بدلیل عدم شناخت کافی از رفتار اتصالات، بسیاری از آسیب های ایجاد شده درسازه ها از ضعف در طراحی یا اجرای اتصالات ناشی می‌شود. بنابراین بررسی آسیبهای وارد شده براتصالات در اثر زلزله‌های گذشته امری ضروری می‌نماید. آسیب های اتصالات در اثر زلزله‌های گذشته را می‌توان به آسیب های تیر، ستون، جوش، اجزا و چشمه اتصال طبقه‌بندی نمود. آسیب های وارده به اتصال ممکن است یکی از انواع فوق و یا چند نوع مختلف باشد. مشاهده وسیع اینگونه آسیب ها در اتصالات براثر زلزله‌های گذشته بسیار هشداردهنده می‌باشد.
انواع خرابی‌ها و صدمات وارده بر ناحیه اتصال در حین زلزله به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند: (الف) خرابی در تیرها (G) (ب) خرابی در بال ستونها (C) (پ) خرابی در جوش (W) (ت) خرابی در ورق برشی جان (S) (ث) خرابی در چشمه اتصال
استفاده از ماهیچه
اضافه کردن این ماهیچه باعث انتقال مفصل پلاستیک از بر ستون به داخل تیر می‌گردد. اضافه نمودن ماهیچه در صورت امکان بهتر است تنها در بال پایینی صورت گیرد زیرا تجربیات حاصل از زلزله، مبین شروع خرابی از بال تحتانی تیر است و همچنین اضافه نمودن ماهیچه در بال بالایی مستلزم خراب نمودن دال می‌باشد.
لچکیهای قائم در بال فوقانی و تحتانی
تقویت اتصالات فلزی صلب با لچکیهای قائم است. تعداد لچکیها می‌تواند یک و یا دو عدد باشد.
استفاده از ورق کناری (ورق گونه)
در این روش نیروهای کششی و فشاری بال های فوقانی و تحتانی تیر به کمک ورقهای گونه به ستون انتقال داده می‌شود.
استفاده از مقطع T شکل
با استفاده از مقاطعT شکل می‌توان اتصال فولادی را مقاوم سازی نمود. در بعضی از موارد مقطع را تنها در بال پایینی اتصال اجرا می‌نمایند که با استفاده از این روش می‌توان بدون تخریب دال اتصال را مقاوم سازی نمود. ورقهای پیوستگی را در امتداد مقاطعT شکل نیز باید اجرا نمود
بدلیل عدم شناخت کافی از رفتار اتصالات، بسیاری از آسیب های ایجاد شده درسازه ها از ضعف در طراحی یا اجرای اتصالات ناشی می‌شود. بنابراین بررسی آسیبهای وارد شده براتصالات در اثر زلزله‌های گذشته امری ضروری می‌نماید. آسیب های اتصالات در اثر زلزله‌های گذشته را می‌توان به آسیب های تیر، ستون، جوش، اجزا و چشمه اتصال طبقه‌بندی نمود. آسیب های وارده به اتصال ممکن است یکی از انواع فوق و یا چند نوع مختلف باشد. مشاهده وسیع اینگونه آسیب ها در اتصالات براثر زلزله‌های گذشته بسیار هشداردهنده می‌باشد.
انواع خرابی‌ها و صدمات وارده بر ناحیه اتصال در حین زلزله به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند: (الف) خرابی در تیرها (G) (ب) خرابی در بال ستونها (C) (پ) خرابی در جوش (W) (ت) خرابی در ورق برشی جان (S) (ث) خرابی در چشمه اتصال
استفاده از ماهیچه
اضافه کردن این ماهیچه باعث انتقال مفصل پلاستیک از بر ستون به داخل تیر می‌گردد. اضافه نمودن ماهیچه در صورت امکان بهتر است تنها در بال پایینی صورت گیرد زیرا تجربیات حاصل از زلزله، مبین شروع خرابی از بال تحتانی تیر است و همچنین اضافه نمودن ماهیچه در بال بالایی مستلزم خراب نمودن دال می‌باشد.
لچکیهای قائم در بال فوقانی و تحتانی
تقویت اتصالات فلزی صلب با لچکیهای قائم است. تعداد لچکیها می‌تواند یک و یا دو عدد باشد.
استفاده از ورق کناری (ورق گونه)
در این روش نیروهای کششی و فشاری بال های فوقانی و تحتانی تیر به کمک ورقهای گونه به ستون انتقال داده می‌شود.
استفاده از مقطع T شکل
با استفاده از مقاطعT شکل می‌توان اتصال فولادی را مقاوم سازی نمود. در بعضی از موارد مقطع را تنها در بال پایینی اتصال اجرا می‌نمایند که با استفاده از این روش می‌توان بدون تخریب دال اتصال را مقاوم سازی نمود. ورقهای پیوستگی را در امتداد مقاطعT شکل نیز باید اجرا نمود
پس از بررسی آسیب های متداول در اتصالات جوشی و ارائه ضوابط مهم برای طراحی ورق های تقویت چشمه اتصال و ورقهای پیوستگی و نحوه محاسبه نیروها در مقاطع بحرانی اتصال، در این بخش به معرفی روشهایمقاوم سازی اتصالات جوشی متداول می‌پردازیم.
استفاده از ورق روسری و زیر سری مضاعف
در صورتی که از جوش ورقهای زیرسری و روسری به ستون اطمینان نداشته و یا در حین زلزله بـه آنها صدمه وارد آمده باشد، استفاده از ورقهای زیرسری و روسری مضاعف (شکل 8) می‌تواند در برنامه کارقرار گیرد.
در صورتی که هیچ اطمینانی از جوش ورق روسری موجود به ستون نباشد و یا این جوش از بین رفته باشد، ضخامت ورق روسری و زیرسری باید برای لنگر پلاستیک تیر طراحی شود. اما اگر اضافه کردن ورق زیرسری و روسری به منظور تقویت اتصالات فلزی وضعیت موجود باشد، ضخامت آن بر حسب قضاوت تعیین می‌گردد.
دال ها عملاً وظیفه تحمل بارهای قائم را دارا می‌باشند ولی چون عملکرد دیافراگم افقی را نیز دارند، باید بـا اعضای مقاوم جانبی سازه اتصال داشته و از سختی و مقاومت کافی برخوردار باشند. راهکارمقاوم سازی دال بتنی: آسیبهای دال معمولاً در قسمت های نامنظم آن مانند محل برخورد با راه پله، دیوار برشی و یا در نزدیکی بازشوهای کف مشاهده می‌شوند.
اصلاح دال ها نسبت به سایر اعضای سازه ساده‌تر می‌باشد و در صورتی که دال به هر دلیلی مقاومت لازم در برابر بارهای وارد بر آن را نداشته باشد می‌توان از روشهای بسیار ساده‌ای برای تقویت آن استفاده کرد.
برای تعمیر دال بتنی و ترک‌های موجود در بتن، مواد پلیمری اپوکسی یا دوغاب سیمان را می‌توان در داخل ترک ها تزریق نمود.
برای خردشدگی بتن و کمانش و شکست میلگردها باید از راهکارهای تعویض استفاده نمود.
ترمیم دال را می‌توان مطابق شکل 1 انجام داد. بدین گونه که بعد از جدا نمودن مصالح آسیب دیده، آرماتورهای جدید جایگذاری و به آرماتورهای موجود جوش می‌گردند. مشخصات بتن جدید باید شبیه به بتن موجود باشد. در مکان هایی کـه خـوردگی شدید باشد، آرماتورهای جدید جایگذاری شده نباید نو و بدون خوردگی باشند، چرا که آرماتورهای جدید و قدیم بـا یکدیگر تـشکیل پیل الکتریکی می‌دهند که این امر منجر به خوردگی شدید آرماتورها می‌گردد.
در مواردی که مقاومت و سختی دال کم باشد، با افزایش ضخامت آن می‌توان این عیب را رفع نمود. بتن و میلگردهای جدید بر روی سطح و یا زیر دال موجود می‌تواند اجرا گردد .
در روشی که افزایش ضخامت از قسمت فوقانی آن صورت میگیرد، مقاومت خمشی نیز افزایش می‌یابد، زیـرا علاوه برافزایش عمق مؤثر،آرماتورهای منفی نیز اضافه می‌گردند.
در روش دیگر که افزایش ضخامت از قسمت زیرین دال می‌باشد، مقاومت خمشی به علت افزایش آرماتورهای کششی اضافه می‌گردد.
با بتن ریزی معمولی می‌توان ضخامت دال را از قسمت فوقانی افزایش داد، ولی برای افزایش ضخامت دال از قسمت تحتانی آن بهتر است از روش بتن پاشی استفاده نمود.
با افزایش ضخامت از روی دال، سختی مورد نیاز برای عملکرد دیافراگمی کف نیز افزایش یافته و بـه طور کلی این روش نسبت به روش افزایش ضخامت از قسمت تحتانی دال، روش متداولتر و آسانتری می‌باشد.
اگر افزایش ضخامت دال از قسمت تحتانی آن صورت گیرد، برای بهبود عملکرد دیافراگمی باید تیرها نیز با ژاکت بتنی تقویت شوند.
هر تغییری در ساختار و ابعاد پی، شامل مقاوم سازی فونداسون می شود. مقاوم سازی عموما در شرایط محدود شده و نامساعد انجام می شود، در نتیجه مشکلات و پیچیدگی های خاص خود را دارد.
گسیختگی های موجود در پی ساختمان ها به دو صورت نهان و یا قابل مشاهده ایجاد می شوند. قسمت های قابل مشاهده به شکل خرد شدگی و …
آشکار است و قسمت های نهان به دلیل نشست، تورم خاک، ناپایداری ساختمان و … ایجاد می شوند و با گذشت زمان به شکل گسیختگی های قابل ملاحظه در می آیند.
معمول‌ترین موارد آسیب‌پذیری فونداسیون و پی به قرار زیر است:
آسیب‌پذیری فونداسیون
– وجود نیروی کششی بلند کننده
– عدم کفایت ظرفیت خمشی یا برشی (برش خمشی یا برش سوراخ کننده) مقطع پی
– تهاجم مواد شیمیایی مضر موجود در خاک و آب زیرزمینی به بتن پی
– عدم کفایت مقاومت جانبی برای تحمل نیروهای جانبی وارد بر پی
– وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت سازه‌ای در شمع ها
– وقوع تنش فشاری بیش از ظرفیت باربری پی در زیر فونداسیون
– وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت ژئوتکنیکی سازه‌ای در شمع‌ها
– وجود نشست‌های زیاد و غیرقابل قبول در پی
– وجود پتانسیل روانگرایی، ماسه سریع و تورم در خاک زیر فونداسیون
– عدم پایداری ساختگاه سازه، مخصوصاً برای ساختمانهایی که بر روی زمینهای شیبدار احداث شده‌اند.
روند مطالعات ارزیابی شرایط پی و شالوده شامل موارد زیر می‌باشد:
– تحقیق اسناد و بایگانی مدارک طراحی ساختمان برای گزارش مکانیک خاک
– بررسی خاک‌ها در قالب نمونه‌گیری و انجام آزمایش های مرتبط، اندازه‌گیری سطح آب زیرزمینی و میزان فشار آب
– برآورد ابعاد پی ساختمان و شالوده دیوارها. در صورت لزوم بعضی از پی ها تحت گمانه‌زنی قرار گرفته و در این گمانه‌ها میزان زوال مصالح را بررسی می‌کنند.
– بررسی آثار نشست پی شامل شکل‌گیری ترک‌ها و کج شدن دیوارها، برآمدگی مناطق مجاور و مسیرهای قائم و افقی پی
– کسب اطلاعات لازم از هندسه، پیکربندی و نقشه‌های اجرایی ساختمان و شالوده و بارگذاری
– مدل‌سازی و تحلیل
– ارزیابی
– ارائه طرح مقاوم سازی شالوده
جهت تامین ظرفیت و عملکرد مورد انتظار، تقویت، ترمیم و مقاوم سازی دیوار بتنی و نیز بنایی می‌توان از سیستم FRP استفاده کرد. استفاده از سیستم مقاوم سازی دیوار برشی با FRP، ضمن افزایش مقاومت خمشی و برشی، باعث توزیع تنش در کل صفحه به جای تمرکز در یک نقطه خاص می‌شود. لذا دیوار در مقابل بارهای جانبی دینامیکی و رفت و برگشتی زلزله و محیط های مستعد خوردگی محافظت می‌گردد.
در مجموع می‌توان با مصالح FRP به موارد زیر دتسترسی پیدا کرد:
از جمله راه های مقاوم سازی تیر فولادی، تقویت با روکش فولادی می‌باشد. این روش در شکل 1 نشان داده شده است. با افزایشضخامت بال از کمانش موضعی بال تیر نیز جلوگیری شده است.
برای تقویت برشی جان تیر می‌توان از دو روش استفاده نمود:
1- اضافه نمودن ورق های موازی با جان تیر
2- اضافه نمودن سخت کننده های جان
اضافه نمودن ورقهای موازی با جان تیر
اضافه نمودن ورقهای موازی با جان تیر که منجر به افزایش مقاومت برشی می‌شود. این روش در شکل 2 نشان‌داده شده است.
اضافه نمودن سخت کننده های جان
استفاده از ورقهای سخت کننده جان که این روش در شکل 3 نشان داده شده است.
استفاده از سخت کننده‌های جان یکی از مؤثرین روشهای افزایش مقاومت برشی تیر می‌باشد. سخت کننده‌های عرضی ورق‌هایی هستند که به صورت تیغه‌های قائم و در فواصل معینی از یکدیگر قرار داده می‌شوند و به جان و بال فشاری جوش می‌شوند.
یکی دیگر از کاربردهای FRP افزایش مقاومت موضعی تیرهای دارای سوراخ (معمولا تأسیساتی) می‌باشد. در این روش می‌توان اطراف سوراخ‌ها را بطور موضعی با FRP تقویت کرد.
مقاوم سازی از طریق سیستم مهاربندی اصولاً به این جهت مورد استفاده قرار میگیرد که بتوان از ظرفیت باربری سیستم FRP نهایت استفاده را برد. گسیختگی های ناشی از جداشدگی لایه‌هایFRP عموماً در اثر نبود چنین سیستمی می‌باشد. در این روش از دور آرماتور کردن کامل انتهای FRP توسط نوارهایی از FRP استفاده می‌گردد.
با توجه به اینکه معمولاً، ناحیه فوقانی تیرهای موجود به دلیل وجود دال، قابل دستیابی نیستند، از نوارهایی که فقط سطوح پایینی و جانبی تیر را می‌پوشانند استفاده می‌گردد. از سایر روش ها نیز می‌توان به استفاده از آرماتورهای مخصوص در انتهای لایهFRP نام برد. این روش یکی از اولین روشها بوده که جهت نصب و مهاربندی صفحات فولادی مورد استفاده قرارمی‌گرفت. بر اساس مطالعات انجام شده، این روش بر روی لایه‌های کامپوزیتی نیز مناسب بوده و اثر مثبتی از خود نشان می‌دهد ولی مشکلی که ایجاد می‌کند سوراخ شدن لایه FRP بوده که اثر نامطلوبی بر عملکرد آن خواهد داشت و باعث ایجاد تمرکز تنش در FRP می‌گردد.
شکست‌های برشی و خمشی، دو حالت عمده شکست در تیرهای بتنی می‌باشند. شکست خمشی عموماً نسبت به شکست برشی، ارجح است زیرا رفتار شکل‌پذیرتری از خود نشان می‌دهد. شکست نرم امکان پخش مجدد تنش را فراهم می‌آورد و به کاربران و حاضران در محل نیز فرصت بیشتری برای پی بردن به وضعیت بحرانی تیر می‌دهد. همچنین خرابی تیر بتن مسلح می‌تواند به علت تهاجم یون‌های شیمیایی صورت بگیرد. در شکل 1 خرابی تیرها در اثر تهاجم یون‌های شیمیایی و تأثیر نیروهای لرزه ای نشان داده شده است. آسیب هایی از این قبیل نیاز به مقاوم سازی تیر بتنی را افزایش می دهد.
برای تقویت خمشی تیر بتنی می‌توان ورق‌هایی به ضخامت کم را با رزین اپوکسی به وجه کششی تیر چسباند. چسباندن ورق به وجه قائم تیرها در نزدیکی تکیه‌گاه ها موجب افزایش ظرفیت برشی و چسباندن ورق به بال تحتانی موجب افزایش ظرفیت خمشی تیرمی‌گردد (شکل 4). در صورت نیاز به استفاده از ورقه‌هایی با ضخامت بیشتر باید از آرماتورها و بولت های مهاری برای انتقال برش استفاده نمود. در این حالت نیز توصیه می‌شود ابتدا ورق فولادی با چسب اپوکسی چسبانده شده و بعد آرماتورها به صورت میانگذار یا کاشته شده مورد استفاده قرار گیرد.
برج‌های خنک‌کننده یکی از اصلی‌ترین اجزا یک نیروگاه حرارتی هستند که به دو نوع فولادی و بتنی تقسیم می شوند. نوع بتنی آن تاکنون بیشتر مورد توجه طراحان قرار گرفته است.چرخه های خشک و تر شدن متوالی، شرایط مناسب را برای خوردگی در سازه ها ایجاد می‌کند. بسیاری از انواع برج خنک کننده بتنی بوده و آرماتورهای فولادی آن ها، پس از مدت کمی دچار زنگ زدگی می‌شوند. علاوه بر این،برج های خنک کننده بلندتر در نیروگاه های هسته ای، دارای تیر و ستون بتنی در ابتدای برج خنک کننده بوده که به سرعت دچار خوردگی می‌شوند. در این شرایط هر راهکار مقاوم سازی باید دارای دو جنبه باشد. اول قادر به جبران افت مقاومت سازه ناشی از خوردگی آرماتور بوده و دوم از ساز و کار حفاظتی مناسب برای کاهش سرعت خوردگی های بعدی برخوردار باشد. همچنین با توجه به لرزه خیز بودن کشور ایران توجه به مقاوم سازی لرزه ای موضوعی مهم در صنعت ساخت و ساز است که شامل این نوع سازه نیز می شود.
افزایش سرعت ساخت و ساز و انبوه سازی، سال هاست که مورد توجه کشورهای مختلف قرار دارند؛ بنابر این احداث ساختمان های پیش ساخته بتنی متداول شده است. رشد سریع جمعیت و افزایش تقاضا، نیاز به کاهش زمان تحویل پروژه های عمرانی و کاهش زمان برگشت سرمایه سرمایه گذاران و عواملی از این قبیل باعث شده اند تا ضرورت ایجاد تحول در شیوه های سنتی صنعت ساختمان روز به روز بیشتر شود.
با توجه به اهمیت پدافند غیرعامل و ضرورت افزایش انعطاف‌پذیری و مقاوم سازی سازه‌ها در برابر انفجار، برخورد و ضربه نیاز به مقاوم سازی ساختمان ها در برابر اینگونه بارها در سراسر جهان به چشم می خورد. از جمله سازه‌های حیاتی که باید پدافند غیرعامل را در مورد آنها رعایت کرد می‌توان به ساختمان‌های دولتی، بانک‌ها، پل‌ها، ساختمان‌های نظامی، تاسیسات شهری، سفارت‌خانه‌ها و … اشاره کرد. علاوه بر انفجارهایی که عامل انسانی دارند، انفجارهایی که ناشی از وقوع حادثه در نیروگاه، پتروشیمی و … نیز هستند، جای نگرانی فراوانی دارند.
کامپوزیت های FRP به عنوان روشی مناسب برای ترمیم، تقویت و بهسازی لرزه ای سازه ها شناخته می شود. عملکرد صحیح این مصالح در جهت افزایش مقاومت و شکل پذیری سازه مورد نظر نیازمند نصب و اجرای ماهرانه کامپوزیت های FRP توسط نیروی مجرب و متخصص می باشد. علاوه بر به کارگیری تکنیک های حرفه ای نصب FRP پس از اجرا به منظور اطمینان از عملکرد صحیح و کارآمد مصالح FRP تست هایی انجام می شود. که از جمله می توان به تست کشش FRP و تست Pull-off اشاره کرد. که به ترتیب مقاومت کششی FRP و چسبندگی آن را می سنجند. آزمایش های مذکور طبق دستور استانداردها و نشریه های بین المللی FRP انجام خواهند شد.
با توجه به گسترش روزافزون استفاده از کامپوزیت های FRP در مقاوم سازی، بهسازی و ترمیم سازه ها انتخاب روش اجرای مناسب کامپوزیت های FRP نیز امری مهم و قابل تامل است. دو شیوه مطرح در اجرای کامپوزیت های FRP روش تسلیح با اتصال خارجی EBR (چسباندن ورقه های FRP بر سطوح خارجی سازه ها) و روش نصب در نزدیک سطح NSM است که بر اساس ایده کارگذاشتن مصالح مقاوم کننده در شیارهای تعبیه شده درسطح تیرها شکل گرفته است. با گسترش صنعت مقاوم سازی مشخص شد که روش رایج EBR دارای کاستی هایی مثل جدا شدن ورق FRP، نداشتن عملکرد و مقاومت مناسب در برابر حرارت است. بنابراین روش نصب در نزدیک سطح مورد توجه قرار گرفت. مبنای روش NSM قرار دادن میله یا ورقه های کامپوزیت در شیارهای تعبیه شده در سطح بتن و ایجاد پیوستگی لازم با اپوکسی است.
بطورکلی مقاوم سازی سازه های بتنی موجود یا مرمت آنها به منظور تحمل بارهای مضاعف طراحی،بهبود نارسایی های ناشی از فرسایش، افزایش شکل پذیری سازه یا سایر موارد با استفاده از مصالح مناسب و شیوه های اجرایی صحیح بطور متعارف انجام می گردد. استفاده از صفحات فولاد ی به صورت پوشش خارجی، غلاف های بتنی یا فولادی و پس کشیدگی خارجی تعدادی از روش های موجود است. استفاده از کامپوزیت های FRP از جمله روش های نوین بهسازی سازه است که در سال های اخیر در صنعت مقاوم سازی بسیار مورد توجه بوده است.
FRP مصالحی کامپوزیت ساخته شده از دو بخش الیاف و ماتریس (رزین) هستند که الیاف آن در یک یا چند جهت قرار دارند. لمینت یا ورق FRP از روی هم قرار گرفتن یک یا چند لایه الیاف و رزین و فشردن آنها ساخته شده است. الیاف پلیمری می تواند از جنس کربن، شیشه یا آرامید (کولار) باشد. در هر جهت حجم الیاف FRP بیشتر باشد در آن جهت مقاومت کامپوزیت بیشتر خواهد بود. آرایش یک جهتی الیاف پلیمری دارای مقاومت و مدول الاستیسیته بالاتری نسبت به سایر آرایش ها می باشد. چنانچه الیاف تماما در راستای صفر درجه باشند؛ مقاومت کامپوزیت در آن جهت خوب بوده و خواص مکانیکی ضعیفی در راستای 90 درجه از خود بروز می دهند چرا که در راستای 90 درجه رزین بار را تحمل می کند نه الیاف.
مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای سازه ها در کشورهای لرزه خیز مانند کشور ایران امری مهم و اجتناب ناپذیر است و یافتن راه حل مناسب جهت مقاوم سازی ساختمان ها و ترمیم و تقویت سازه ها اهمیت شایانی پیدا کرده است. انتخاب شیوه مناسب جهت انجام مقاوم سازی امری مهم و حرفه دای است. روش های متفاوتی جهت انجام پروژه های مقاوم سازی وجود دارد. از جمله روش های سنتی مقاوم سازی می توان به استفاده از روکش یا ژاکت بتنی و فلزی، شاتکریت، کابل های پیش و پس تنیده اشاره کرد. اجرای روش های سنتی نیاز به فضای زیادی دارند و اغلب در برابر شرایط محیطی آسیب پذیر می باشند. استفاده از کامپوزیت های FRP از روش های نوین مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای سازه ها است. محصولات FRP مقاومت مناسبی در برابر کشش، خوردگی،خستگی و خزش دارند و علاوه بر این چگالی پایین و وزن اندکی دارند. اجرای کامپوزیت های FRP به سهولت انجام گرفته و نیاز به فضای زیادی ندارد.
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
