روش های مقاوم سازی ساختمان های بنایی

روش های مقاوم سازی

تعمیر سطوح

تعمیر سطوح از روش هاي متداول مقاوم سازي می باشد. تکنیک هاي متفاوتی براي تعمیر سطوح وجود دارد که مهمترین آنها ملات با تور سیمی و بتن پاشی است. این روشها به طور طبیعی با پوشش خارجی سطوح بر روي ظاهر معماري و تاریخی بنا تاثیر گذار بوده و از جمله نقاط ضعف این نوع مقاوم سازي می باشد.

ملات با تور سیمی

ملات با تور سیمی شامل چندین لایه از شبکه میلگرد با قطر کم و با چشمه بسیار ریز است که در شکل زیر نمایش داده شده است. ملات سیمان با مقاومت بالا با ضخامتی در حدود 10 الی 55 میلیمتر بر روی مش مذکور ریخته می شود.

شبکه مش بندی

بتن پاشی

یکی دیگر از روش هاي موجود براي مقاوم سازي ساختمان هاي بنایی غیرمسلح پوشش دادن دیوار و یا پایه ها با شاتکریت میباشد. روش کار بدین صورت است که پوشش بتن بر روي شبکه آرماتورهاي موجود پاشیده میشود. در این روش اگر طراحی بدرستی صورت پذیرد، فولادهاي استفاده شده براي مسلح سازي ظرفیت بالایی از جذب انرژي را به ساختمانهاي بنایی غیرمسلح اضافه مینماید. باید توجه نمود که حداقل آرماتورهاي شبکه همان میزان آرماتور افت وحرارت جهت کنترل ترک باشد. براي اینکه دیوار و بتن پاشیده شده مانند یک جسم مرکب عمل کنند باید اتصالات برشی میان آن دو تعبیه شود. براي پر نمودن سوراخهایی که براي ثابت نگه داشتن اتصالات برشی نیز می توان از اپوکسی و یا گرویت سیمانی استفاده نمود. ضخامت پوشش بتن پاشیده نیز با توجه به میزان لرزه خیزی منطقه متفاوت است که حداقل 60 میلیمتر می باشد. جهت ایجاد چسبندگی لازم میان آجر و پوشش شاتکریت باید ابتدا آجر را به حالت اشباع با سطح خشک در آورد تا آب موجود در شاتکریت را جذب نکرده و سبب ایجاد ترک در بتن پاشیده شده نشود. و سپس لایه ای مانند اپوکسی را برروی آجر پاشیده و بعد از آن بتن پاشیده شده را بر روی اپوکسی شوت نماییم. اگر بتن پاشی به طریقه بالا صورت پذیرد می توان مقدار بار نهایی ساختمان های بنایی غیر مسلح را افزایش دهد.

تزریق گروت و یا اپوکسی

تزریق گروت از جمله راه هاي متداول مقاوم سازي بوده که در این روش براي برگرداندن مقاومت ساختمان هاي بنایی غیرمسلح ، تركها و حفرههاي توخالی که به علت تخریب شیمیایی و فیزیکی سطح و یا فعالیت هاي مکانیکی به وجود آمده است توسط گروت و یا اپوکسی پر میشود. برتري این روش نسبت به روش تعمیر سطوح عدم تخریب سطح و به تبع آن حفظ زیبایی معماري و بافت تاریخی ساختمانهاي بنایی غیرمسلح می باشد. موفقیت این روش به تکنیک تزریق و یکسان بودن مقاومت، مدول الاستیسیته و مشخصات حرارتی گروت با مصالح بنایی موجود بستگی دارد. براي ترك هاي کوچک تر از 2 میلیمتر از رزین اپوکسی و براي ترك هاي بزرگتر و حفره ها میتوان از گروت هاي سیمانی همراه با ماسه استفاده نمود.

مقاوم سازي دیوارهاي ساختمان هاي بنایی غیرمسلح در برابر بارهاي لرزهاي زمانی میتواند بیشترین اثر را داشته باشد که مقاوم سازي بر اساس مراحل زیر صورت پذیرد:

• قرار دادن ورودی های تزریق در سوراخ و آب بندی نمودن سوراخ در اطراف ورودی
  • شستن ترك ها و حفره ها با آب. تزریق آب از پایین تا بالای دیوار انجام میشود تا به این طریق ورودی های فعال مشخص شود.
    • تزریق گروت با فشاری 0.1 MPa از پایین به بالا بدین صوت که ابتدا پایین ترین سوراخ را پر نموده تا از سوراخ بالایی گروت به بیرون بریزد. پس از آن این عملیات برای سوراخ بالایی انجام می شود و تا بالاترین سوراخ ادامه می یابد. بعد از پر نمودن ترک های بزرگ ترک های کوچک را نیز با اپوکسی پر می نماییم.
    • پر کردن باز شوها

یک روش ساده برای مقاوم سازی در صفحه یک دیوار برشی پر کردن بخشی و یا تمام پنجره ها یا درهای غیر ضروری میباشد. این عمل از تمرکز تنش که در گوشه های باز شوها تولید می شود و سبب ایجاد ترک است جلوگیری می نماید و همچنین باعث افزایش سختی جانبی دیوار می شود. نکته مهم در پر کردن بازشوها این است که قسمتهای پر شده با قسمتهای موجود به شکل در هم تنیده اجرا شود و یا نوعی از اتصالات برشی بین آن دو تعبیه شود. این عمل باعث ایجاد عملکرد واحد دیوارهای موجود با بازشوهای پرشده میگردد.

بزرگ کردن باز شوها

متناوباً بزرگ کردن بازشوها بوسیله حذف کردن بخشی از مصالح بنایی نیز یکی از راه حلهای پیشنهادی میباشد. در این روش چون شکست برشی دیوار باعث آسیب بیشتر خواهد شد، در بعضی حالات با افزایش نسبت ارتفاع به طول دیوار میتوان شکست برشی را تبدیل به شکست خمشی نمود. این تکنیک برای افزایش نسبت طول به عرض پایه ها بکار برده میشود و باعث میشود تا رفتار آن از حالت برشی به حالت خمشی تبدیل شود. این عمل شکل گسیختگی را از حالت شکننده به شکل پذیر تغییر میدهد.

افزایش بارهاي قائم

افزودن بارهای قائم به ساختمانهای بنایی غیرمسلح معمولا عملکرد دیوار را تحت بارهای داخل و خارج از صفحه بهبود میبخشد. بارهای قائم در کنار هم نگه داشتن ماتریس بنایی کمک میکند و همچنین بعد از وقوع ترک سبب تولید نیروهای اصطکاکی بیشتری میشود. در این روش، مقاوم سازی میتواند به سادگی و با افزودن وزن سازه انجام شود و یا با اجرای میله و یا کابل های پس تنیده تنش قائم بر روی اجزا دیوار اعمال کرد. البته این روش باید به دقت انجام گیرد زیرا بمانند نیروهای قائم تنش ها روی ساختمانهای بنایی غیرمسلح افزایش مییابد و می تواند به گسیختگی شکننده ناشی از خرد شدگی منجر شود. همچنین طراح باید افت کشش ناشی از خزش و انقباض مصالح بنایی را در محاسبات وارد نماید.

تقویت اتصالات دیوار دیافراگم

یک مشکل عمده در رابطه با ساختمانهای بنایی غیر مسلح ناکافی بودن و یا کاهش یافتن پیوستگی میان دیوار و دیافراگم است. این ارتباط از آنجا که سبب مهار بندی دیوار میشود و در مورد دیافراگم های صلب دیوارهای موازی را مجبور مینماید تا با یکدیگر عمل کنند، معیار مهمی در رفتار کلی ساختمان میباشد.

نوارهای فولادی

افزودن نوارهای فولادی عمودی و قطری به سطح خارجی یک دیوار و یا سازه بنایی مقاومت لرزهای و شکل پذیری ساختمانهای بنایی غیرمسلح را بالا خواهد برد. اگر این نوارها به درستی به دیوار مهار شوند، فولادها میتوانند به شکل یک خرپا عمل نمایند.

اضافه کردن مهاربند

یک روش بدیهی برای بهبود رفتار ساختمان، متصل نمودن اعضای مهاربند فولادی شامل صفحات و پروفیلهای فولادی است برای زیاد کردن سختی ساختمانهای بنایی غیرمسلح میباشد. در این حالت سیستمهای فولادی به طور مستقیم به دیوار ویا دیافراگم سازه بنایی اضافه میشوند. در نظر گرفتن سختی نسبی سازه غیرمسلح از طرفی و از طرف دیگر مهاربندهای فولادی در محاسبات فاکتور مهمی می باشد که باید به آن توجه نمود. این روش در مواردی که ساختمان دارای انحراف زیادی باشد قابل استفاده است. همچنین فولادهای اضافه شده شکل پذیری ساختمان را افزایش میدهند.

افزودن هسته های مرکزی

همانطوری که در شکل زیر نشان داده شده است یک هسته تثبیت شده بوسیله گروت میتواند به یک دیوار ساختمان های بنایی غیرمسلح اضافه شود تا رفتار آن را به یک دیوار مسلح تغییر دهد. گروت باید پیوستگی کافی را میان عناصر تقویتی و مصالح بنایی موجود ایجاد کند تا بتواند نیروی زلزله را منتقل کند. مشخصات مقاومتی و مدول گروت باید با مصالح بنایی موجود سازگار باشد. فولادهای اضافه شده به مقدار زیادی شکل پذیری دیوارهای برشی را اضافه می نماید.

مقاوم سازی به روش هسته مرکزی

روش فیبرهای مسلح کننده پلیمری

فیبرهای مسلح کننده پلیمری به سرعت تبدیل به یکی از مواد متعارف در پروژههای مهندسی عمران بخصوص مقاوم سازی شده اند. نسبت بالای مقاومت آنها را برای مصارف سازهای ایده آل ساخته است. این مواد بخصوص برای مقاوم سازی لرزهای کاربرد دارند زیرا به FRP و سختی به وزن مواد اعضای اضافه شدن مقدار ناچیزی جرم مقادیر زیادی به مقاومت و سختی سازه افزوده میشود. در تعدادی از مطالعات اخیر رفتار المانهای سازه ای آزمایش شده است تا رفتار خارج و داخل از صفحه آنها مورد بررسی قرار گیرد. در این FRP ساختمانهای بنایی غیرمسلح مقاوم سازی شده توسط بخش به بررسی برخی از این تکنیک ها که برای اعضای بنایی استفاده شده است میپردازیم.

پوشش کامل دیوار یا نوار با الگوی X

ساده ترین روش مقاوم سازی ساختمان های بنایی غیر مسلح به وسیله FRP که توسط محققین بسیاری مورد بررسی قرار گرفته است پوشاندن تمام المان های دیوار توسط یک یا چند لایه از مواد FRP می باشد. مطالعات نشان داده است که این روش می تواند بر روی یک و یا اثر دو سطح دیوار بدون هیج گونه تاثیر خارج از صفحه انجام گیرد. همچنین این امکان وجود دارد تا با استفاده از نوارهای FRP در الگوی X شکل به تاثیرات مشابهی دست یافت. هر دو این سیستم ها سختی داخل صفحه را بالا می برند و همچنین رفتار خارج از صفحه را بهبود می بخشند. ورق های FRP که بوسیله یک پوشش اپوکسی به دیوار متصل می شوند، مواد بنایی را به یکدیگر متصل می نمایند و به پخش تدریجی ترک کمک می نمایند.در یک سازه ساختمان های بنایی غیر مسلح عادی، اتلاف انرژی از طریق تکان و لغزش در طول ترک های اولیه انجام می گیرد. پوشش FRP از این رفتار جلوگیری می کند و رها شدن اتصالات FRP مهمترین وسیله این اتلاف انرژی می باشد. این رفتار می تواند منجر به گسیختگی شکننده تر از حالت عادی شود.

مسلح کردن بازشوها

یک گزینه دیگر در برابر پوشش کامل دیوارها توسط FRP قرار دادن نوارهای FRP در طول محیط بازشوهای پنجره ها و همچنین متناوب به شکل عمودی در طول دیوار است که در شکل زیر نشان داده شده است.