انواع روش های مقاوم سازی ستون بتنی چیست؟ ستون ها اعضایی هستند که تحت نیروهای محوری یا بدون نیروهای برشی و لنگرهای خمشی قرار می گیرند. در قاب خمشی، ستون علاوه بر انتقال بار ثقلی به پی، باید تنش های ناشی از بارهای جانبی ناشی از زلزله را نیز تحمل کند. رعایت اصل ستون های مستحکم ، تیرهای ضعیف یکی از اصول طراحی است و در طراحی همواره سعی بر این است که شکل گیری درزهای خمیری به تیرها یا براکت ها منتقل شود تا فلسفه ستون های محکم، تیرهای ضعیف رعایت شود. روش های تقویت ستونهای بتنی طبق قوانین طراحی باید دارای حداقل ابعاد عرضی باشند. زمانی که یک انواع روش های مقاوم سازی ستون بتنی نسبت طول به عرض زیادی داشته باشد، تحت خمش های دو محوره از کار می افتد. مقاوم سازی ستون های بتنی برای افزایش مقاومت محوری، خمشی و برشی و همچنین افزایش شکل پذیری ستون ها در نزدیکی نقاط اتصال به تیرها و تقویت نقاط ضعیف انجام می شود. در ستونهای بتن مسلح ، گسل‌های لرزه‌ای با شکست‌های ناشی از طول اتصال ناکافی i، برش ناشی از برشی، خمشی و برشی و خمشی، شکست ستونهای کوتاه و ترک‌های ناشی از کمانش طولی میلگرد همراه است.
ستون چیست؟
ستون یک سازه عمودی است که بر روی پی گذاشته می شود، وظیفه اصلی آنها حمل بار سازه های فوقانی و همچنین انتقال بار از تیرهای مجاور به سازه های زیرین و در نهایت به فونداسیون سازه می باشد. به طور کلی می توان گفت که ستون سازه ای است که می تواند بار محوری را به صورت نیروی فشاری تحمل و انتقال دهد. بارهای محوری به دو صورت به عضو ستون اعمال می شود:- در صورتی که جهت بار با محور طولی شفت که از مرکز مقطع عبور می کند منطبق باشد به این نوع بار، بار محوری ساده می گویند.
- اگر امتداد بار با محور طولی شفت منطبق نباشد، در این صورت علاوه بر تأثیر فشار بار، تأثیر انحراف آن از مرکز نیز بر محور و سازه تأثیر می گذارد. اثر انحراف بار روی شفت معمولاً منجر به خمش می شود.
- اهمیت ستون در این است که رابط کف (فنداسیون) و سقف است و هرگونه ضعف در ستون خسارات جبران ناپذیری به سازه و سقف وارد می کند و گاهی با خسارات مالی و جانی همراه است.
خرابی ستون های بتنی به دلایل زیر است:
- ایجاد ترک و خرد شدگی
- خوردگی میلگرد فولادی
- فقدان کمیت و موقعیت آرماتور موجود
- عدم مقاومت فشاری در بتن
- طول وصله ناکافی
- کمانش میلگرد های طولی
- شکست های ناشی از برش
- شکستگی های ناشی از فعل و انفعالات خمشی و برش خمشی
- شکست ستون کوتاه
انواع روش های مقاوم سازی ستون بتنی
در سال های اخیر روش های مختلفی برای تقویت ستون‌ها برای افزایش ظرفیت خمشی، برشی و شکل پذیری ستون‌ها با افزایش فواصل جانبی ناحیه اتصال پلاستیک پیشنهاد شده است که در هنگام زلزله‌های مختلف عملکرد خوبی دارد. روش تقویت این ستون به شرح زیر است:در ادامه هر یک از روش های فوق را شرح خواهیم داد:1. از ژاکت بتنی استفاده کنید
انواع روش های مقاوم سازی ستون بتنی ژاکت بتنی از یک لایه بتن، میلگرد طولی و خاموت بسته تشکیل شده است. ژاکت های بتنی مقاومت خمشی و برشی ستون ها را افزایش می دهند و افزایش شکل پذیری ستون در این حالت کاملا مشهود است. در مواردی که شدت آسیب به ستون ها زیاد باشد و یا ستون ها ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی را نداشته باشند از پوشش های بتن مسلح استفاده می شود.بسته به موقعیت، ژاکت بتنی را می توان در اطراف ستون یا در یک طرف حمل کرد. مناسب بودن طرح ژاکت بتنی به اتصال آن به عضو بستگی دارد. اگر ضخامت ژاکت بتنی کم باشد، افزایش سفتی مقاوم سازی سمت راست قابل توجه نخواهد بود. ژاکت های بتنی ستونی باعث افزایش ابعاد ستون ها می شود که علاوه بر مسائل معماری باعث افزایش وزن ساختمان نیز می شود. گاهی اوقات عملکرد کامپوزیت های بتن و روکش قدیمی تنها با چسبندگی بین آنها (به دلیل ناهمواری سطح بتن قدیمی) حاصل می شود که می توان از آن برای ایجاد اتصالات قوی تری بین قفس های قدیمی و جدید با استفاده از آرماتور Ω جوش داده شده به قدیمی استفاده کرد. میلگرد جدید ظاهر می شود. اما در مواردی که ابعاد ستون مقاوم سازی بزرگ است و امکان قفل کردن تمام میلگردهای جدید حداقل یکی در میان وجود ندارد، برای جلوگیری از کمانش طولی میلگرد، استفاده از گیره های اتصال ضروری است. اگر ژاکت بتنی ستون فقط در قسمتی از ستون استفاده شود، خاموت قدیمی باید نمایش داده شود و خاموت جدید باید به آن جوش داده شود. اگر به دلایلی افزایش ظرفیت برشی بدون افزایش ظرفیت خمشی در نظر گرفته شود، ممکن است پوشش اعمال شده به سقف و تیرچه ها نچسبد و اگر افزایش ظرفیت خمشی ستون نیز در نظر گرفته شود، پوشش اعمال شده باید از طریق سقف عبور کند. هنگام استفاده از محلول مقاوم سازی ستون های بتنی با ژاکت های بتنی، اگر افزایش ظرفیت خمشی ستون ها در نظر گرفته شود، آرماتورهای طولی اضافه شده باید در ترمیم و بهسازی فونداسیون برای مقاوم سازی و از طریق سقف به طور مداوم محدود شود. ستون های اضافی معمولاً در چهار گوشه ستون قرار می گیرند و هنگام عبور از سقف نباید با تیرها برخورد کنند. افزودن خاموت در ژاکت بتنی ستون مقاومت برشی ستون را افزایش می دهد. خاموت به دلیل ستون نمی تواند با یک آرماتور عمل کند و حداقل باید از دو آرماتور متصل به آرماتور طولی استفاده شود. خم خاموت باید طول کافی داشته باشد و حداقل زاویه 135 درجه داشته باشد.اجرای ژاکت بتنی
بهتر است از ژاکت بتنی با قالب خود و بتن جامد استفاده شود اما اگر پوشش بتن کمی ضخیم باشد استفاده از روش بتن پاشی بهتر از بتن است. در نمودار پوشش بتنی با قالب نشان داده شده است. در این روش پس از بستن آرماتورهای اطراف ستون ها، قالب گیری و بتن به صورت مرحله ای انجام می شود. ارتفاع قالب در هر مرحله باید به حدی باشد که بتن و تراکم امکان پذیر باشد. ساخت بتن در قسمت بالایی زیر سقف سخت ترین قسمت است. در شکل پوشش بتنی ستون با روش بتن پاشی نشان داده شده است. برای اجرای بتن شاتکریت از کرمبندی استفاده می شود. حداقل مشخصات فنی پوشش های بتنی در زیر ارائه شده است. لازم به ذکر است کلیه ضوابط آیین نامه بتن ایران برای طراحی و اجرای پوشش های بتنی باید اجرا شود. 1- مقاومت مصالح جدید برابر یا بیشتر از مقاومت مصالح موجود باشد، توصیه می شود مقاومت فشاری بتن روکش دار حداقل 5 مگاپاسکال بیشتر از بتن موجود باشد. 2- برای ستون هایی که نیاز به تستر اضافی ندارند باید از چهار آرماتور طولی به قطر 16 میلی متر استفاده شود که با خاموت به قطر 8 میلی متر متصل می شوند. 3- حداقل ضخامت پوشش بتنی 100 میلی متر می باشد. 4- حداقل قطر خاموت 8 میلی متر و حداکثر 14 میلی متر می باشد. زاویه خمش انتهای خاموت 135 درجه است. 5. فاصله محوری تا محور خاموت نباید بیشتر از 200 میلی متر باشد، اما ترجیحاً فاصله خاموت نباید از ضخامت پوشش بیشتر شود. در فاصله 1/4 ارتفاع ستون از تکیه گاه، فاصله خاموت نباید از 100 میلی متر تجاوز کند. 6. فاصله افقی آماتوری ستون های متوالی نباید از هیچ یک از مقادیر زیر تجاوز کند: الف: 12 برابر قطر کوچکترین آرماتور طولی، چه به تنهایی و چه به عنوان عضوی از گروه تقویت کننده تماسی. ب: 48 برابر قطر میلگرد خاموت پ: 250 میلیمتر در صورتی که مقاومت بتن پوششی بیشتر از مقاومت بتن موجود باشد، هنگام تحلیل مقاومت خمشی ستون های مسلح می توان سطح مقطع ستون ها را به میزان مقطع افزایش داد و مصالح را به عنوان مصالح اولیه در نظر گرفت. از ستون ها با فرضیه حفاظت می توان تسلیم و ظرفیت خمشی انتهای ستون را تا 90 درصد مقدار محاسبه شده در نظر گرفت. افزایش ظرفیت برشی را می توان بر اساس مقدار خاموت اضافه شده محاسبه کرد. فقط خاموت برای محاسبه تعداد رهگیری ها در نظر گرفته می شود.