متری را به راحتی می‌توان پیاده کرد. ولی با تیرچه بلوک کافی است دهانه بلندتر از ۷ متر شده یا سقف بسته به کاربردش متحمل وزن زیادی شود (مثلا ساختمان یک پارکینگ چند طبقه را تصور کنید). آن وقت با تیرچه بلوک ناگزیر به استفاده از تیرچه دوبل هستیم که هزینه‌ها را افزایش می‌دهد. ضمنا در سقف یوبوت همانطور که گفته شد نهایتا یک سطح صاف بتنی ایجاد می‌شود. اما با تیرچه بلوک تیر‌های آویزان ظاهر نازیبایی به سقف می‌دهند و باید سقف کاذب ساخته شود که همین مجددا هزینه‌ها را افزایش می‌دهد.

ادامه مطلب

الیاف FRP (بخش اول)

Shear-Stud-2

الیاف کربن CFRP (فیبر کربن)

فیبر کربن (الیاف کربن) رشته الیافی است که از حرارت دادن مواد عالی که قسمت عمده‌ی آن کربن می‌باشد در محیط گاز های بی اثر به دست می‌آید. الیاف کربن به الیافی گفته می‌شود که دست کم دارای 90 درصد کربن هستند و از پیرولیز کنترل شده الیافی ویژه به دست می آیند. فیبر کربن مشکی رنگ، غیر حلال در آب و بدون بو بوده که مقاومت بسیار بالایی در برابر مواد خورنده مثل اسیدها، بازها و مواد عالی دارا می باشند. این الیاف به صورت تک جهته که در آن فیبر کربن موازی با راستای صفر درجه و دو جهته که در آن فیبر کربن به صورت دو راستای صفر و عمود بر آن (90 درجه) قرار گرفته‌اند موجود می‌باشد. فیبر کربن در زمینه‌های متعددی مانند مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، صنایع دفاعی، خودرو سازی، و بسیاری از صنایع مهم دیگر کاربرد دارد. الیافی که در ساخت فیبر کربن یا همان CFRP ها مورد استفاده قرار می‌گیرد معمولا توسط عناصری مثل رزین اپوکسی به المان ها و اعضای باربر در سازه ها اضافه شده و ظرفیت برشی، خمشی و محوری اعضا را بهبود می‌بخشند.
فیبر کربن مقاومت بالایی در برابر حرارت دارند که باعث می‌شود آن‌ها را در دسته الیاف غیر قابل انفجار دسته‌بندی کرد. هم چنین سبک بودن آن‌ها و مقاومت بالایشان سبب استفاده گسترده از آن‌ها در صنعت کامپوزیت FRP و به‌سازی لرزه‌ای سازه‌ها شده است. یکی از مهم ترین مزیت های فیبر کربن در کنار سبک وزن بودن آن‌ها مقاومت کششی بسیار بالای این الیاف است.
فیبر کربن یکی از پرکاربرد ترین الیاف در صنعت مقاوم سازی و کامپوزیت است. این الیاف بیشترین مقدار ضریب ارتجاعی را نسبت به الیاف شیشه و کولار دارد. ضریب انبساط گرمایی خطی این نوع الیاف در دماهای بالا و پایین بسیار کم می‌باشد که این مساله باعث پایداری ابعادی الیاف کربن در دماهای متفاوت می‌گردد. در بین مزایای مختلف الیاف کربن، برجسته ترین آنها مقاومت کششی فوق العاده نسبت به وزن آن است (کربن تقریبا یک سوم فولاد وزن و ۵ الی ۱۰ برابر آن مقاومت دارد). علاوه بر آن الیاف و فیبر کربن  مقاومت خوبی در برابر خستگی دارند. دوام و عمر طولانی در برابر مواد شیمیایی و نفوذ ناپذیری در برابر اشعه x از بارزترین خصوصیات فیبر کربن به شمار می‌رود. همچنین فیبر کربن رسانایی الکتریکی بسیار خوبی دارد و قابلیت بافت و تولید پارچه، ساخت کامپوزیت‌‌های سبک و مستحکم CFRP و پایداری در برابر حرارت آن را از سایر مواد مهندسی متمایز می‌سازد. فیبر کربن عنصری با دانسیته  ۲٫۲۷g/cm3 است و اشکال بلوری مختلفی دارد. رشته الیاف کربن که از فیبر کربن تشکیل می‌گردد، به مراتب نازکتر از موی انسان در قطر بین ۶ تا ۱۰ میکرومتری می‌باشند. قیمت بالای الیاف کربن با توجه به عمر مفید بالای آن‌ها ”و تامین مقاومت بالا برای اعضای سازه در طول زمان به صرفه و اقتصادی” است.

دسته‌بندی انواع فیبر کربن

فیبر کربن معمولا بر اساس تعداد فیلامنت، مقاومت کششی، مدول الاستیسیته، و دمای نهایی عملیات حرارتی دسته‌بندی می‌گردند.
الیاف کربن بر اساس تعداد فیلامنت به رشته الیاف کمتر از ۲۴۰۰۰ فیلامنت که توو (TOW) کوچک یا سبک و رشته الیاف بیشتر از ۲۴۰۰۰ فیلامنت که اصطلاحاً توو بزرگ یا سنگین نامیده می‌شوند، دسته‌بندی می‌گردند.
الیاف کربن بر اساس مشخصات مکانیکی نیز به صورت الیاف یا فیبر کربن با مدول الاستیسیته بسیار بالا ( بیشتر از ۵۴۰ GPa)، فیبر کربن با مدول یانگ بالا (۳۵۰-۴۵۰ GPa) و فیبر کربن با مدول متوسط (۲۵۰-۳۵۰ GPa) و همچنین فیبر کربن با مقاومت کششی گسیختگی بالا و مدول پایین (مقاومت کششی بیشتر از ۳۰۰۰ مگا پاسکال و مدول کمتر از ۲۰۰۰ گیگا پاسکال) و الیاف و فیبر کربن با استحکام کششی بسیار بالا (بیشتر از ۵۰۰۰ MPa) دسته بندی می‌گردند.
همچنین الیاف کربن بر اساس مبنای زمینه به صورت فیبر کربن با مبنای الیاف اکریلیک (پلی اکریلونیتریل)، الیاف کربن با مبنای قیر صنعتی، فیبر کربن با مبنای قیر مزو فاز، فیبر کربن با مبنای قیر ایزوتروپیک، فیبر کربن با مبنای الیاف ویسکوز ریون (ابریشم مصنوعی) و فیبر کربن با مبنای فاز گازی دسته بندی می‌گردند. در مجموع در این حالت الیاف کربن را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد که عبارتند از: الیاف کربن با مبنای الیاف مصنوعی، که با نام شیمیایی پلی آکریلونیتریل (PAN) شناخته می‌شوند، مقاومت بسیار زیادی دارند (بیش از MPa 3700)؛ ولی قیمت این نوع از CFRP گران است. فیبر کربن با مبنای قیری، که از تقطیر زغال سنگ به دست می‌آیند و از الیاف کربن PAN ارزان‌تر هستند؛ ولی مقاومت و مدول الاستیسیته کم‌تری دارند.
CFRP بر اساس دمای نهایی عملیات حرارتی نیز به الیاف MH (دمای عملیات حرارتی بالاتر از ۲۰۰۰ درجه سلسیوس)؛ الیاف SH (دمای حدود ۱۵۰۰ درجه) و الیاف TH (دمای کمتر از ۱۰۰۰ درجه با استحکام پایین کاربرد)

مزیت‌های فیبر کربن و الیاف کربنی CFRP

  • وزن کم فیبر کربن
  • مقاومت کششی بالا فیبر کربن
  • ضریب الاستیک بالاتر نسبت به الیاف شیشه
  • ضریب انبساط گرمایی کم فیبر کربن که باعث ثابت ماندن طول فیبر کربن در دماهای مختلف می‌شود
  • مقاومت بالا فیبر کربن در برابر مواد خورنده
  • غیر قابل انفجار بودن فیبر کربن
  • استحکام فیبر مربن در برابر خستگی

کاربرد کامپوزیت CFRP و فیبر کربن

فیبر کربن در صنایع مختلف کاربردهای گوناگونی دارند که عبارتند از:
  • کاربرد الیاف کربن و فیبر کربن در صنعت ساختمان: مقاوم سازی ساختمان و تقویت سازه ها با کامپوزیت CFRP، ساخت صفحات، ورقها و لمینیت کربن، الیاف تقویت کننده بتن‌های مقاومت بالا، ساخت دیوارهای با مقاومت بالا و سبک کربنی، ساخت سازه های پس کشیده و پیش تنیده کربنی در سازه های بتنی، استفاده در جداره داخلی تونل ها.
  • کاربرد الیاف و فیبر کربن در صنعت خودرو: مخازن سوخت کربنی خودروها، ساخت سپرهای کربنی خودروها، شفت های انتقال نیرو، قطعات موتور، کمک فنر، ملحقات چرخ و جعبه فرمان، لنت ترمز،بدنه ماشین مسابقه، بدنه کشتی ها، فنرهای لول و…
  • کاربرد فیبر کربن در صنایع هوا فضا و هواپیما سازی: اجزای سازه ای ماهواره ها، سازه های داخلی هواپیماهای مسافرین اعم از پنل صندلی های کربنی، میزهای کربنی و سایر پوشش های کربنی، نوک هواپیماهای مافوق صوت، قطعات حساس موتور هواپیماها و …
  • کاربرد الیاف کربن در صنایع پزشکی: ساخت اجزای تجهیزات پزشکی کربنی، صندلی چرخدار کربنی، استخوان مصنوعی و انواع اجزای مصنوعی بدن و …
  • مقاومت بالا فیبر کربن در برابر مواد خورنده
  • غیر قابل انفجار بودن فیبر کربن
  • استحکام فیبر مربن در برابر خستگی

تولید فیبر کربن CFRP

 تولید فیبر کربن CFRP بر مبنای الیاف پلی اکریلونیتریل شامل سه فاز زیر می‌باشد:

فاز پایدارسازی اکسیداسیونی: در این مرحله الیاف اکریلیک همزمان با اعمال کشش تحت عملیات حرارتی اکسیداسیونی در محدوده دمایی ۲۰۰ تا ۳۰۰۰ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
فاز کربونیزاسیون: پس از فاز پایدارسازی اکسیداسیون، الیاف بدون اعمال کشش در پیرامون دمای ۱۰۰۰ درجه سلسیوس در محیط خنثی برای مدت چند ساعت، تحت عملیات حرارتی کربونیزاسیون قرار می گیرند.
فاز گرافیتاسیون: با توجه به نوع الیاف کربن مورد نظر، از لحاظ ضریب ارتجاعی و اعمال این مرحله در محدوده دمایی ۳۰۰۰ – ۱۵۰۰ درجه سلسیوس، موجب بهبود درجه جهتگیری بلورهای کربنی در جهت محور الیاف و سایر ویژگی‌های مکانیکی می‌شود.
فرآیند تولید الیاف کربن CFRP بر مبنای سایر پیش‌زمینه‌ها نیز، مشابه مراحل فوق است. مشخصه‌های ساختاری الیاف کربن بیشتر با دستگاه‌های میکروسکوپ الکترونی و پراش پرتوی ایکس قابل بررسی است. در ساخت CFRP بر پایه پلی اکریلونیتریل، ساختار الیاف در طی عملیات پایدار سازی اکسیداسیونی و متعاقب آن کربونیزاسیون، از ساختار زنجیره‌ای خطی به ساختار صفحه ای تغییر می‌کند.
هر چه مقاومت کششی الیاف پیش زمینه بیشتر باشد، مشخصات کششی کامپوزیت CFRP بدست آمده بیشتر خواهد شد. هرگاه مرحله پایدارسازی به شکلی مناسب صورت گیرد، مقاومت کششی و ضریب ارتجاعی با کربونیزاسیون تحت کشش، به مقدار بسیار زیادی در محصول الیاف کربنی نهایی بالا می‌رود. در مجموع مقاومت نهایی و گسیختگی CFRP به نوع الیاف مبنای پیش زمینه، شرایط فرآیند، دمای عملیات حرارتی و وجود نواقص ساختاری در الیاف، مرتبط است.

ادامه مطلب

علل کج شدگی ساختمان چیست؟

0kj2

علل کج شدگی ساختمان

کج شدگی یک سازه، به ندرت تنها از یک مشکل نشأت می‌گیرد. در عمل فاکتورهای زیادی هستند که برای رفع مشکل کج شدگی، باید به سراغ غالب ترینِ آن‌ها رفت. این مشکلات به سه دسته عمده تقسیم می­‌شوند:
  • خصوصیات بستر (مثل ظرفیت باربری کم، آماده سازی نامناسب زمین برای پی، تحکیم غیریکنواخت، و تغییر شرایط آب زیرزمینی)
  • پی (مثل عمق مدفون شدگی بسیار کم و نوع پی نامناسب)
  • فاکتورهای انسانی (فعالیت های مستقیم یا غیرمستقیم نظیر عملیات حفاری)
در ادامه، برخی از مواردی که ناشی از فاکتورهای فوق هستند توضیح داده شده است.

مسائل مربوط به خصوصیات خاک بستر

طبیعت ناهمگونی خاک بستر (اختلاف ضخامت، وجود میان لایه، تفاوت در تراکم پذیری و درجه پیش­ تحکیم ­یافتگی) همواره باید ضمن طراحی یک سازه مدنظر قرار گیرند؛ چرا که عمده‌ترین دلیل نشست غیر یکنواخت را تشکیل می‌دهد. تغییرات غیرقابل انتظار در خاک زیر پی، در اثر عواملی از جمله نوسانات طبیعی آب زیرزمینی (خشکسالی و سیل) رخ می‌دهد.
اعمال بارهای ناگهانی در خاک های ریزدانه نیز موجب کاهش ظرفیت باربری شده و کج شدگی سازه را به همراه خواهد داشت. توجه به این نکته حائز اهمیت است که پدیده کج شدگی تدریجی، به طور عمده در مواردی که خاک چسبنده و یا ارگانیک در زیر پی وجود دارد مطرح می‌شود. این مسئله احتمالاً به نفوذپذیری کم و در نتیجه مدت زمان تحکیم زیاد (چندین سال) و خزش آن برمی گردد. خاک‌های غیر چسبنده به ندرت چنین فرآیندهای تغییر حجمی را قبل از اینکه مورد استفاده قرار گیرند، تجربه می‌کنند.
یکی از مشهورترین کج شدگی‌های رخ داده به علت وجود خاک چسبنده ضعیف، کلیسای جامع مکزیک در مکزیکوسیتی است که بین سال‌های 1573 تا 1813 ساخته شده است. این سازه برای سالیان دراز نشست را تجربه می‌کرده است و تلاش‌های ناموفق بسیاری نیز برای اصلاح این مشکل انجام یافته بود. بیشینه اختلاف تراز بین جبهه غربی و تاج به 4/2 متر رسید. کج-شدگی
در سال 1990، زاویه انحراف در بخش جنوبی به 1.15 درجه و در شرق به بیش از 2.86 رسید. عملیات ساختمانی در مکزیک، به دلیل قرارگیری شهر بر روی رس نرم با درجه اشباع بسیار بالا و مقاومت برشی کم، همواره عملیات چالش برانگیزی بوده است. نشست این سازه، در اثر تغییر شرایط آب زیرزمینی، یعنی بهره ­برداری بیش از حد از لایه‌های آبخوان زیر شهر و کاهش سطح آن (از 5/3 متر به 4/7 متر) رخ داده بود.
اگرچه مطالعات دیگر نشان داد که یکی دیگر از فاکتور های مهم دیگر، تراکم غیر یکنواخت خاک بستر در اثر اختلاف در تاریخچه تنش نواحی زمین بود. شهر مربوط به امپراطوری آزتک‌ها، با سازه‌های تاریخی متعدد (از جمله اهرام و غیره) بوده که با فتح توسط کنکیستادورهای اسپانیایی در قرن 16 تخریب شد. در زمان ساخت شهر مکزیکوسیتی فعلی، تحکیم ثانویه در مناطق سازه‌ای آزتک‌ها آغاز گشته بود، در حالی که نواحی دیگر هنوز در تحکیم اولیه به سر می‌بردند. شواهد تاریخی حاکی از این بودند که قسمتی از کلیسا بر روی معبد آزتک ساخته شده بود. در نهایت با انجام عملیات تثبیت و به‌سازی، که در سال‌های 1993 تا 1998 انجام گرفت، زاویه انحراف به حدود 0.34 درجه کاهش یافت.

مسائل مربوط به پی

بهترین نمونه گسیختگی که با عمق مدفون ناکافی و انتخاب نامناسب مصالح پی ارتباط دارد، کج شدگی تعداد زیادی از برج‌های شناخته شده در ونیز، مثل برج ناقوس کلیسای دی سانتو استفانو و برج ناقوس کلیسای سن جورجیو دی گرچی است. البته وجود خاک‌های تراکم پذیر و ضعیف نیز در این موارد کم تاثیر نبودند؛ با این حال، اگر پی به خوبی اجرا و محافظت می‌شد، امکان محدودسازی و حتی اجتناب از کج شدگی نیز دور از انتظار نبود.
پی هایی که برای سازه‌های مهم ونیزی به کار می‌رفت، عمدتا پی‌های شمعی بود. با توجه به نیاز به زمان و صرف هزینه زیاد برای اجرا، این شمع‌ها به ندرت به طول بیش از 3 متر و به قطر بیش از 25 سانتی متر می‌رسید. لذا بارهای سازه به جای انتقال به لایه باربر، در لایه ضعیف قابل تراکم باقی می‌ماندند. به علاوه گستردگی استفاده از شمع‌های چوبی، که در صورت نوسانات سطح آب زیرزمینی شروع به پوسیدگی می‌کند، از جمله ضعف‌های این پروژه‌ها بود.

 مسائل مربوط به فعالیت‌های بشری

حفاری‌های زیرزمینی معادن، برای استخراج زغال­ سنگ، نفت، سنگ نمک و منابع دیگر، سالیان دراز است که در جهان انجام می شود. این بهره برداری ها، موجب آسیب به توده سنگ و در نتیجه تغییرشکل لایه های سنگی و خاکی می شود که عواقبی را در سطح زمین به نمایش می گذارد. یکی از مناطقی که با این مشکل دست و پنجه نرم می کند، سیلزی شمالی در لهستان است که در آن بهره برداری بی رویه‌ای از منابع زیرزمینی زغال سنگ صورت می‌گیرد. تخمین زده می‌شود که سالانه حدود 12000 سازه به این دلیل دچار آسیب و خسارت می‌شوند.
در این مناطق، ترجیح داده می‌شود که به جای بهره گیری از بک­فیل­‌های هیدرولیکی گرانقیمت برای پرکردن فضای حفاری شده، هزینه خسارت‌های پیش آمده برای سازه‌ها به ساکنین پرداخت شود. یکی از نمونه‌های مستند از کج شدگی در اثر حفاری، انحراف ساختمان 11 طبقه‌ای است که توسط Gromsysz تشریح شده است. مطالعات نشان داد که کج شدگی در اثر فعالیت‌های معدنی رخ داده و نشست غیریکنواخت خاک سست نیز مزید بر علت شده است. این سازه با استفاده از جک‌های هیدرولیکی شاقول شد.

ادامه مطلب

مقاوم‌سازی ساختمان‌های کج شده

new4

راه‌کارهای مقاوم‌سازی ساختمان‌های کج شده

شاقولی کردن سازه کج شده هیچ­گاه کار آسانی نبوده است. در واقع هیچ راه حل استانداردی وجود ندارد. نمونه های متعددی از سازه های کج شده غالباً تاریخی وجود دارند که عمدتا به دلیل جذابیت­ های توریستی، کج شدگی شان برطرف نشده است؛ بارزترین نمونه این سازه ها، برج مشهور پیزاست. البته این بدان معنا نیست که انحراف در اجزای باربر، قابل چشم­ پوشی است.
بروز این تغییر در سازه، در برخی موارد، تنها قابلیت سرویس دهی مطلوب را سلب می کند و در موارد دیگری ممکن است نشانه ای مبنی بر گسیختگی سازه در آینده باشد. در هر یک از رخدادهای پیش آمده، باید هر مورد به صورت ویژه و انحصاری مورد بررسی قرار گیرد. در مورد سازه های مسکونی، ترک در دیوارهای خارجی، تداخل در باز و بسته شدن درها و یا انحنای غیرعادی سقف‌ها، حاکی از نیاز به توجه به این امر هستند. علت انحراف سازه از حالت قائم، عمدتا به نشست غیریکنواخت زمین بر می‌گردد که در اثر مسائل متعددی، از جمله وجود خاک نرم و ضعیف، خاک‌های تحکیم نیافته و یا تورمی در زیر سازه، تغییر سطح آب زیرزمینی، فعالیت‌های حفاری و غیره رخ می‌دهد.
برای اجتناب از تغییرشکل‌های احتمالی در آینده، معمولاً بهره گیری از یک تحلیل دقیق از دلایل محتمل موردنیاز خواهد بود. مطالعه موارد مشابه، در برخی رخدادها می‌تواند کمک شایانی در بررسی‌ها باشد. هدف از این مطالعه، بحث در رابطه با مشکلات و راه­ حل‌هایی است که در حال حاضر جامعه مهندسی با آن‌ها دست و پنجه نرم می‌کند.
در شرایط یک سازه کج شده، اغلب تجاوز از محدوده حالت سرویس، نشانه ای از شروع گسیختگی سازه است. معیار نشست مجاز، در مورد هر سازه با تحلیل استاتیک مقاومت تعیین می شود، با این حال، حتی اگر سازه منحرف شده از سختی مناسبی برخوردار بوده و نشانه ای از ترک در دیوارها نمایان نباشد، باز هم در اثر برون ­محوری، یک سری نیروهای داخلی در سازه به وجود خواهد آمد.
در موارد شدیدتر، ممکن است ایستایی سازه نیز مختل شود. مسئله مورد اشاره بیش از همه در سازه‌های لاغر، که نسبت ارتفاع به پهنا در آن زیاد است، (مانند برج‌ها و دودکش‌ها) حاکم است. در این موارد، با اندکی افزایش در زاویه انحراف، لنگر واژگونیِ بوجود آمده، بیشتر از لنگر مقاوم پی بوده و مسئله “ناپایداری کج شدگی” پدید خواهد آمد. در این موارد برای اجتناب از فروریزش یا گسیختگی سازه، که در اثر تجاوز از حالت حدی نهایی بوجود می‌آید، شاقولی کردن سازه بسیار ضروری است.

مقاوم سازی ساختمان کج شده

با کج شدگی سازه، اغلب به عنوان یک پدیده دائمی و یک خرابی مرمت ناپذیر رفتار می شود. در نتیجه سازه­‌های با بیش از 5 درصد کج شدگی، اغلب بدون بررسی امکان شاقولی کردن، تخریب می‌شوند. از سوی دیگر، در مواردی که زاویه انحراف کمتر است، و تنها به دید یک مشکل سرویس دهی مطلوب، که در حال حاضر، خطر فروریزش جدی آن را تهدید نمی‌کند، به آن نظر می ‌شود، اقدام در مورد عملیات اصلاح اغلب به تعویق افتاده و یا نادیده گرفته می‌شود. اگرچه ممکن است چنین ناسازگاری هایی، اسباب زحمت ساکنین آن سازه را نیز بوجود آورد.
در مطالعه ای که توسط Kawulok انجام شده، مشخص شد که شیب‌های در محدوده 20 تا 25 میلی متر بر متر ارتفاع، توسط کاربران احساس شده و در موارد بیش از آن، کاربری سازه را مختل می سازد. علاوه بر ناملایمتی‌های بوجود آمده برای کاربران، مشکلات دیگری نیز ممکن است رخ دهد، از جمله بی ثباتی المان‌های دکوراسیون، مشکلات مربوط به زهکشی (شیب معکوس در لوله‌ها و …)، عملکرد نامناسب دستگاه‌های لیفت و بسیاری دیگر از مشکلات. میزان نارضایتی در این موارد، به شدت و مدت زمان بروز این مشکل بستگی دارد. در برخی امکانات عمومی شهری و یا تجهیزات صنعتی هر گونه تداخل در سرویس‌دهی مطلوب، عملکرد پایه ای سیستم را نیز دچار مشکل خواهد کرد.
مسئله‌دارترین موارد شاقولی کردن سازه‌های کج شده، موارد تاریخی هستند؛ چرا که در این موارد، عمدتاً اسناد سازه­‌ای یا ژئوتکنیکی در دسترس نیستند. به علاوه، این سازه‌ها اغلب در مراکز شهرهای تاریخی قرار گرفته و تحت حفاظت سازمان‌های حفظ میراث فرهنگی هستند که عملیات مطالعه را دچار مشکل کرده و موجب به تعویق افتادن به‌سازی می‌شود. تلاش‌های متعددی برای پایدارسازی برج پیزا، با روش‌های مختلف انجام یافته بود، که این عملیات پس از فروریختن برج مشابهی در پاویا در سال 1989 سرعت گرفت. ورودی سازه به مدت 12 سال به روی گردشگران بسته شد و موجب کاهش درآمد شهر از این طریق گشت.
مهم­ترین مسئله در مقاوم سازی و اصلاح کج شدگی ساختمان‌ها، شناسایی و مطالعه دقیق پارامترهای زمین و آگاهی کامل از شرایط خاک‌های مسئله ­دار است. این خاک‌ها شامل خاک‌های با ظرفیت باربری، نفوذپذیری و سختی کم، خاک‌ها متورم­ شونده و خاک‌های میان لایه‌ای است. وجود این خاک‌ها باید در تمامی مراحل طراحی و اجرا در نظر گرفته شود. مسئله مهم دیگر، محاسبه و پیش بینی مقدار، نوع، شرایط و سرعت بارگذاری است، مخصوصاً زمانی که سازه در منطقه معدنی قرار دارد.
با توصیفات فوق، اگر انحراف سازه قابل توجه بود، باید مقدمات مطالعه، شرایط اصلاح و مقاوم سازی آن، در طی یک تحلیل بسیار دقیق فراهم شود. قبل از هر کاری، باید علل کج شدگی شناسایی شود؛ در این مرحله تحقیقات ژئوتکنیکی و اندازه گیری های جغرافیایی و ارزیابی شرایط تکنیکی سازه بسیار ضروری است. اندرکنش خاک و سازه بایستی برای پیش‌بینی رفتار سازه در طی عملیات مقاوم سازی ساختمان، با استفاده از روش‌های عددی و یا آزمایش‌های با مقیاس مناسب مدل شود. توصیه می‌شود که روش‌های مختلف اصلاح مورد بررسی قرار گیرد تا انتخاب مناسبی از بین آن‌ها انجام گیرد.

ادامه مطلب

راه‌کارهای مقاوم‌سازی ساختمان‌های قدیمی

140725_panorama_moschee
ساختمان‌ هایی که در گذشته ساخته شده اند به دو قسمت تقسیم می‌شوند. بخش اول، ساختمان‌‌های بنایی که از خشت و گل و سیمان و … ساخته شده‌اند و کلاف بندی و یا اسکلت در آن‌ها وجود ندارد و فاقد سیستم باربری جانبی می باشند، بخش دوم ساختمان‌‌هایی می‌باشند که کلاف‌های بتنی و یا فلزی در آن اجرا شده و دارای سیستم باربری جانبی می‌باشد. در این مقاله منظور از ساختمان‌های قدیمی ساختمان‌های دارای کلاف می‌باشد.
ساختمان‌ های قدیمی یا دارای مهندس ناظر در حین اجرا بوده اند که باعث افزایش کیفیت ساخت ساختمان‌های قدیمی می‌شود یا فاقد مهندس ناظر می باشند که سبب افت کیفیت اجرا می‌شود (در گذشته به علت عدم مرجع و مدیریت صحیح عموما ساخت ساختمان ها بدون وجود ناظر انجام می گرفت). مسئله بعد در ساخت ساختمان‌های قدیمی عدم وجود آیین نامه و یا عدم رعایت آیین نامه سبب آسیب پذیری ساختمان در برابر زلزله است. یکی دیگر از مسائل که نیاز ساختمان‌‌های قدیمی را به مقاوم سازی نشان می‌دهد تغییر آیین نامه‌ها می‌باشد که سبب شده ضوابط سخت گیرانه تری نسبت به آیین نامه‌های گذشته ارائه کند. با این حال ممکن است مقاوم سازی همه ساختمان‌های قدیمی نیاز نباشد و بعضی از ساختمان‌های قدیمی نیاز مقاوم سازی داشته باشد.
ساختمان‌های قدیمی به سه دسته تقسیم می‌شوند:
  • ساختمان‌های قدیمی فولادی
  • ساختمان‌های قدیمی بتنی
  • ساختمان‌‌های قدیمی بنایی

ساختمان‌های قدیمی فولادی:

عملکرد ساختمان‌ های قدیمی فولادی در برابر زلزله به کیفیت عملیات جوشکاری، مقدار مقاومت کششی فولاد استفاده شده بستگی دارد. در صورت کیفیت درست جوشکاری و مشخصات مناسب مصالح یک سری ایراد عمده در ساختمان‌های قدیمی فولادی وجود دارد که سبب آسیب‌های شدید در برابر زلزله می‌شود. در زیر به بررسی ساختمان‌های قدیمی فولادی در برابر زلزله و راه‌کارهای مقاوم سازی آن‌ها می‌پردازیم.

سقف‌های طاق ضربی

در ساختمان‌های قدیمی فولادی عموما از سقف های طاق ضربی استفاده شده است که از تیرآهن و آجرهای فشاری تشکیل شده اند این سقف ها  به دلیل یکپارچه نبودن سقف‌های طاق ضربی عملکرد مناسبی را در زلزله ندارند و به دلیل وزن زیاد نیروی بسیار زیادی به آن‌ها وارد می‌شود. از این بابت بسیار آسیب پذیر می‌باشند.

راه‌کار مقاوم سازی سقف‌های طاق ضربی در ساختمان‌های قدیمی فولادی:

بهترین راهکار جهت مقاوم سازی ساختمان‌های قدیمی فولادی اجرای شبکه فولادی به همراه بتن به روی سقف موجود و سپس برچیدن سقف طاق ضربی می‌باشد. روش اجرا به شرح زیر می‌باشد:
  • از بین بردن نازک کاری روی سقف تا به تیر آهن و آجر فشاری مشخص شود( ملات سیمانی، سرامیک، موزائیک و ….)
  • اجرای یک شبکه میلگرد بر روی سقف
  • اجرای یک لایه بتن به ضخامت 5 تا 10 سانتی متر
  • برچیدن آجرهای زیر سقف اجرا شده
لازم به ذکر است که قبل از اجرای شبکه میلگرد و بتن نیاز است که از پلاستیک استفاده شود که درگیری بین آجر و بتن ریخته شده اجرا نشود تا هنگام تخریب کار ساده تر انجام شود.

ستون‌های ساختمان‌های قدیمی فولادی

در ساختمان‌های قدیمی فولادی، بیشتر ستون‌ها از مقاطع دوبل بست دار استفاده شده است. در زلزله‌های اخیر مشاهده شده است که این ستون‌ها دارای عملکرد مناسبی نمی‌باشند و سبب آسیب در زلزله می‌شوند. و به دلیل تغییر شکل‌های بزرگ غیرخطی سبب دریفت‌های زیاد و گاهی حتی سبب فرو ریزش ساختمان‌ها می‌شوند.

راه‌کار مقاوم سازی ستون‌های بست دار( پاباز) در ساختمان‌های قدیمی فولادی:

راهکار کارآمد در مقاوم سازی ستون‌های بست دار استفاده از ورق‌های سرتاسری به جای لقمه و یا استفاده از روش ژاکت بتنی و محاط کردن مقطع ستون بست دار به‌وسیله بتن می‌باشد. که این موضوع سبب افزایش مقاومت خمشی و برشی و پیچشی ستون می‌شود و باعث می‌شود عملکرد بهتر ساختمان‌های قدیمی فولادی در زلزله می‌باشد.

اتصالات ساختمان‌های قدیمی فولادی

در ساختمان‌های قدیمی فولادی، تقریبا تمامی اتصالات تیر به ستون (در یک راستا) خورجینی می‌باشند. اجرا این اتصال به این صورت می‌باشد که تیر را به صورت یکسره از طرفین ستون‌ها عبور داده‌اند و برای مهار تیر از دو نبشی در بالا و پایین تیر استفاده می‌کنند که این موضوع سبب شده مقداری گیر داری در اتصال ایجاد کند. که برای فراهم کردن سطحی برای اتصال تیر به نبشی، نبشی زیرین را بزرگتر و نبشی روی را کوچک تر از عرض تیر انتخاب می‌کنند. اتصالات خورجینی ساختمان‌های قدیمی فولادی در برابر زلزله عملکرد مناسب نداشته باشند و باعث آسیب جدی به ساختمان و حتی فروریزش سقف‌ها می‌شود.

راه‌کار مقاوم سازی اتصالات خورجینی ساختمان‌های قدیمی فولادی:

اتصالات خورجینی جهت باربری ثقلی طراحی می‌شوند و در برابر بارهای جانبی طراحی نمی‌شوند با توجه به این موضع، یکی از راه‌های تأمین  سیستم باربر جانبی در ساختمان‌های قدیمی فولادی، استفاده از مهاربند می‌باشد. روش دیگر جهت مقاوم سازی اتصالات خورجینی در ساختمان‌های قدیمی فولادی، گیردار نمودن کامل اتصالات خورجینی با استفاده از ورق‌های زیر سری و رو سری می‌باشد.

مقاوم سازی ساختمان‌های قدیمی بتنی:

در برخی از ساختمان‌های قدیمی بتنی به دلیل کیفیت پایین مصالح استفاده شده در ساخت، مقاومت فشاری کم بتن و عدم ارضا ضوابط آئین نامه‌‌ای مانند مقدار کم آرماتورهای طولی، نبود میلگردهای عرضی کافی که سبب محصوریت کم بتن می‌شود، نیاز به مقاوم سازی می‌باشد.
جهت مقاوم سازی ساختمان‌‌های قدیمی بتنی ابتدا نیاز به تعیین مقدار مقاومت بتن فشاری می‌باشد، تا بتوان تصمیم گرفت از روش‌های مقاوم سازی ساختمان بتنی استفاده کرد.
اگر مقاومت بتن از 17 مگاپاسکال معادل 170 کیلوگرم بر سانتی مترمربع کمتر باشد بهتر است از ژاکت بتنی جهت مقاوم سازی ساختمان بتنی استفاده کرد. اگر از عدد فوق بالاتر باشد می‌تواند از ورق‌های فولادی و مهار آن‌ها به‌وسیله انکر بولت به المان‌های سازه‌ای استفاده کرد. در صورت عدم امکان استفاده از ورق‌های فولادی می‌توان با استفاده از الیاف FRP اقدام به تأمین کمبود مقاومت و مقاوم سازی ساختمان قدیمی بتنی نماییم.
روش کارآمد و مناسب دیگر جهت مقاوم سازی ساختمان قدیمی اضافه نمودن دیوار برشی می‌باشد که سبب ایجاد سختی و سیستم باربر جانبی در سازه می‌شود. جهت اضافه نمودن دیوار برشی می‌توان  با استفاده ازکاشت میلگرد در ستون‌ها گیرداری دیوار برشی به ستون را تأمین نمود و یا شبکه‌ای آرماتور دیوار برشی ادامه یابد و دور ستون‌های موجود محاط شود.

ادامه مطلب

سازه FRP در چه مواردی کاربرد دارد؟

140725_panorama_moschee
برخی از موارد کاربرد FRP به اختصار در زیر شمرده است:
  • افزایش ظرفیت باربری و شکل پذیری ستون‌ها، تیرها، دال ها و اتصالات بتن آرمه
  • تقویت مخازن فولادی و بتنی
  • تقویت سازه‌های ساحلی و دریایی
  • تقویت سازه‌های مقاوم در برابر انفجار
  • تقویت تیر و ستون‌های چوبی
  • تقویت دودکش‌های بتن آرمه با مصالح بنایی
  • تقویت دیوارهای بتن آرمه
  • تقویت دیوار تونل‌ها
  • تقویت لوله‌های بتنی یا فولادی
  • تقویت دیوارهای آجری و مصالح سنتی
  • ساخت دیوارهای ساحلی
  • سقف‌های پشت بام‌های صنعتی
  • سیستم دال کف در محیط‌های خورنده شیمیایی
  • مرمت و تقویت سازه‌های مهمی چون بیمارستان‌ها آثار باستانی و غیره

ادامه مطلب

برای اجرای پروژه خود سوال یا ابهامی دارید؟ برای مشاوره رایگان با ما تماس بگیرید.

دفتر منطقه ای  اصفهان

دفتر منطقه ای
اصفهان

دفتر مرکزی  تهران

دفتر مرکزی
تهران

شماره همراه تلگرام - واتزاپ

شماره همراه
تلگرام - واتزاپ

اخبار و تازه‌ها

سازه FRP در چه مواردی کاربرد دارد؟

سازه FRP در چه مواردی کاربرد دارد؟

برخی از موارد کاربرد FRP به اختصار در زیر شمرده است: افزایش ظرفیت باربری و شکل پذیری...

ادامه . . .

الیاف FRP (بخش دوم)

الیاف FRP (بخش دوم)

الیاف شیشه GFRP الیاف شیشه GFRP ارائه شده توسط شرکت مقاوم سازی افزیر، رایج ترین و پر مصرف...

ادامه . . .

رجبی رییس نظام مهندسی شد.

رجبی رییس نظام مهندسی شد.

پس از آنکه فرج‌الله رجبی، شهرام کوسه غراوی، عباس وثیق نیا در ماه‌های گذشته با رای اعضای سازمان...

ادامه . . .

Slideshow

Slideshow

Grid

Grid

Grid Stack

Grid Stack

Switcher

Switcher

Map

Map

Accordion

Accordion

Gallery

Gallery

Grid Slider

Grid Slider

Slider

Slider

Parallax

Parallax

Slideset

Slideset

List

List

Popover

Popover

Switcher Panel

Switcher Panel

Slideshow Panel

Slideshow Panel