به چه دلیل ستون بتنی نیازمند مقاوم سازی می باشد؟

به چه دلیل ستون بتنی نیازمند مقاوم سازی می باشد؟  امروزه بنا به دلایل مختلفی از جمله زلزله های اخیری که در مناطق مختلف رخ داده است و هم چنین وجود مشکلات متعدد در طراحی و اجرا بسیاری از ساختمان ها و سازه ها نیاز به مقاوم سازی و بهسازی دارند. از این رو مهندسان سازه و سازندگان ساختمان ها به دنبال راهکارهای مناسبی برای مقاوم سازی و بهسازی سازه ها هستند. در این مقاله از وب سایت رادیاب قصد داریم تا به بررسی دلایل مقاوم سازی ستون بتنی بپردازیم و در این باره اطلاعات بسیار مهمی را در اختیار شما عزیزان قرار دهیم. بنابراین برای کسب اطلاعات بیشتر تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

طراحی ستون های بتنی:

سازه ها و ساختمان ها از دو جزء بسیار اساسی ساخته می شوند که در زیر به آن ها اشاره می کنیم:

• المان های سازه ای
• المان های غیر سازه ای

لازم به ذکر می باشد که المان های سازه ای یک سازه شامل تیرها، ستون ها، فونداسیون، سقف ها، دیوارهای برشی و ... می باشند که نیاز است مهندسان سازه یک طراحی سازه ای بسیار مناسب برای آن ها انجام دهند. هم چنین باید اشاره شود که المان های غیر سازه ای یک سازه شامل دیوارهای داخلی و دیوارهای نما، اجزایی مانند تاسیسات برقی و مکانیکی و ... می باشند. زمانی که صحبت از مقاوم سازی یک سازه می شود، یعنی اجزای سازه ای و غیر سازه ای آن را در برابر بارهای وارده به گونه ای مقاوم سازی نماییم که دچار ایراد و تخریب نشوند. از این رو مقاوم سازی ساختمان ها به خصوص آن هایی که در مناطق لرزه خیز وجود دارد از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. یکی از مهم ترین المان های سازه ای ساختمان ها و پل ها ستون ها هستند. در واقع ستون ها بارهای وارده را به فونداسیون منتقل می کند و لازم به ذکر است که این المان سازه ای، با تیرها دست به دست یک دیگر داده و ایستادگی یک سازه را شامل می شوند. در واقع می توان اذعان داشت که ستون ها اعضايي به شمار می آیند كه تحت نيروي محوري، نيروي برشي و لنگر خمشي قرار دارند. البته گاهی اوقات ممکن است برخی از نیروهای ذکر شده به ستون ها وارد نشود و این موضوع به بارگیری ستون و نوع بار وارده به آن بستگی دارد. نکته بسیار مهمی که باید بدانید، این است که در سیستم قاب خمشي، ستون ها علاوه بر انتقال بارهاي ثقلي به فونداسيون، بايد در برابر بارهای جانبی از خود مقاومت کافش نشان داده و به علاوه بتوند نیروی حاصل از بار جانبی را به فونداسیون ها منتقل نمایند. یکی از موارد بسیار ضروری و مهمی که باید توسط مهندسان سازه رعایت گردد و آن را در طراحی های سازه ای خود قرار دهند، رعايت اصل ستون قوي- تير ضعيف می باشد که از اصول مهم در طراحی سازه به شمار می آید و به علاوه در طراحي همواره سعي بر آن است كه تشكيل مفصل خميري به تيرها و يا بادبندها انتقال داده شود تا فلسفه ستون قوي، تير ضعيف رعايت شود.

در چه صورت مقاوم سازی برای سازه ها انجام می شود؟

این سوالی است که بسیاری از شما عزیزان از مشاوران و کارشناسان و مهندسان رادیاب می پرسید. برای پاسخ به این سوال باید اشاره شود که تشخیص استفاده از راهکارهای مختلف مقاوم سازی بر عهده مهندسان با تجربه در این زمینه می باشد و شما نمی توانید بدون مشورت با مهندسان زبده در این زمینه، سازه ها را مقاوم سازی نمایید. یک موضوع و نکته بسیار مهم و قابل توجه این است، در سازه هایی که قرار است تغییر کاربری بدهند یا بازسازی شوند و یا طبقات آن ها افزایش پیدا کند، موارد زیر نیز تغییر می کنند:

• بارهای زنده
• ضریب اهمیت ساختمان
• سطح عملکرد ساختمان

زمانی که تمام موارد ذکر شده در بالا تغییر کند، در نتیجه مقاوم سازی و تقویت سازه نیاز به طراحی مجدد داشته و هم چنین سطح عملکرد آن باید توسط مهندسان و شرکت های مقاوم سازی زبده تعیین گردد. ساختمان‌ ها و سازه هایی که اعضای سازه ای آن مانند تیرها، ستون‌ها و سقف ‌ها با مشکل مواجه گشته و یا حتی دچار خوردگی و پوسیدگی شده باشند، یا ساختمان ‌هایی که در اثر ضعف سازه ‌ای، ترک‌ هایی در اجزاء بتنی آن ها رخ داده است، می توان با استفاده از روش های مختلف مقاوم سازی، تقویت کرد.

مقاوم سازی ستون های بتنی:

حال که درباره طراحی ستون های سازه اطلاعاتی را کسب کرده اید باید بدانید که مقاوم سازی تمام اجزای سازه بر اساس آیین نامه های موجود مانند آیین نامه ۲۸۰۰ و مبحث دهم و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان انجام می شود. در کل برای طراحی سازه ها . المان های سازه ای یک سازه نیز از آیین نامه ها بهره گرفته می شود و در مقاوم سازی نیز معمولا این موضوع برقرار است. شایان به ذکر می باشد که مقاوم سازی ستون بتنی مطابق آیین نامه‌های طراحی باید از حداقل بعد عرضی کافی برخوردار باشند و نباید از این موضوع چشم پوشی کرد. زمانی که ستون های بتنی دارای نسبت طول به عرض زیادی می باشند، تحت خمش ‌های دو محوره دچار خرابی و ایراد خواهند شد. بنابراین مقاوم سازی یا تقویت ستون های بتنی بسیار مهم است. از جمله موارد بسیار مهم در این زمینه می توان به این موضوع اشاره کرد که تقویت و مقاوم سازی ستون های بتنی به منظور افزایش مقاومت محوری، خمشی و برشی و هم چنین برای افزایش ظرفیت شکل ‌پذیری ستون در نزدیکی محل اتصال به تیر و مقاوم نمودن محل وصله ‌های ضعیف نیز صورت می گیرد. در کل شکل پذیری اجزای سازه ای از اهمیت بالایی برخوردار می باشند، به دلیل آن که هر چقدر یک جزء یا یک المان سازه ای شکل پذیرتر باشد، در برابر بارهای وارده رفتار مناسب تری را از خود نشان خواهد داد. در واقع مهندسان سازه بر این باوراند که رفتار سازه نباید یک رفتار ترد شکن باشد از این رو درون بتن از آرماتورها و میلگردهایی استفاده می شود که می تواند رفتار ترد بتن را تا حد مناسبی کنترل کرده و رفتار کششی را در المان های سازه ای بتنی تقویت نماید. لازم به ذکر می باشد که در ستون هاي بتن مسلح خرابي هاي ناشي از زلزله مربوط به شكست هاي ناشي از موارد زیر می باشد:

• طول وصل ناكافي
• شكست هاي ناشي از برش
• خمش و اندر كنش برش و خمش
• شكست ستون كوتاه
• گسيختگي هاي ناشي از كمانش ميلگردهاي طولي

چرا ستون های بتنی دچار خرابی می شوند؟

اعضای بتنی در اثر موارد بسیار خاصی ممکن است دچار ایراد و خرابی شوند که این ایرادها و خرابی ها در برخی از مواقع با استفاده از عملیات مقاوم سازی قابل تعمیر و ترمیم می باشند اما برخی از خرابی ها و ایرادهایی که در پروژه اتفاق می افتد قابل ترمیم و تعمیر نخواهد بود. از جمله انواع خرابی ها در ستون سازه های بتنی شامل موارد زیر خواهد بود:

• ایجاد ترک و خرد شدگی در بتن سازه
• خوردگی میلگردهای فولادی بر اثر عوامل مختلف
• کمبود مقدار و موقعیت آرماتورهای موجود
• کمبود مقاومت فشاری بتن
• طول وصله ناکافی
• کمانش میلگردهای طولی
• شکست های ناشی از برش
• شکست های ناشی از خمش و اندرکنش برش و خمش
• شکست ستون کوتاه

دلایل مقاوم سازی ستون های بتنی چیست؟

در بالا سعی شد به انواع خرابی های ستون بتنی اشاره شود و شما را با موضوعات مربوط به آن آشنا سازیم. نکته بسیار مهمی که باید بدانید این است که مهندسان و طراحان سازه در طرح و اجرای مقاوم سازی به دنبال حصول شرایط جدید در سازه بتنی از نظر بهره برداری و یا بارگذاری هستند و قصد دارند تا المان های سازه ای سازه مانند ستون ها در برابر بارهای وارده از مقاومت بسیار مطلوبی برخوردار باشند. لازم به ذکر می باشد که مقاوم سازی ستون های بتنی می تواند به دلیل موارد زیر انجام گیرد:

• اشتباهات و مشکلات در طراحی ستون ها
• مشکلات و اشتباهات در اجرای ستون ها
• تغییر در استانداردها و آیین نامه های موجود
• افزایش طول عمر مفید بهره برداری
• تغییر کاربری سازه
• افزایش طبقات و بار وارده

اشتباهات در طراحی و هم چنین در اجرای ستون ها ممکن است در هر شرایطی رخ دهد و سازه را با مشکلات متعددی رو به رو سازد از این رو در هنگام وقوع مشکل در طراحی و اجرا ممکن است مقاوم سازی عضوی مانند ستون بتواند مفید واقع شود. مانند زمانی که بتن نتوانسته مقاومت لازم را کسب نماید و یا زمانی که ابعاد عضو باربر کوچک تر از ابعاد مورد نیاز اجرا گردیده است. هم چنین این امر می تواند زمانی اتفاق بیافتد که ستون از محور خود خارج و یا دچار پیچش شده است.

روش های مقاوم سازی ستون های بتنی:

لازم به ذکر می باشد که راهکارها و روش های بسیار مختلفی برای مقاوم سازی سازه های بتنی وجود دارد که هر کدام از آن ها مزایا و معایب خاص خود را دارا می باشند و باید با نظر و توصیه مهندس سازه انتخاب شود. در واقع مهندسان بر اساس نوع پروژه و قسمتی که نیاز به مقاوم سازی دارد، روش مخصوص مقاوم سازی را انتخاب کرده و بر این اساس مقاوم سازی را انجام می دهند. از جمله روش ها و راهکارهایی که برای مقاوم سازی ستون های سازه بتنی مورد استفاده قرار می گیرد، به شرح زیر می باشد:

• مقاوم سازی ستون های بتنی به روش ژاکت بتنی

یکی از راهکارهای بسیار مهم و خاص برای مقاوم سازی ساختمان با ژاکت بتنی، استفاده از ژاکت بتنی می باشد. باید اشاره شود که ترمیم و مقاوم سازی ستون ‌های بتنی با استفاده از ژاکت بتنی به عنوان راه حلی موثر برای تقویت ستون ها توسط مهندسان سازه توصیه می ‌شود. در مقاوم سازی با استفاده از ژاکت بتنی، ستون ‌هایی که دارای ضعف باربری بوده و یا نیاز به ترمیم دارند، با افزودن لایه‌ ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموت ‌های بسته تقویت خواهند شد. ممکن است این سوال برای شما عزیزان به وجود بیاید که استفاده از ژاکت های بتنی در چه زمانی موثر می باشند؟ برای پاسخ به این سوال باید اشاره داشت، در مواقعی که آسیب ‌های وارده به ستون بتنی بالا بوده و یا ستون از ظرفیت کافی در برابر نیروهای جانبی برخوردار نباشد استفاده از روش ژاکت بتنی برای مقاوم سازی ستون ها توسط مهندسان توصیه خواهد شد.

• مقاوم سازی ستون به روش ژاکت فولادی

یکی دیگر از موثرترین روش ها برای مقاوم سازی و تقویت ستون ها بتنی، استفاده از مقاوم سازی با ژاکت فولادی می باشد. شایان ذکر می باشد که تقویت ستون ‌ها با استفاده ژاکت فولادی، باعث افزایش مقاومت فشاری، برشی و همچنین تامین محصور شدگی جهت افزایش شکل پذیری آن خواهد شد. این روش مقاوم سازی دارای مزایای بسیار خاصی است که در زیر به آن ها اشاره می کنیم:

• با این روش مقاوم سازی می ‌توان ظرفیت برشی، فشاری و محصور شدگی ستون ‌ها را تامین کرد
• با این روش مقاوم سازی باربری ستون ها در مقابل بارهای جانبی زلزله و قائم ثقلی نیز افزایش می ‌یابد.

• مقاوم سازی ستون های بتنی با استفاده از کامپوزیت ‌های FRP

یکی از نوین ترین و جدیدترین روش ها برای مقاوم سازی ستون های بتنی، استفاده از روش اف آر پی می باشد. همان گونه که می دانید، زمانی که ستون تحت بارهای جانبی مانند زلزله قرار می ‌گیرد، آنگاه ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون اهمیت بسیاری خواهد یافت که در این صورت استفاده از الیاف بسیار جدیدی به نام اف آر پی، به منظور افزایش ظرفیت برشی ستون مورد استفاده قرار می گیرد. به علاوه این الیاف، مد گسیختگی ستون را از حالت برشی به خمشی تغییر می دهد و شکل پذیری را به میزان قابل توجهی افزایش خواهد داد که این موضوع می تواند در بهتر شدن رفتار ستون به هنگام زلزله، کمک شایانی نماید. لازم به ذکر می باشد که الیاف FRP رایج در صنعت مقاوم سازی به دو دسته زیر تقسیم بندی می شود:

• الیاف کربن (CFRP)
• الیاف شیشه (GFRP)

باید اشاره شود که  الیاف کربن نسبت به الیاف شیشه از مقاومت بالاتری برخوردار است. به همین دلیل است که مهندسان برای مقاوم سازی ستون های بتنی استفاده از الیاف کربنی را ترجیح می دهند. به علاوه باید بیان شد که محصولات کامپوزیت FRP در انواع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند که در زیر به آن ها می پردازیم:

• پارچه های تک جهته و دوجهته
• لمینت و ورق های FRP
• میلگرد FRP
• مش FRP

باید اشاره شود که این محصولات با استفاده از چسب و رزین FRP روی اجزای ساختمان نظیر تیر و ستون و... نصب خواهند شد.   شما عزیزان می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت رادیاب مراجعه کرده و با کارشناسان این مجموعه مشورت نمایید.