روش های مقاوم سازی ساختمان های بنایی

تعمیر سطوح از روشهای متداول مقاوم سازی میباشد. تکنیکهای متفاوتی برای 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 روی ظاهر معماری و تاریخی بنا تاثیر گذار بوده و از جمله نقاط ضعف این نوع مقاوم سازی میباشد.

ملات با تور سیمی

ملات با تور سیمی شامل چندین لایه از شبکه میلگرد با قطر کم و با چشمه بسیار ریز است . ملات سیمان با مقاومت بالا با ضخامتی در حدود ۱۰ الی ۵۵ میلیمتر بر روی مش مذکور ریخته می شود.

ملات با تور سیمی

شبکه مش بندی

بتن پاشی

یکی دیگر از روشهای موجود برای مقاوم سازی ساختمانهای بنایی غیرمسلح پوشش دادن دیوار و یا پایه ها با شاتکریت میباشد. روش کار بدین صورت است که پوشش بتن بر روی شبکه آرماتورهای موجود پاشیده میشود. در این روش اگر طراحی بدرستی صورت پذیرد، فولادهای استفاده شده برای مسلح سازی ظرفیت بالایی از جذب انرژی را به ساختمانهای بنایی غیرمسلح اضافه مینماید. باید توجه نمود که حداقل آرماتورهای شبکه همان میزان آرماتور افت وحرارت جهت کنترل ترک باشد. برای اینکه دیوار و بتن پاشیده شده مانند یک جسم مرکب عمل کنند باید اتصالات برشی میان آن دو تعبیه شود.. برای پر نمودن سوراخهایی که برای 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 ۶۰ 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 راههای متداول مقاوم سازی بوده که در این روش برای برگرداندن مقاومت ساختمانهای بنایی غیرمسلح ، ترکها و حفرههای توخالی که به علت تخریب شیمیایی و فیزیکی سطح و یا فعالیتهای مکانیکی به وجود آمده است توسط گروت و یا اپوکسی پر میشود. برتری این روش نسبت به روش تعمیر سطوح عدم تخریب سطح و به تبع آن حفظ زیبایی معماری و بافت تاریخی ساختمانهای 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. برای ترکهای کوچک تر از ۲ میلیمتر از رزین اپوکسی و برای ترکهای بزرگتر و حفره ها میتوان از گروتهای سیمانی همراه با ماسه استفاده نمود.

مقاوم سازی دیوارهای ساختمانهای بنایی غیرمسلح در برابر بارهای لرزهای زمانی میتواند بیشترین اثر را داشته باشد که مقاوم سازی بر اساس مراحل زیر صورت پذیرد:

    قرار دادن ورودیهای تزریق در سوراخ و آب بندی نمودن سوراخ در اطراف ورودی

    شستن ترکها و حفره ها با آب. تزریق آب از پایین تا بالای دیوار انجام میشود تا به این طریق ورودیهای فعال مشخص شود.

    تزریق گروت با فشاری ۰٫۱ 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 بارهای 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 کابلهای پس تنیده تنش قائم بر روی اجزا دیوار اعمال کرد. البته این روش باید به دقت انجام گیرد زیرا بمانند نیروهای قائم تنشها روی ساختمانهای بنایی غیرمسلح افزایش مییابد و میتواند 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 غیرمسلح 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 دیافراگمهای 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 میباشد 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

یک هسته تثبیت شده بوسیله گروت میتواند به یک دیوار ساختمانهای 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 شدهاند. نسبت بالای مقاومت آنها را برای مصارف سازهای ایدهآل 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 تکنیکها 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 ثر 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 ماقومت و 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 پیجره ها و همچنین متناوبا به شکل عمودی در طول دیوار است .