روش های مقاوم سازی ساختمان

مقاوم سازی ساختمان چیست؟

نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن، ضرورت استفاده از روش های نوین و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت، سبک سازی، افزایش عمر مفید و نیز مقاوم سازی ساختمان ها بتنی و فولادی در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است، این امر سبب شده است که تعداد زیادی شرکت مقاوم سازی امروزه در امر بهسازی لرزه ای سازه ها و مقاوم سازی بناهای فرسوده در برابر زلزله فعالیت ‌کنند.

هدف از بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان‌ها بهبود عملکرد اجزاء سازه است. مقاوم سازی به مجموعه تمهیداتی گفته می‌شود که قابلیت انجام وظیفه یا وظایفی در سازه ایجاد می‌کنند که سازه قبل از انجام مقاوم سازی قادر به انجام آن‌ها به طور کامل نبوده است.

امروزه از این اصطلاح بیشتر در مورد نیروی زلزله استفاده می‌شود. از دیدگاه علمی، مقاوم‌سازی واژه کاملاً درستی برای این منظور نیست. چرا که منظور از اصطلاح «مقاوم سازی» به‌طور قطع بالا بردن مقاومت در برابر نیروی زلزله نیست بلکه منظور بهبود عملکرد اجزاء در برابر نیروی زلزله است. به همین دلیل اصطلاح «بهسازی» و در حالت خاص برای نیروی زلزله، «بهسازی لرزه‌ای» اصطلاح درست‌ تری است. به طور کلی مقاوم سازی زیر مجموعه بهسازی لرزه ای و یکی از روش‌های آن می‌باشد.

روش‌های مرسوم استفاده شده به عنوان تکنیک های تقویت ساختمان در برابر زلزله و بارهای ثقلی مرده و زنده، نظیر انواع مختلف پوشش های های مسلح (نظیر مقاوم سازی با ژاکت فولادی و مقاوم سازی با ژاکت بتنی)، شاتکریت، کابل‌های پس تنیدگی قرار گرفته در خارج از سازه و استفاده از صفحات و ورق های فولادی مقید شده به سازه، معمولاً نیاز به فضای زیادی دارند و اغلب در برابر شرایط محیطی نیز آسیب پذیر  می‌باشند.

حرکت استمراری علم در عرصه مهندسی سازه و مهندسی زلزله موجب شده است تا برای بهسازی و مقاوم سازی ساختمان و سازه در سالهای اخیر از روشهای نوین و مصالح جدیدی بهره گرفته شود که در میان این فناوری ها، روش مقاوم سازی با FRP (مصالح کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه ای برخوردار است تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان، پلیمرهای تقویت شده با الیاف یا همان FRP را باید مصالح هزاره سوم نامید که در جدیدی را در پیش روی مهندسان سازه و ساختمان و نیز شرکت های مقاوم سازی گشوده است. البته استفاده از روش مقاوم سازی FRP، همچون دیگر راهکارها محدویت‌هایی دارد.

برای مقاوم سازی ساختمان هایی که قرار است تغییر کاربری بدهند یا طبقات سازه ای آن قرار است افزایش پیدا کند؛ باید توجه داشت که بارهای زنده، ضریب اهمیت ساختمان و همچنین سطح عملکرد ساختمان تغییر پیدا می‌کند در نتیجه نیاز به طراحی مجدد سازه و تعیین سطح عملکرد آن توسط شرکت مقاوم سازی می‌باشد.

در ایران، ساختمان‌های قدیمی، بناهای فرسوده،پل‌های قدیمی، خانه‌های خشتی، سازه‌های تاریخی و… زیادی وجود دارد که مدت‌ها از عمرمفید آن‌ها می‌گذرد. تخریب و ساخت مجدد برخی از این بناها، به علت ارزش تاریخی امکان پذیر نمی‌باشد. بنابراین باید ترمیم و مرمت شوند. تخریب و ساخت مجدد دیگر بناهای موجود، نسبت به مقاوم سازی آنها، به هزینه زیادتر و زمان بیشتری نیاز دارد. بنابراین می‌توان با هزینه‌ کمتر و همچنین در مدت زمان کوتاه‌تر عمرمفید و ظرفیت عملکرد آن‌ها را با روش‌های مختلف و نوین مقاوم سازی، تقویت نمود. برای مثال، مدارس بسیار زیادی در ایران وجود دارد که سال‌ها از عمرمفیدشان می‌گذرد و ادامه فعالیت آن‌ها ممکن است خطرآفرین باشد.

از طرفی تخریب و ساخت مجدد تمامی این مدارس،موجب مصرف شدن سهم زیادی از بودجه کشور می‌شود. علاوه بر این، نمی‌توان به طور همزمان همه مدارس فرسوده را تخریب کرد و دوباره از نو ساخت. زیرا این فرآیند، به روند آموزشی کشور آسیب جبران ناپذیری اعمال می‌کند. از طرفی می‌توان با آنالیز و متره و برآورد هزینه تخریب و ساخت و همچنین هزینه مقاوم‌سازی مدارس و مقایسه نتایج آنها،به صرف اقتصادی و زمانی مقاوم سازی مدارس در مقایسه با تخریب و ساخت مجدد آن نیز پی‌برد. نتایج مثبت مقاوم‌سازی، با طراحی و  اجرای اصولی آن حاصل می‌شود.در غیر این صورت، ممکن است مقاوم‌سازی نه تنها موجب بهبود عملکرد سازه نشود،بلکه باعث افزایش آسیب سازه نیز شود. به طور کلی طراحی‌ و اجرای مقاوم سازی بر اساس ایمن‌سازی ساختمان در برابر زلزله انجام می‌شود.

همچنین  مقاوم سازی ساختمان هایی که اعضای سازه ای آن شبیه تیرها، ستون ها و سقف ها دچار خوردگی و پوسیدگی شده باشند؛ یا ساختمان هایی که در اثر ضعف سازه ای، ترکهایی در سازه های بتنی و یا ترکها و اعوجاج و لهیدگی در المان‌ها و جوش سازه های فولادی مشاهده می‌گردد را می‌توان با روش‌های مقاوم سازی تقویت کرد.

ساختمان‌هایی که در حین ساخت خطاهای اجرایی باعث بروز ضعف سازه ای در آن‌ها شده است، نظیر کیفیت و اجرای نامناسب بتن ریزی، عدم کارگذاری دقیق میلگرد در اجزای سازه ای در ساختمان‌های بتنی، مقاومت پایین بتن و استفاده از مصالح نامرغوب در سازه‌های بتن آرمه و عدم جوشکاری نامناسب و غیر قابل قبول در سازه‌های فولادی را نیز  می‌توان با روش‌های مختلف مقاوم سازی کرد.

برای تعیین نیاز به مقاوم‌سازی ساختمان، باید به چندین عامل توجه کرد. ابتدا، عمر ساختمان مهم است؛ سازه‌های قدیمی‌تر که بیش از ۳۰ سال از ساخت آن‌ها گذشته، احتمالاً به مقاوم‌سازی نیاز دارند. وضعیت ظاهری ساختمان نیز اهمیت دارد؛ ترک‌ها، تغییر شکل‌ها، نشست‌های غیرمعمول و زنگ‌زدگی در قسمت‌های فلزی نشانه‌هایی از ضعف سازه‌ای هستند. انجام آزمایش‌های غیرمخرب، مانند اسکن و آزمایش‌های اولتراسونیک، می‌تواند به شناسایی نقاط ضعف و ترک‌های پنهان در سازه کمک کند.

علاوه بر این، اگر ساختمان در منطقه‌ای با لرزه‌خیزی بالا قرار دارد، تغییرات عمده‌ای در کاربری آن ایجاد شده باشد یا حوادث طبیعی نظیر زلزله‌های اخیر رخ داده باشند، بررسی مقاوم‌سازی ضروری است. فرسایش ناشی از شرایط محیطی مثل رطوبت زیاد نیز می‌تواند دلیلی بر نیاز به مقاوم‌سازی باشد. در نهایت، اگر استانداردهای ساختمانی و آیین‌نامه‌ها تغییر کرده باشند، ساختمان‌های قدیمی‌تر ممکن است با استانداردهای جدید سازگار نباشند و نیاز به مقاوم‌سازی پیدا کنند.

 روش نوین مقاوم سازی تیر در ساختمان

براي مقاوم سازی تيرهاي بتن مسلح و فولادی مي توان از راهكارهاي زير استفاده نمود:

• روش ژاکت بتنی
• روش ژاکت فولادی
• روش FRP
• پيش تنيدگي خارجي

هر يك از روش های نوین مقاوم سازی تیر به تفكيك در زير مورد بررسي قرار گرفته اند.

مقاوم سازی تیر به روش ژاکت بتنی

یکی از تکنیک‌های مرسوم افزایش ظرفیت باربری ثقلی تیرها (بتنی و یا فولادی) در مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتنی ویا مقاوم‌سازی ساختمان‌های فولادی، اجرای ژاکت بتنی می‌باشد. در این روش تیرهایی که دارای ضعف باربری بوده و یا دچار آسیب دیدگی می‌باشند با اضافه کردن آرماتورها و قالب‌بندی و اجرای بتن ریزی (معمولا بتن خودتراکم) مجدد مقاوم سازی می‌گردند. در مواقعی که ژاکت بتنی ضخامت کمی داشته باشد می‌توان از شاتکریت بتنی جهت اجرای بتن استفاده نمود. همچنین  در تيرها مي توان از ژاکت بتني در سه و يا چهار وجه تير براي مقاوم سازی آن استفاده نمود. اجراي ژاکت بتني در هر چهار وجه تير موثرترين روش در مقایسه با اجرای ژاکت بتني در سه وجه می باشد. همچنین در اين شيوه ضخامت بتني كه به وجه بالايي تير افزوده مي گردد بايد در ضخامت سقف گم شود. همچنین با محصور نمودن تیر فولادی با ژاکت بتنی می توان سختي برشي و خمشي تیر فولادی را افزایش داد.

مقاوم سازی تیر به روش ژاکت فولادی

از جمله دیگر راه‌های مقاوم سازی تیرها در ساختمان، استفاده از ژاکت فولادی یا روکش فولادی می‌باشد. دیتیل های پیشنهادی جهت مقاوم سازی تیر با ژاکت فولادی عبارتند از:

• اتصال ورق‌ های فولادی با چسب اپوکسی، پيچ ها و بولت هاي مهاري به بال تحتاني تیر و  وجه قائم تير بتنی در نزديكي تكيه گاه ها و افزایش مقاومت خمشی و برشی تیر
• اجرای نبشی و رکابی: اجرای نبشی در کنج تیر بتنی و اتصال رکابی به نبشی از پایین با جوش و از از بالا به روي بتن سقف با اتصال پیچی (تقویت خمشی و برشی)
• تقويت برشي جان تير فولادی از طریق اضافه نمودن ورقهاي موازي با جان تير و اضافه نمودن سخت كننده‌هاي جان به صورت تيغه هاي قائم و در فواصل معين

مقاوم سازی تیر به روش پيش تنيدگي خارجي

پيش تنيدگي خارجي جز روش هاي نوين مقاوم سازي تیر بتنی و فولادی ساختمان مي باشد که به دو روش موضعي و يا كلي می تواند اجرا گردد. در روش مقاوم سازی نيروهاي پيش تنيدگي كه با استفاده از كابل هاي پيش تنيدگي به تیر مقاوم شده القا مي گردند، منجر به باز توزيع نيروهاي داخلي گشته و باعث كاهش تنش ها در تیر نسبت به حالت اوليه آنها مي شوند. همچنین از تکنیک پیش تنیدگی می توان در اجرای سیستم مقاوم سازی با FRP استفاده نمود. در این حالت می توان نوارها يا صفحات FRP را قبل از چسباندن بر روي بتن تیر پيش تنيده كرد. سهیم شدن نوارهای پیش تنیده شده در باربری تیر و پس از چسباندن بر روی تیر، مزیت اصلی استفاده از تکنیک پیش تنیدگی در مقاوم ساز تیر با FRP می باشد. بطور كلي پيش تنيدگي در صفحات FRP دارای مزایای زیر می باشند:

• افزايش سختي تیر
• كاهش عرض و توزيع ترك در تیر
• اجتناب از مودهاي شكست ناشي از پوسته پوسته شدن در ناحيه تركها و انتهاي لايه FRP

مقاوم‌سازی تیر با کامپوزیت‌های FRP

از روش های نوین مقاوم سازی کامپوزیت FRP می توان جهت افزايش مقاومت خمشي، مقاومت برشي و مقاومت پيچشي تير در ساختمان استفاده نمود. مقاوم سازی تیر بتنی با مصالح FRP در طی 4-3 روز به 3 برابر مقاومت کششی فولاد می‌رسند، از این رو با توجه به اینکه الیاف FRP مقاومت کششی بسیار بالایی نسبت به ورقه‌های فولادی دارند،اتصال مصالح FRP به ناحيه كششي تیر بتنی به طوري كه راستاي الياف آن در جهت طولي يك عضو خمشي باشد، باعث افزايش مقاومت خمشي تیر ميگردد. هنگام استفاده از روش FRP جهت افزایش ظرفیت خمشی تیر، عضو بايد بتواند نيروي برشي مربوط به افزايش ظرفيت خمشي مقطع را تحمل كند.به منظور افزایش ظرفیت باربری برشی تیر می توان از الیاف FRP به عنوان رکابی خارجی استفاده نمود. در این حالت و جهت افزايش مقاومت برشي مقاطع، الیاف کربن به وجوه جانبي و تحتانی تير چسبانده مي شود بطوري كه راستاي الياف عمود بر محور طولي تير یا مایل باشد.

عوامل متعددی مانند ابعاد مقطع تیر بتنی، مساحت و مشخصات مکانیکی میلگردهای موجود و میلگرد FRP مورد استفاده و همچنین مقاومت بتن موجود، در میزان افزایش مقاومت تیر بتنی تقویت شده با استفاده از سیستم‌های FRP دخیل می‌باشند. در ادبیات فنی این افزایش مقاومت از 10 تا 160 درصد گزارش شده است. به طور کلی، ویژگی‌ها، مشخصات مکانیکی و فیزیکی الیاف FRP، سبب شده تا سیستم FRP به عنوان جایگزین راهکارهای مقاوم سازی مرسوم، به خوبی در تقویت تیر، ستون، دیوار و…عمل کند.

مزایای روش مقاوم‌ سازی تیر بتنی با FRP عبارتند از:

• افزایش مقاومت خمشی تیر
• افزایش مقاوم برشی تیر
• افزایش شکل پذیری تیر
• افزایش مقاومت در برابر خوردگی
• افزایش دوام و عمر
• کنترل عرض ترک
• ضخامت کم ورقه‌های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
• سهولت در اجرا
• هزینه پایین نسبت به روش‌های مرسوم دیگر
• ترمیم ناشی از خوردگی

در سازه های فولادی که تیرها وظیفه تحمل بارهای وارده از کف سازه و انتقال آن‌ها به ستون‌ها را بر عهده دارند. در صورتی که تیر فولادی بنابر هر علتی ظرفیت خمشی کافی برای تحمل بارها را نداشته باشد نیاز به مقاوم سازی پیدا میکند.
همانند تقویت تیر بتنی، تیر فولادی را نیز می‌توان با چسباندن FRP به قسمتی از مقطع که تحت کشش قرار می‌گیرد تقویت نمود. بدین ترتیب می‌توان با تقویت بال تحتانی تیر فولادی دو سر مفصل آن را تقویت نمود. همچنین برای تیرهای دو سر گیردار و یا تیرهایی که در قابهای چند دهانه استفاده می‌شوند، می‌توان با تقویت بال تحتانی بوسیله FRP در میانه طول عضو و نیز بال فوقانی در نواحی نزدیک تکیه گاه، اقدام به تقویت خمشی عضو نمود.

• به حداقل رسیدن مشکلات اجرایی به دلیل وزن بسیار کم الیاف FRP
• انعطاف پذیری بالای الیاف FRP
• افزایش ظرفیت خمشی تیرهای فولادی
• به تاخیر انداختن کمانش موضعی بال تیر
• ضخامت کم لمینیت FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
• هزینه پایین نسبت به روش‌های مرسوم دیگر

روش های نوین مقاوم سازی ستون‌ها در یک ساختمان

مقاوم سازی ستون به روش ژاکت بتنی

ترمیم و مقاوم سازی ستون‌های بتنی و فلزی با استفاده از ژاکت بتنی به عنوان راه حلی موثر توصیه می‌گردد. در این روش ستون‌هایی که دارای ضعف باربری بوده و یا نیاز به ترمیم دارند، با افزودن لایه‌ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموت‌های بسته تقویت می‌گردد. در مواقعی که آسیب‌های وارده به ستون بتنی زیاد بوده و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد استفاده از طرح ژاکت بتنی برای مقاوم سازی ستون پیشنهاد می‌گردد. همچنین از این تکنیک مقاوم سازی می‌توان برای افزایش سختی برشی در ستون‌های فولادی با مقاطع I و H شکل استفاده نمود. در حالتی که ستون فولادی مقطعی بسته داشته باشد، می‌توان به منظور تقویت، ستون را با بتن پر نمود. اجرای تکنیک ژاکت بتنی بهتر است با قالب و بتن خود تراکم صورت گیرد ولی در صورتی که لایه بتن اضافه شده ضخامت کمی داشته باشد، استفاده از روش شاتکریت بهتر از بتن‌ریزی می‌باشد.

مقاوم سازی ستون به روش ژاکت فولادی

تقویت ستون‌ها با استفاده ژاکت فولادی، سبب افزایش مقاومت فشاری، برشی و همچین تامین محصور شدگی جهت افزایش شکل پذیری آن می‌شود. با این روش مقاوم سازی می‌توان ظرفیت برشی، فشاری و محصور شدگی ستون‌ها را تامین کرد و بدین ترتیب ظرفیت باربری آن‌ها در مقابل بارهای جانبی زلزله و قائم ثقلی نیز افزایش می‌یابد.

مقاوم سازی ستون با کامپوزیت‌های FRP

هنگامی که ستون تحت بارهای لرزه ای قرار می‌گیرد، مسئله ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون اهمیت می‌یابد. به کارگیری روش مقاوم سازی با FRP جهت افزایش ظرفیت باربری ستون در ساختمان با توجه به مقاومت كششي بالا و ضخامت و وزن كم الیاف، منجر به افزايش ظرفيت برشي ستون و شکل پذیری تحت تركيب نيروهاي محوري و خمشي شده و همچنین مد گسيختگي آن را از حالت برشي به خمشي تغییر می دهد.

با افزایش میزان بار وارده بر ستون، بتن تمایل دارد در جهت عمود بر جهت اعمال بار از هم باز شود.  به هنگام اجرای FRP برای محصور کردن ستون و یا به اصطلاح دورپیچ نمودن ستون با الیاف FRP، لازم است راستاي الياف FRP تا حد امكان عمود بر محور طولي ستون باشد .محصور کردن عرضی بتن با پوشش FRP (دور پیچ کردن) توسط افزودن لایه‌هایی از الیاف شیشه و کربن مقاومت نهایی ستون را تا 2 برابر افزایش می‌دهد و البته تاثیر مهم تر این الیاف در افزایش 5 برابری در ظرفیت تغییر شکل بتن است.در اين وضعيت، الياف حلقوي مشابه تنگ هاي بسته يا خاموت هاي مارپيچي فولادي عمل مي كنند.
در این روش قرارگیری الیاف در امتداد عمود بر محور طولی عضو به صورت دورپیچ کامل، سبب ایجاد محصورشدگی انفعالی (Passive) در عضو می‌ گردد. از این رو FRP تا زمان بارگذاری و رخداد تغییرشکل‌های عرضی در ستون بتنی موجود منفعل بوده و تحت تنش قرار نگرفته و تاثیری در باربری عضو ندارد. بدین سبب، استانداردهای اجرا و نصب سیستم FRP باید رعایت شود. علاوه بر این، اطمینان از چسبندگی کامل بین بتن و FRP در این روش مقاوم سازی بسیار حائز اهمیت می‌باشد. بدین منظور، استفاده از اسپایک و انکر FRP، به منظور مهار الیاف FRP، توصیه می‌گردد.
مزایا و خصوصیات مقاوم‌ سازی ستون بتنی با FRP عبارتند از:

• افزایش مقاومت خمشی ستون
• افزایش مقاومت برشی ستون
• افزایش مقاومت فشاری ستون
• افزایش مقاومت در برابر خوردگی
• افزایش دوام و عمر
• کنترل گسترش ترک و عرض ترک
• ضخامت کم ورق های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
• سهولت در اجرا
• هزینه پایین نسبت به روش‌های مرسوم دیگر
• افزایش شکل پذیری

مزایای مقاوم سازی ستون فولادی با FRP عبارتند از:

ستون‌ها اجزایی از ساختمان های فولادی هستند که قسمت  اعظم نیروی وارد بر آن‌ها به صورت فشاری می‌باشد و اغلب به صورت عمود بر سطح زمین می‌باشند. عمده خرابی موجود در ستون‌های فولادی شامل کمانش موضعی، کمانش کلی و گسیختگی در محل درزها و وصله ها می‌باشد.

استفاده از روکش FRP در مقاطع بسته همانند مقاوم سازی ستون‌های بتنی می‌باشد که در آن الیاف به طور دورپیچ ستون‌های فولادی را محصور می‌کند و باعث افزایش مقاومت فشاری آن‌ها میگردد. این امر همچنین باعث افزایش شکل پذیری اعضا تحت ترکیب نیرو‌های محوری و خمشی می‌شود.

• قابلیت افزایش مقاومت محوری، برشی و خمشی ستون
• افزایش شکل پذیری و قابلیت جابه جایی نسبی نهایی بیشتر
• کمترین افزایش در ابعاد پایه در بین روش ها مشابه
• سرعت بالای مقاوم سازی بدون توقف بهره برداری از سازه

اضافه نمودن ورق‌های فولادی و مقاوم سازی ستون فلزی

در ساختمان‌های فولادی با اضافه کردن ورق پوششی به بال ستون و یا اضافه نمودن ورق موازی با جان ستون، می‌توان ستون فولادی را مقاوم سازی نمود. در حالت اول و با افزایش ضخامت بال از کمانش موضعی بال ستون جلوگیری شده و اضافه نمودن ورق موازی با جان ستون، مقطع را به شکل جعبه ای تبدیل کرده، افزایش ممان اینرسی درامتداد موازی با جان را در پی خواهد داشت.

راهکارهای مقاوم سازی دال بتنی

افزایش ضخامت دال بتنی

در برخی مواقع و بعلت مشکلاتی همچون افزایش بار وارده بر دال بتنی، ضعف در طراحی دال، خوردگی آرماتورهای فولادی و یا وجود ترک در دال بتنی از روش افزایش ضخامت می‌توان برای تقویت دال بتنی استفاده نمود. درصورتی که دال بتنی توانایی مقاومت در برابر ممان منفی وارد بر آن را نداشته و مقدار آرماتورهای تحتانی کافی باشد، ضخامت دال را در وجه فوقانی آن افزایش می‌دهیم. در مقابل و در صورتی که دال بتنی توانایی مقاومت در برابر ممان مثبت وارد بر آن را نداشته و یا بار مرده وارد بر آن بسیار کمتر از بار زنده باشد، ضخامت دال بتنی در وجه تحتانی آن باید افزایش یابد.
مراحل مقاوم سازی دال بتنی به روش افزایش ضخامت دال:

• برداشتن کاور بتن
• تمیز کردن آرماتورهای فولادی با استفاده از برس سیمی و یا روش‌های مرسوم دیگر.
• استفاده از پوشش های ضد خوردگی با پایه اپوکسی بر روی میلگردها
• در صورتی که مقدار خوردگی در آرماتورها بالا باشد، آرماتورهای فولادی جدید متناسب با الزامات آیین نامه ای باید طراحی و به دال اضافه گردد.
• آرماتورهای فولادی جدید باید با استفاده از روش‌های مناسب در جهت عمود به دال و و در جهت افقی به تیرهای پیرامونی مهار گردد.
• با استفاده از لایه ای از مواد با پایه اپوکسی بر روی بتن قدیم، از چسبندگی مناسب دال موجود با یتن مسلح جدید اطمینان حاصل گردد.
• قبل از خشک شدن اپوکسی، بتن جدید و با ضخامت مورد نیاز اجرا گردد. به منظور کاهش جمع شدگی در بتن می‌توان از مواد افزودنی مناسب استفاده نمود.

اضافه کردن صفحات فولادی به دال

یکی از روش‌های کنترل خیز سازه و افزایش سختی، مقاومت و یکپارچگی کف‌ها و سقف‌های بتنی، استفاده از صفحات و ورق‌های فولادی است. این ورق‌ها باید به صورت صحیح به سقف متصل و مهار شوند و فضای بین سقف و ورق با گروت یا مصالح بر پایه اپوکسی پر شوند تا ضمن چسبندگی کافی، عملکرد لرزه ای در برابر زلزله و انتقال بار مناسبی را از خود بر جای بگذارند.

مقاوم سازی دال بتنی با کامپوزیت‌های FRP

مقاوم سازی سقف و کف بتنی با الیاف FRP به منظور افزایش ظرفیت باربری دال، افزایش مقاومت دال در برابر خوردگی، کمبود مقاومت فشاری بتن، افزایش مقاومت خمشی، برشی و… بطور موضعی انجام می‌شود. دال‌ها عملا وظیفه تحمل بارهای قائم را دارند ولی چون عملکرد دیافراگم افقی نیز دارند، باید با اعضای مقاوم جانبی سازه اتصال داشته و از سختی و مقاومت کافی برخوردار باشند. برای مقاوم سازی دال بتنی با FRP، الیاف کربن و یا لمینت کربن را می توان با استفاده از چسب و رزین اپوکسی بصورت نوارها و يا صفحاتي بر روي سطوح تحت كشش اجرا نمود. به عبارت دیگر دال هاي يك طرفه با تكيه گاه ساده را مي توان با چسباندن الیاف و لمینت FRP در راستای میلگرد طولی در وجه تحتانی مقاوم سازی نمود. در مقابل و در دال های دو طرفه مقاوم سازي به روش FRP، الیاف و یا لمینت کربن در دو راستای عمود بر هم اجرا می گردد. ذکر این نکته ضروری است در صورتی که دال بتنی دارای تکیه گاه گیر دار باشد، الیاف و یا لمینت FRP در و جه فوقانی تیر نیز می بایست اجرا گردد. يكي ديگر از كاربردهاي روش مقاوم سازی با FRP افزايش مقاومت موضعي تيرهاي داراي سوراخ (معمولا تأسيساتي ) مي باشد. در این روش مي توان اطراف سوراخ ها را بطور موضعي با الیاف کربن تقویت کرد.

البته اگر دال دارای تکیه گاه گیردار باشد، نوارهای FRP را باید در قسمت فوقانی دال نیز اجرا نمود. همچنین تقویت و بهسازی دال بتنی با FRP به منظور افزایش ظرفیت برشی پانچ دال بتنی در اطراف ستون‌ها، و تقویت مناطق اطراف بازشو‌ها انجام می‌شود. استفاده از ورق های CFRP در ناحیه کششی اتصال دال می‌تواند تشکیل و گسیختگی ترک‌های برشی را بوسیله افزایش مقاومت خمشی دال در مجاورت ستون به تعویق اندازد و در نتیجه باعث بهبود مقاومت برشی دو طرفه اتصال گردد. در مقاوم سازی دال با FRP به دلیل ضخامت کم ورق‌های FRP (حدود 05/0 اینچ یا 3/1 میلی متر)، ورق‌ها براحتی می‌توانند تحت پوشش کف پنهان شوند و همچنین کاهش هزینه‌ها و اقتصادی بودن این روش باعث برتری آن نسبت به روش‌های معمول دیگر می‌باشد.

مقاوم سازی دال بتنی با کامپوزیت‌های FRP

تقویت اعضا و اجزای بتنی با استفاده از روکش بتنی و یا فولادی، سبب افزایش مقاومت فشاری، برشی و همچین تامین محصور شدگی جهت افزایش شکل پذیری یا پیوستگی بتن و آرماتور می‌شود. با این روش مقاوم سازی می‌توان ظرفیت برشی، فشاری و محصور شدگی ستون‌ها، دیوارها، دال‌ها و تیرها را تامین کرد و بدین ترتیب ظرفیت باربری آن‌ها در مقابل بارهای جانبی زلزله و قائم ثقلی نیز افزایش می‌یابد.

مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دال بتنی با FRP عبارتند از:

• افزایش مقاومت خمشی دال¬های یک طرفه
• افزایش مقاومت خمشی دال¬های دو طرفه
• تقویت و افزایش مقاومت برشی
• افزایش سختی و کاهش خیز در بارهای سرویس
• افزایش شکل پذیری
• ترمیم و تقویت ناشی از خوردگی
• افزایش مقاومت در برابر خوردگی
• صرفه اقتصادی نسبت به روش‌های معمول
• سهولت در اجرا

روش های مقاوم سازی دیوار در یک ساختمان

مقاوم سازی دیوار به روش شاتکریت بتنی

یکی از روش‌های مقاوم سازی دیوار برشی استفاده از شاتکریت بتنی و مسلح نمودن دیوار بتنی یا بنایی می‌باشد که در مقاوم سازی ساختمان به صورت کلی تاثیر زیادی دارد. در این روش ابتدا یک شبکه میلگرد به طور صحیح و مهاربندی شده بر روی دیوار قرار می‌گیرد و سپس با استفاده از دستگاه شاتکریت عملیات بتن پاشی صورت می‌گیرد.

این پوشش بتنی علاوه بر ایجاد انسجام مناسب در دیوار، مقاومت و شکل پذیری درون صفحه و برون صفحه را نیز افزایش می‌دهد. یکی دیگر از مزیت‌های این روش مقاوم سازی  در این است که شبکه میلگرد ایجاد شده بر سطح دیوار به همراه بتن پاشیده شده همانند یک لایه بتن مسلح بوده و باعث بهبود رفتار لرزه ای دیوار (دیوار بتنی یا دیوار بنایی) در برابر زلزله می‌شود.

مقاوم سازی دیوار با کامپوزیت‌های FRP

مصالح کامپوزیت پلیمری FRP از جنس الیاف یا فیبر کربن و یا شیشه، راه‌حلی ایده‌آل برای تعمیر و مقاوم سازی دیوار بتنی، بنایی غیرمسلح، آجری و جان‌پناه محسوب می‌شوند. از جمله المان‌های سازه ای که قابل مقاوم سازی ساختمان به کمک مصالح کامپوزیت پلیمری FRP  هستند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دیوارهای برشی بتنی مسلح
• دیوارهای بتنی غیر مسلح
• دیوارهای بنایی

ترمیم دیوار بتنی با الیاف CFRP

مزایا و خصوصیات مقاوم سازی دیوار بتنی  با  FRP عبارتند از:

• افزایش مقاومت خمشی و برشی دیوارها
• حداکثر افزایش ضخامت دیوار به میزان 5 میلی‌متر
• سبکی و افزایش حداقلی وزن دیوار
• افزایش مقاومت کل دیوار حتی درصورت پوشاندن سطح کوچکی از آن
• عمل‌کرد آب‌بندی
• کاهش بسیار زیاد نرخ خوردگی دیوار
• قابلیت اتصال مناسب به انواع دیوار اعم از بتنی، آجری و …
• عدم نیاز به هم پوشانی زیاد و در نتیجه ارزان تر بودن این روش

راهکارهای مقاوم سازی اتصالات تیر به ستون در ساختمان

اتصال تیر به ستون در قاب‌های خمشی بتنی مسلح  به علت قرارگیری اتصال تحت تنش‌های رفت و برگشتی زلزله جزء بحرانی ترین نقاط در عملکرد قاب بتن مسلح خمشی می‌باشد. لذا اصلاح عملکرد گره اتصال و مقاوم سازی آن باعث بهبود عملکرد کل سیستم و مقاوم سازی کل ساختمان خواهد شد. روش‌های متنوعی برای تقویت اتصالات به شرح زیر موجود می‌باشد که با توجه به معیارهای مختلف یک یا ترکیبی از آن‌ها برای بهبود عملکرد اتصال و تقویت آن در برابر زلزله انتخاب  می‌شود:

• تزریق رزین اپوکسی در ژاکت فولادی اتصالات بتنی
• استفاده از طوق‌های پیش تنیده X شکل
• مقاوم سازی و تقویت اتصالات با استفاده از FRP
• نصب جاکت ورق فولادی در اتصالات بتنی
• ایجاد قفس فولادی در اتصالات بتنی
• پیش تنیدگی اتصالات
• ایجاد ژاکت بتنی در اتصالات

با مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از تقویت کننده‌ FRP می‌توان ظرفیت خمشی و همچنین ظرفیت برشی اتصال ساختمان را افزایش داد. به علت دورگیری، بکارگیری این روش میزان شکل‌پذیری اتصال را نیز افزایش می‌دهد. با استفاده از frp  می‌توان بدون افزایش ابعاد اتصال، مقاومت آن را افزایش داد. استفاده از تقویت اتصال بتنی با frp  ، نسبت به روکش فولادی ارجح تر است، زیرا مشخصات مکانیکی و فیزیکی FRP، سبب شده تا  تقویت اتصال با frp  بر خلاف فولاد دچارخوردگی نشود  و در مقابل خوردگی اسیدها، بازها و مواد مهاجم مشابه در دامنه وسیعی از دما بتواند به خوبی مقاومت کند.

روش مقاوم سازی شالوده و پی در ساختمان

مقاوم سازی پی به روش افزایش ابعاد شالوده

مراحل افزایش ابعاد شالوده جهت افزایش ظرفیت باربری فونداسیون عبارتند از:

• خاالی کردن اطراف فونداسیون
• تمیز کردن و مضرس کردن سطح بتن
• کاشت میلگرد ریشه به فاصله 25-30سانتی متری در هر دو جهت با اسفتاده از چسب سازه ای و کاشت میلگرد
• مهار آرماتورهای جدید به میلگرد‌های ریشه با استفاده از سیم های فولادی. قطر و تعداد آرماتورها باید بر مبنای طراحی انتخاب گردد.
• استفاده از مصالح مناسب بر روی سطح شالوده به منظور اتصال مناسب بین بتن قدیم و جدید.
• اجرای بتن جدید قبل از خشک شدن مصالح پیوند دهنده. بتن جدید می بایست دارای افزودنی های کاهنده جمع شدگی باشد.

مقاوم سازی پی و افزودن شناژ به فونداسیون

در این روش مقاوم سازی با استفاده تکنیک اتصال فونداسیون‌ها به یکدیگر، کلیه فنداسیون در تحمل بارهای جانبی مشارکت می کند. به همین منظور شناژ بتنی در قالب دال اتصال بین پی‌های ستونی و پی زیر دیوار باربر قرارداده می‌شود.

تکنیک تقویت از زیر پی عبارت است از مقاوم سازی فونداسیون یک ساختمان از طریق عمیق تر کردن آن و در نتیجه قرار گرقت فونداسیون بر روی بستر خاک مقاوم تر.
بهسازی فونداسیون به روش تقویت از زیر پی معمولا در موارد زیر انجام می‌گیرد:

• در صورتی که در ساختمان نشست و یا ترک خوردگی مشاهده گردد، می‌توان نتیجه گرفت سیستم فونداسیون موجود توانایی لازم برای تحمل وزن ساختمان را ندارد.
• تغییر کاربری ساختمان موجود و در نتیجه افزایش بار وارد بر ساختمان در مقایسه با بار طراحی
• مشکلات به وجود آمده برای ساختمان موجود بعلت احداث یک ساختمان جدید با فونداسیون عمیق تر در مجاورت آن

ترمیم بتن آسیب دیده

بتن را می‌توان یکی از پر کاربردترین مصالح در ساخت ساختمان نامید. بتن و ساختمان‌های بتنی در طول فرآیند بهره‌برداری و ساخت دچار آسیب و تخریب شده که ترمیم بتن را ایجاب می‌کند. انواع آسیب‌های رایج وارد بر بتن در ساختمان‌ها عبارتند از:

• ترک خوردگی در بتن
• کرموشدن بتن
• خوردگی بتن
• کنده شدن و آسیب‌های فیزیکی وارد بر سطح بتن

ترمیم بتن با استفاده از ملات ترمیم بتن

ترمیم کننده پایه پلیمری بتن با گرانروی بالا، ملاتی با مقاومتی برابر یا بیشتر از مقاومت بتن پایه و دارای خاصیت گیرش سریع و چسبندگی مناسب با سطح بتن است. از ملات تعمیراتی بتن می‌توان برای ترمیم و تعمیر بتن در قسمت‌هایی که دچار آسیب و ضعف شده است استفاده نمود. ملات تعمیراتی بتن در دو نوع پایه سیمانی و پایه اپوکسی موجود می‌باشد که از آن‌ها برای تعمیر و ترمیم انواع سطوح و المان‌های بتنی و مقاوم سازی ساختمان‌ها استفاده می‌شود.

ترمیم بتن به روش تزریق رزین اپوکسی

ترک‌های موجود در بتن با توجه به اهمیت سازه و علل وقوع آن‌ها دسته بندی و تعمیر و بازسازی نمود. تزریق رزین اپوکسی تحت فشار به منظور ترمیم ترک خوردگی در عضو بتنی، از جمله روش‌های مقاوم سازی کاربردی می‌باشد.
مراحل ترمیم بتن ترک خورده به روش تزریق به شرح زیر است:

• الگو گذاری و مشخص کردن محل سوراخ‌ها
• سوراخ کاری محل‌های مشخص شده در مرحله قبل
• نصب نیپل‌ها و پکرها
• انجام عملیات تزریق با پمپ تزریق

الحاق دیوار برشی به یک ساختمان

در روش مقاوم سازی الحاق دیوار برشی به سازه بتنی یا فولادی می‌توان سختی سازه را تغییر داده و علاوه بر بالا بردن ظرفیت تحمل بارهای ثقلی، ظرفیت تحمل بارهای جانبی ناشی از زلزله را نیز افزایش داد.

افزایش ظرفیت باربری با افزودن بادبند به ساختمان

اضافه نمودن مهاربند فولادی برای مقاوم سازی ساختمان بتنی، افزایش سختی، کاهش نیاز به شکل پذیری و افزایش مقاومت برشی سیستم را به همراه خواهد داشت. عموماً استفاده از سیستم‌های مهاربندی واگرا (EBF) در مقاوم سازی و تقویت ساختمان های بتنی به دلیل پر هزینه بودن و مشکلات موجود در اجرا و تأمین جزییات تیر پیوند مرسوم نمی‌باشد اما انواع سیستم‌های مهاربندی همگرا می‌توانند در این نوع بهسازی و تقویت سازه‌های بتنی و فولادی مورد توجه قرار گیرند.

اضافه کردن قاب خمشی به ساختمان

تکنیک اضافه کردن قاب خمشی جهت رفع مقاومت و یا سختی موضعی و یا کلی ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش معمولا قاب‌های خمشی فولادی بلافاصله در مجاورت تیرها و یا ستون‌های موجود و یا نزدیکی باز شو طبقه اول قرار داده می‌شود. قاب‌های خمشی در مکان‌های غیر از موارد اشاره شده و یا طبقات بالاتر از طبقه اول قرار داده نمی‌شود.

جداساز لرزه ای در بهسازی ساختمان

سیستم های جداساز لرزه ای یکی از روش‌های متداول حفاظت از ساختمان‌ها در برابر بارهای لرزه ای وارد بر آن می‌باشد. جداسازهای لرزه ای شامل المان‌های سازه ای می‌باشد که ساختمان‌های بلند مرتبه را از فونداسیون آن که بر روی بستر لرزه خیز قرار گرفته است جدا کرده و در نتیجه عملکرد یکپارچه و ایمن ساختمان رادر برابر زمین لرزه فراهم می‌سازد.

نقش میراگر در بهسازی ساختمان

ساختمان‌های بلندمرتبه نیازمند راهکارهای مقاوم سازی بهینه تری می‌باشند. میراگرها عبارتند از جاذب‌های انرژی وارد شده به ساختمان . دمپر‌ها که در محل‌های از پیش تعیین شده در ساختمان قرار داده می‌شود نیروهای زمین لرزه را به خود جذب کرده و از آسیب وارده به ساختمان و در برخی موارد فروپاشی آن جلوگیری می‌کند.

مقاوم سازی ساختمان نيمه اسكلت موجود

مطابق ضابطه شماره 744، يکي از متداول ترين سيستم های ساختمانی ساخته شده در کشور، به خصوص در سال هاي دهه 60 و 70، سيستم ساختماني نيمه اسکلتي مي باشد که حجم عمده اي از ساختمان های اجرا شده در اين سال ها را پوشش مي دهد.
همچنين در بسياری از ساختمان هاي آجری، با توجه به حذف بعضي از ديوارها توسط کاربران و جايگزينی آن ها با ستون های فولادی يا بتني، عملا اين بناها به عنوان سيستم هاي نيمه اسکلتي طبقه بندی می شوند. بررسي ها نشان داده است که حجم وسيعي از اين ساختمان ها نياز به مقاوم سازی دارند.

ساختمان نيمه اسکلتی متشکل از ديوارهاي بنايی و يکي از سيستم های قاب فولادي ساده يا مهاربندي شده، قاب خمشي فولادی يا بتنی، يا تک ستون های فولادی يا بتني مي باشد. در اين سيستم ها الزاما قاب فولادی يا بتنی يا تک ستون های موجود، مسئوليت انتقال قسمتی از بار ثقلی را بر عهده دارند. نيروی جانبی لرزه ای بين اعضای باربر جانبی توزيع می شود که نحوه توزيع بستگي به صلبيت ديافراگم ها خواهد داشت. سقف های اغلب ساختمان های نيمه اسکلتي از نوع طاق ضربي يا تيرچه بلوک مي باشد.ساختمان هاي نيمه اسکلتی موجود در کشور، با توجه به سيستم سازه ای و روش اجرا، عمدتا آسيب پذير می باشند. روش های پیشنهادی جهت مقاوم سازی ساختمان نیمه اسکلتی موجود در کشور عبارتد از:

• افزودن ديوار برشي بتنی و يا بنايی
• افزودن قاب بادبندی شده فولادی و يا قاب خمشی فولادی
• تقويت ديوار بنايی با بتن پاشی
• مقاوم سازی با FRP
• پر كردن بازشوی داخل ديوارها
• مهار دیوار به كمك پشت بند
• مهار دیوار طاق ضربی با مهاربند قطری فولادی

هزینه مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی و فولادی

هزینه مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتنی و فولادی یکی از مهم‌ترین عواملی است که در تصمیم‌گیری‌ها تأثیرگذار است. این هزینه به عوامل متعددی بستگی دارد و بسته به نوع ساختمان، وضعیت فعلی سازه، روش‌های مقاوم‌سازی، و میزان تقویت مورد نیاز متفاوت است.

اولین عامل مؤثر در هزینه مقاوم‌سازی، نوع ساختمان است. ساختمان‌های بتنی و فولادی هر کدام ویژگی‌ها و نیازهای خاص خود را دارند. در ساختمان‌های بتنی، ممکن است نیاز به تقویت اجزای مختلفی مانند ستون‌ها، تیرها، یا دیوارهای برشی باشد که هر یک هزینه‌های متفاوتی دارند. در مقابل، در ساختمان‌های فولادی ممکن است به تقویت اتصالات، افزودن مهاربندها، یا تعویض اجزای فلزی نیاز باشد.

دومین عامل، روش مقاوم‌سازی انتخابی است. روش‌های مختلفی برای مقاوم‌سازی وجود دارد از جمله استفاده از ژاکت فولادی، الیاف پلیمری تقویت‌شده (FRP)، ژاکت بتنی، یا افزودن دیوارهای برشی جدید. هر یک از این روش‌ها بسته به مواد و تکنولوژی‌های مورد استفاده هزینه‌های متفاوتی دارند. به عنوان مثال، استفاده از FRP به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن ممکن است هزینه بیشتری نسبت به سایر روش‌ها داشته باشد.

سومین عامل، میزان تقویت مورد نیاز است. اگر ساختمان به شدت آسیب دیده باشد یا نیاز به تقویت گسترده‌ای داشته باشد، هزینه‌ها به مراتب افزایش می‌یابد. از سوی دیگر، اگر ساختمان تنها نیاز به تقویت جزئی داشته باشد، هزینه‌ها کمتر خواهد بود.

به‌طور کلی، هزینه مقاوم‌سازی ساختمان‌ها می‌تواند از چندین میلیون تا چند صد میلیون تومان متغیر باشد. برای برآورد دقیق هزینه، مشاوره با کارشناسان مقاوم‌سازی ضروری است تا با توجه به شرایط خاص هر پروژه، بهترین و مقرون به صرفه‌ترین راهکار انتخاب شود.